автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.13, диссертация на тему:Разработка технологии хлорофилльно-каротиноидных краситлей для консервированных продуктов и напитков.

ОДЕСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

ОА

Олі —

Олійник Людмила Борисівна

,МҐ

УДК 664.8.022.33

РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ ХЛОРОФІЛЬНО-КАРОТИНОЇДНИХ БАРВНИКІВ ДЛЯ КОНСЕРВОВАНИХ ПРОДУКТІВ І НАПОЇВ

Спеціальність 05.18ЛЗ - технологія консервованих продуктів

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

0деса-2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Одеській державній академії харчових технологій, Міністерство освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Пилипенко Людмила Миколаївна,

Одеська державна академія харчових технологій, професор кафедри біохімії та мікробіології.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Павлюк Раїса Юріївна,

Харківська державна академія технології та організації харчування, професор кафедри товарознавства продовольчих товарів}

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Пономаренко Світлана Федорівна,

ДНВО “Консервпромкомплекс”, старший науковий співробітник відділу розробки технологій виробництва продуктів дитячого харчування.

Провідна установа: Український державний університет харчових технологій,

проблемна науково-дослідна лабораторія, Міністерство освіти і науки України, м. Київ.

Захист відбудеться “ Ш ”дг№$4ПНА- 2000р. о Ч&оЄ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.088.01 при Одеській державній академії харчових технологій за адресою: 65039, м. Одеса, вул. Канатна, 112.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Одеської державної академії харчових технологій (65039, м. Одеса, вул. Канатна, 112).

Автореферат розісланий “ ^ ” шрі&НЛЛ000р.

Вчений секретар ✓

спеціалізованої вченої ради, д.т.н. fOJiW^y " Моргун В.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Плодові консерви в процесі виробництва підлягають тепловій обробці, одним з небажаних ефектів якої є деструкція пігментів рослинної сировини, що досягає 40%. Тому "консерви "за” кольоровими'характеристиками-значно поступаються вихідній сировині. Погіршення органолептичних показників консервів зумовлює зниження конкурентоспроможності та споживчого попиту на такі цінні в біологічному відношенні консерви, як овочеві натуральні, плодові пюре, соки з м’якоттю, напої, сиропи.

Оскільки одним з найважливіших атрактантів, що зумовлюють харчову поведінку людей, є сенсорна реакція, кольорове оснащення їжі має велике значення і широко використовується в світовій практиці. Але збільшення споживання синтетичних харчових добавок приводить до харчових отруєнь, сприяє підвищенню захво-рюванності населення та зміні генофонду (Смоляр В.І., 1995), тому серед відомих барвних харчових добавок 23 заборонені в країнах-членах Євроспілки як небезпечні.

Аналіз даних стану виробництва натуральних вітчизняних харчових барвників показує значну недостатність їх асортименту та кількості. Барвники хлорофільно-ка-ротиноїдного комплексу, перспективні за біологічною активністю, можливістю пролонгувати терміни зберігання харчових продуктів в Україні взагалі не виробляються.

Джерела для одержання хлорофільно-каротиноїдних барвників теоретично необмежені, але з економічних та технологічних позицій необхідне обгрунтування видів рослин - сировини для їх отримання. Використання харчових ресурсів з метою одержання натуральних барвників недоцільне тому, що кількість пігментів у рослинній сировині складає 0,01.. .0,20 % на сиру масу. Перспективними є відходи консервного, зокрема консервів лікувально-профілактичного напрямку, у рецептурах яких використовують водні екстракти пряноароматичних рослин, та ефіроолійного виробництв. їх кількість складає до 90...99%. Вони відрізняються дешевизною, містять значні концентрації пігментів, до теперішнього часу мають недосконалі шляхи застосування. Відсутні також вітчизняні науково обгрунтовані розробки по одержанню хлорофільно-каротиноїдних барвників, які враховували б особливості локалізації їх у клітинах, види зв’язку з іншими хімічними компонентами субклітинних структур та мали переваги у технологічному і економічному аспектах.

Таким чином, розробка нешкідливих, біологічно активних, натуральних, зручних і стабільних харчових барвників є актуальною і має загальнодержавний характер.

Зв’язок з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась відповідно до напряму 02 “Основних наукових напрямів роботи ОДАХТ” і кафедри біохімії та мікробіології “Удосконалення технології переробки рослинної сировини з метою комплексного її використання та одержання біологічно активних харчових продуктів і добавок”.

Мета і задач» дослідження. Мета роботи - наукове обгрунтування та розробка технології хлорофільно-каротиноїдних барвників з відходів консервного та ефі-

роолійного виробництв для підвищення органолептичної цінності та біологічі активності консервованих харчових продуктів та напоїв.

Поставлена мета потребує вирішення наступних задач:

- здійснити відбір сировини для одержання харчових хлорофільно-каротиної них барвників;

- вивчити особливості складу, будови і локалізації сполук пігментного комплексу в об’єктах технологічної переробки;

- науково обгрунтувати технологію одержання хлорофільно-каротиноїдних екстрактів;

- розробити технологію одержання різних видів хлорофільно-каротиноїдних харчових барвників (за різними формами);

- встановити комплекс біохімічних, фізико-хімічних, органолептичних, біо: гічних, мікробіологічних, технологічних показників розроблених барвників;

- обгрунтувати раціональні режими зберігання на основі зміни показників якості і біологічної активності хлорофільно-каротиноїдних барвників;

- апробувати хлорофільно-каротиноїдні барвники в консервній промисловос і розробити проект нормативно-технічної документації на їх виробництво.

Наукова новизна одержаних результатів. Обгрунтовано вибір відходів кс сервного та ефіроолійного виробництв як сировини для одержання хлорофіли каротиноїдних харчових барвників. Вперше проведено дослідження інгредієнт го складу пігментного комплексу за якісним та кількісним складом хлорофілі їх структурних аналогів, каротиноїдів для різних видів рослинної сировини.

Вперше встановлено особливості локалізації та види зв’язку пігментів з компого тами субклітинних структур досліджуваних рослин, а також вплив термічної оброб на міцність зв’язку хлорофілів і каротиноїдів з їх білково-ліпідним комплексом.

Досліджено вплив механічних (подрібнення), фізичних (теплової та електрос робки), біотехнологічних (екзо- та ендогенний ферментоліз) методів попередньої ( робки сировини, а також природи екстрагенту на вихід пігментів з рослинного ма' ріалу. Математичними методами встановлено оптимальні умови екстракції і проаі лізовано ефективність одержання барвників за різними технологічними схемами.

Встановлено інгредієнтний склад, термостійкість, біологічну активність та і тибактеріальні властивості розроблених видів та форм харчових барвник Науково обгрунтовано терміни і умови їх зберігання.

Практичне значення одержаних результатів. Встановлено перспективні і ди сировини для отримання хлорофільно-каротиноїдних харчових барвників відходи консервного та ефіроолійного виробництв: петрушки, кропу, зелене горошку, м’яти перцевої, шал фею, меліси. Опрацьовані методи попередньої < робки сировини, що значно підвищують ступінь виділення пігментів.

Розроблено новий спосіб одержання хлорофільно-каротиноїдних харчов барвників з рослинної сировини (приорітетність підтверджується позитивним шенням НДЦПЕ за заявкою на винахід).

Розроблено технологію виробництва чотирьох видів хлорофільних та кароти-

ноїдних барвників у твердій та рідкій формах, що дає можливість більш повного використання вторинних ресурсів консервних та ефіроолійних підприємств і підвищує забезпеченність вітчизняної харчової промисловості жиро- та водорозчинними барвниками зеленого та жовтого кольору.

Визначені кольоропараметричні та технологічні характеристики нових барвників, встановлені константи термостійкості і антибактеріальні властивості домінуючих інгредієнтів хлорофільно-каротиноїдного комплексу барвників.

Розроблено проект нормативно-технічної документації на виробництво хлоро-фільно-каротиноїдних харчових барвників. Проведено апробацію розробленої технології.

Хлорофільно-каротиноїдні барвники використані для корегування кольорових характеристик продуктів в консервній та інших галузях харчової промисловості.

Особистий внесок здобувана. Особистий внесок здобувана полягає в плануванні та проведенні експериментальних досліджень, математичній обробці та узагальненні експериментальних результатів, підготовці публікацій та заявки на винахід, участі у виробничих випробуваннях та розробці нормативно-технічної документації.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційної роботи були апробовані на міжнародних конференціях, симпозіумах, з’їздах: “Пища. Экология. Человек" (м. Москва, 1995). «Экология человека и проблемы воспитания молодых ученых» (м. Одеса, 1997), VII Українському біохімічному з'їзді (м. Київ, 1997), “Экология. Продукты питания. Здоровье” (м. Одеса, 1995), “Энергоресурсосберегающие технологии переработки сельскохозяйственного сырья” (м. Мінськ, 1994), “Пищевая промышленность - 2000” (м. Казань, 1996), “Научные основы и практическая реализация важнейших технологий переработки сырья растительного и животного происхождения сжиженными и сжатыми газами" (м. Краснодар, 1997), Y International Congress of Leaf Protein Research “LEAFPRO-96”(t. Rostov-on-Don, 1996). 56...59 наукових конференціях ОДАХТ (м. Одеса,

1996... 1999), наукових конференціях ПК1 (м. Полтава, 1995...1999).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 17 робіт, в тому числі 1 стаття у науковому журналі, 3-у збірниках наукових праць, 1 позитивне рішення па видачу патенту.

Структура і обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, 5 розділів, висновків, списку використаних літературних джерел і додатків. Повний обсяг дисертації - 216 стор., включає 2ft рис. (22 стор.), 22 таблиць (20 стор.), 6 додатків (36 стор.), список використаних джерел із 187 найменування (13 стор.).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність розробки технології хлорофільно-каро-тиноїдних харчових барвників з рослинної сировини, приведено мету, задачі досліджень, наукову та практичну значимість роботи.

В першому розділі наведені дані науково-технічної і патентної літератури що-

до хімічної природи, властивостей, фізіологічних функцій хлорофільно-кароти їдних пігментів та потенційних сировинних ресурсів цієї групи природних спол

Охарактеризовані сучасні тенденції технологій хлорофільно-каротиноїді барвників, економічні аспекти і напрямки використання ліпорозчинних пігмей у харчовій та інших галузях промисловості. На основі аналітичного огляду літе тури можна зробити висновок про відсутність в Україні науково обгрунтоваї розробок з виробництва хлорофільно-каротиноїдних харчових барвників, мето ефективної екстракції ліпорозчинних пігментів з урахуванням наукових даі щодо особливостей будови і стану фітохромоліпопротеїдних комплексів сиро ни. Це стримує наукове обгрунтування і впровадження прийомів та процесів, володіють рядом переваг як з технологічних, так і з економічних позицій.

В другому розділі охарактеризовано об’єкти дослідження - відходи консе них та ефіроолійних виробництв - зеленого горошку, петрушки, кропу, перцю лодкого, м’яти перцевої, шалфею, меліси. Наведено методики визначення фізи хімічних, біохімічних, мікробіологічних, кольоропараметричних показників методики постановки експериментів.

В третьому розділі наведено дані про вибір видів сировинних ресурсів , одержання харчових барвників та їх хімічний склад. Обмеженість і цінність рос нних харчових ресурсів для населення зумовлює використання як джерел ліпороз нних барвників порівняно багатих ними відходів консервної промисловості (пло овочевих, харчоконцентратних виробництв) і вторинних ресурсів ефіроолійі виробництв, зокрема, відходів переробки квітково-трав’янистої сировини, кількість складає десятки та сотні тисяч тон в залежності від виду сировини.

З досліджених 14 досить поширених за кількістю переробки видів сирові вибрані найбільш придатні за біохімічним складом та рівнем накопичеі пігментних сполук. Характеристику інгредієнтного складу хлорофіль каротиноїдного комплексу вибраних видів рослин як сировини для одержаї харчових барвників приведено в табл. 1.

В четвертому розділі наведені дані з особливостей локалізації і стану лі розчинних пігментів в об’єктах дослідження, впливу різних видів попередньої робки на екстрагуємість барвників, вибору ефективних розчинників та уі екстрагування.

Встановлено, що значна частина ліпорозчинних пігментів у свіжих рослина: знаходиться у зв’язаному з білками та ліпідами стані: загальна кількість слаб міцнозв’язаних хлорофілів складає від 29,9% (зелений горошок) до 73,3% (ш фей) від сумарної концентрації хлорофілів та їх структурних аналогів, кароти їдів - від 32,6 % ( зелений горошок) до 59,6%( шалфей) від загальної їх кількос-

Знаходження цих барвників у фітохромопротеїдних та фітохромоліпопроті них комплексах погіршує можливості їх вилучення у розчини, потребує вивче: впливу попередньої обробки на екстрагуємість пігментів, обгрунтування виб розчинника.

Таблиця 1

Склад барвних речовин вторинної сировини консервних та ефіроолійних виробництв

Пігменти- 1 Зелений 1 горошок Петруш- ка Кріп Перець солодкий М’ята перцева Шалфей Меліса-

Хлорофіли та їх структурні аналоги, % від суми:

хлорофіл а 54,7 65,3 50,8 61,3 7,5 53,7 60,3

хлорофіл Ь 17,4 24,2 14,7 24,9 15,9 15,4 15,0

феофітин а 0,5 0,2 4,8 0,8 3,1 0,6 1,8

феофітин Ь 0,3 - 1,7 0,3 0,9 0,4 0,3

феофорбід а - - 0,7 - 0,2 0,2 0,4

| феофорбід Ь - - 0,3 - 0,2 0,3

етилхлорофілід а - 2,0 - - - 0,3 1,9

етилхлорофілід Ь - 0,6 - - - од 0,8

хлорофілід а 17,2 4,8 15,3 8,5 14,2 8,9 12,0

хлорофілід Ь 9,9 2,9 11,7 4,2 9,0 3,3 7,2

Загальна кількість, 10'3 %

73,1 96,2 164,2 67,8 158,1 143,7 123,7

Каротиноїди, % від суми:

а - каротин 5,0 3,2 г 1 1 СО 1 с'ї , СМ 1 .1 3,7 , 4,7 4,5

р- каротин | 28,3 ! 32,4 37,6 : 12,5 30,4 | 28,7 35,2

5- каротин - : о,4 0,4 2,0 - О і.° 0,6

люгсїн-5,6-епоксид - - 4,0 2,1 і 3,5 1,5

лютеїн 40,5 35,1 21,1 53,2 22,5 37,1 20,0

зеаксантин 5,7 2,8 3,0 - 4,0 2,9 2,5

аіолаксантин 10,4 12,4 19,1 8,2 20,9 13,7 9,2

неоксантин 2,2 5,1 4,5 10,3 9,3 4,6 7,2

Р-криптоксантин - 0,5 0,8 0,9 1,1 3,9 -

неідентифіковані каротиноїди 7,9 8,1 9,2 9,1 5,3 - 6,7

Загальна кількість, 10'3 %

! 12,8 16,7 | 18,6 | 9,8 27,6 | 17,3 14,1

Як показують експериментальні результаті!, термічна обробка знижує кількість слабо- і міциозв’язаних хлорофілів на 50,0...62,3%, а каротиноїдів на 39,6...50,8% до вихідної їх кількості відповідно.

Для підвищення ефективності процесу екстракції досліджені механічні (подрібнення), фізичні (теплова і електрообробки), біотехнологічні (екзо- і ендогенний ферментоліз у модифікаціях) способи попередньої обробки. Показано, що процес подрібнення підвищує екстрагуємість хлорофілів на 61,6...77,0 %, каротиноїдів - на 54,7...76,6 % в залежності від виду сировини. Електрообробка сприяє

підвищенню показника на 14,6—20,6 % для хлорофілів і на 13,8...27,3 % - + каротиноїдів; теплова обробка парою - на 13,1—19,4 % і 12,0—29,9 %, а фермі толіз на 17,4—23,6 % і в середньому на 18,2 %, відповідно.

Таким чином, доцільно використовувати комбіновані методи підготовки си] вини, в числі яких обов’язково повинно бути механічне подрібнення як максиі льно ефективний засіб. Попередня обробка найбільш корисна для тих видів си] вини, що містять значну кількість зв’язаних пігментів.

З технологічних, санітарно-гігієнічних, економічних позицій для вилучеіі хлорофілів або сумарних пігментів доцільно використовувати етиловий спи для екстракції каротиноїдів - петролійний ефір, бензин.

Проведено математичний опис процесу екстракції пігментів, за допомог якого обгрунтовано рівняння та одержані коефіцієнти а, Ь, які задовільно апрок< мують експериментальні кінетичні криві екстракції пігментів. Для оптимальне варіанту екстракції барвників рівняння має вигляд:

С = х/(0,1417 + 0,0076 т),% (1)

Аналіз ефективності одержання пігментів за різними технологічними схема показує, що вихід барвників на 11,9% вище при використанні ферментолізу і дрібненої термообробленої сировини за рахунок екзогенних протеолітичних ф< ментів (лужна протеаза, протосубтилін та ін.) у кількості 0,05—0,1% або ендоп них ферментів сировини, ніж при обробці в електроплазмолізаторі. Проте за пи' мими енерговитратами ця різниця нівелюється.

В п’ятому розділі розроблено технології одержання ліпорозчинних - хлорої льних, ксантофільних, каротинових барвників та водорозчинного - хлорофілі натрію за різними формами (всього 13). Проведено дослідження їх складу та зк в процесі зберігання, впливу різних факторів (теплова обробка, рН, концентра: цукру і солі), а також випробувані напрями використання розроблених барвниі у харчовій промисловості.

Технологічна схема одержання ліпорозчинних барвників приведена на рис. водорозчинного барвника - на рис. 2.______

Сировина І ^ І

Бланшування ^105... 110°С, 3...5 хв)

Подрібнення (розмір часток до1...2 мм)

Попередня обробка (ферментоліз, електроплазмоліз)

Рис. 1. Технологічна схема виробництва ліпорозчинних барвників

Сировина

Бланшування (105...1 10 0 С, 3...5 хв)

Подрібнення (розмір часток до 1 ...2 мм)

Са(ОН)2

Утворення Са-хлорофіліна (100°С, 1 год)

Н20

н2о

N32 СОз

-------Ч

Промивання осаду

Продовження рис Домішки

Утворення №-хлорофіліну

н2о

Ыа-хлорофшн, рослинна маса

Ка-хлорофілін

Фільтрування

і

Рослинний залишок

Розпилювальне сушіння (100... 110°С)

$-----------

Змішування Підготовка ^ тари —► Фасування

~1

Екстракція

Фільтрування

-ГЗГ

Реекстра^кція

С2Н5ОН

Рослинний залишок

і

Ка-хлорофілін, БАР (спиртовий розчин)

Вакуум-концентрування (Рзал =8... 10 кПа)

Зелений водорозчинний барвник з біологічно активними речовинами

и

Ка-хлорофілін, БАР

С2Н5ОН

Рис. 2. Технологічна схема виробництва зеленого водорозчинного хлорофілінс

вого барвника

Характеристика фізико-хімічних показників деяких з розроблених видів хло

рофільно-каротиноїдних барвників приведена в табл. З і 4.

Таблиц

Фізико-хімічна характеристика каротинового барвника (масляна форма)

Показники Оданиці вимір. Зелений горошок Петру- шка Кріп Мяга перцева Шал- фей Меліс

Щільнісіь при 20Р С г/см3 915 920 917 919 921 916

В'язкість при 20? С Па-с 0,0546 0,0549 0,0547 0,0550 0,0550 0,054:

Температура застигання °С -18,7 -17,9 -18,0 -17,8 -17,5 -18,ї

Кислотне число гКОН/г 1,36 1,58 1,32 1,40 1,37 1,55

Число омилення гКОН/г 186 195 188 191 194 187

Йодне число гУІООг 119 130 121 127 125 123

Каротини •10‘3% 51,0 50,5 54,0 53,8 52,0 50,9

у т.ч.(% від суми)

(3-каротин 86,9 88,5 93,9 78,2 82,1 80,6

а-каротин 6,8 6,4 1,2 15,7 13,4 14,4

Продовження табл. З

1 2 3 4 5 6 7 8

' _ у-каротигг 2,5 - - - - - - - . - - - - - . -

5-каротин 0,9 1,7 1,9 2,5 2,7 1,5 1

лікопин 1,7 - - - - -

ксантофіли 1,2 3,4 3,0 3,6 1,8 2,5

Хлорофіли •10'3% 0,7 1,4 1,8 2,0 1,7 2,2

Фосфоліпіди •10'3% 280 243 256 237 229 250

Токофероли \ -10'3% 78 72 75 69 і 66 64

Стерпни 1 -10'3% 420 385 372 360 367 354

Зола -10'3с/о 22 | 21 20 20 21 22

Таблиця 4

Пігментний склад зеленого хлорофільного барвника (масляна форма)

Показники Зелений горошок Петруш- ка Кріп М'ята перцева Шал- фей Мелі- са

Хлорофіли,-10'3% 206,4 203,5 200,5 209,1 200,7 202,3

у т.ч. (%від суми):

хлорофіл а 40,2 55,6 33,7 32,8 37,6 38,6

хлорофіл Ь і 5,5 21,5 10,0 13,7 20,3 19,0

феофітин а 5,8 3,9 8 2 5,3 4,0 5,6

феофітин Ь 1,3 1,0 3,4 1,5 1,7 2,4

хлорофілід а 15,5 6,6 23,6 16,9 11,8 16,1

хлорофілід Ь 9,0 2,5 15,1 12,8 4,9 9,3

ешлхлорофіліда 1,8 1,5 0,9 2,7 з,з 1,1

етилхлорофілідЬ 0,7 0,4 0,3 1,0 1,5 0,4

феофорбід а 4,4 3,1 2,0 6,0 7,0 3,0

феофорбід Ь 1,7 0,9 0,6 2,0 3,1 1,4

етилфеофорбід а 3,1 2,3 1,7 3,9 3,5 2,3

етилфеофорбід Ь 1,0 0,7 0,5 1,4 1,3 0,8

Каротиноїди,-10_3% 1,3 1,7 2,5 3,1 2,7 3,7

Досліджено деструкцію різних форм розроблених барвників в процесі зберігання, максимальну стабільність виявили порошкоподібна та інкапсульована форми для всіх видів пігментів, найбільше руйнування спостерігалося для спиртових форм барвників. Окремі результати наведені на рис.5. Аналіз динаміки кольоропа-раметричних характеристик в системах СІЕ та Хантера підтверджує одержані результати і дозволяє встановити оптимальні терміни і умови зберігання барвників.

Важливою технологічною характеристикой: харчових барвників < їх термостійкість та антибактеріальна актив ність. Наявність зо* лізісу на чашках Петр з тест-культурами мік роорганізмів і залеж ність їх розмірів ву концентрації пігменті) свідчить про виражен; антибактеріальну ак тивність розроблени: видів барвників та по зитивно характеризуй їх як багатофункціона льні харчові добавки.

Рис. 5. Стабільність різних форм барвників каротинового (а) та хлорофільного і хл рофілінового (б) при зберіганні: 1 - спиртовий розчин; 2 - масляний розчин; 3 - ПА форма; 4 - інкапсульована форма (сахароза); 5 - порошкоподібний Na-хлорофілі

Досліджено кінетику руйнування пігментів при термічній обробці та графічі встановлені константи термостійкості D. Розраховані константи швидкості реа цій деградації пігментів, які для розроблених видів барвників коливаються в м жах від 1,71 -1 O'4, с'1 для хлорофіліна натрію до 3,5-10'4, с'1 для каротинового бар ника. Одержані результати характеризують відносно високу термостабільніс барвників та можливість їх використання у консервній та інших галузях харчоЕ промисловості з досить "жорсткими" термічними режимами обробки сировини.

Досліджено вплив технологічних факторів на стабільність хлорофільно-кар тиноїдних барвників (pH, різні концентрації цукру і солі). Встановлено, що на краща стабільність усіх видів барвників як хлорофільної, так і каротиноїдної пр роди спостерігалась при нейтральних і слабокислих значеннях pH. Зниження кі лотності (рН<3,5) середовища прискорює розклад пігментів під час зберігані Але збільшення концентрації цукру і солі, навпаки, позитивно впливало на стаї льність барвників як під час теплової обробки, так і при зберіганні. Тому розрс лені види барвників найбільш доцільно використовувати у слабокислих продз тах, що містять цукор і сіль.

Технології виробництва хлорофільно-каротиноїдних барвників випробовува у виробничих умовах ЕМ КСГТІ "Софіївка". Розроблені види барвників викорі товували при виробництві консервованої продукції — пюре, соків, натуральн овочевих консервів, напоїв на Зіньківському, Полтавському, Колимському кс

Тривалість зберігання, міс.

Тривалість зберігання, міс.

сервних заводах, виробничому підприємстві ТОВ «Конто». Доцільність виробництва вітчизняних барвників підтверджена економічними розрахунками, зокрема

для хлорофільного. ------------------------------ ------- -----------------

ВИСНОВКИ

1. Аналіз складу та стану ліпорозчинних барвників хлорофільно-каротиноїдного комплексу різних видів рослинної сировини, а також обмеженість і цінність рослинних харчових ресурсів для населення показали, що як джерело для вилучення пігментів доцільно використовувати плодоовочеві відходи консервних та квітково-трав'янисту вторинну сировину ефіроолійних виробництв, які накопичують (1,24...29,12)-10'3% каротиноїдів і (10,50... 160,30)-10'3% хлорофілів і їх структурних аналогів.

2. Встановлено, що основну частину хлорофільних пігментів в об’єктах дослідження складають хлорофіли а і Ь ( 65,5...89,5 %), а також хлорофіліди а і Ь (10,3...27,1 %) при низькому накопиченні феофітинів і феофорбідів (0,2...7,5 %) від загальної їх кількості, а серед ідентифікованих 6...9 видів каротиноїдів більше 33,3% складають А-провітаміноактивні інгредієнти, в зв’язку з чим екстракти мають не тільки високі кольорові характеристики, але і біологічну активність.

3. Визначено, що значна кількість ліпорозчинних пігментів - 29,9...73,3 % хлорофілів та їх структурних аналогів і 32,6...59,6 % каротиноїдів від загальної їх концентрації - зв'язана з білками і ліпідами у фітохромопрогеїдних та пігментбіл-коволіпідних комплексах, що знижує їх здатність до вилучення і потребує додаткової обробки сировини.

4. Досліджені види попередньої обробки сировини дали змогу підвищити ефективність процесу екстракції барвних речовин: механічне подрібнення до розмірів не більше 1...2 мм збільшило вихід хлорофілів на 61,6...77,0 %, каротиноїдів - на

54,7...76,6 % в залежності від виду сировини; електрообробка у електроплазмолі-заторі підвищила концентрацію хлорофілів у екстракті на 14,6...20,6 %, каротиноїдів - на 13,8...27,3 %; біотехнологічна обробка методом ендогенного або екзогенного ферментолізу у оптимальних варіантах дослідів збільшила вихід хлорофілів на 17,4...23,6%, каротиноїдів у середньому на 18,2%; теплова обробка парою з температурою 107+2°С сприяла зростанню вилучення хлорофілів — на 13,1...18,4% і каротиноїдів на 12,0...29,9% до загальної їх кількості.

5. Встановлені рівняння та значення коефіцієнтів, які задовільно апроксиму-ють експериментальні кінетичні криві екстракції та дозволяють визначити час досягнення потрібного ступеню вилучення пігментів. Найвищий ступінь екстракції (до 97,9%) одержано для термічно обробленої подрібненої (не більше 1...2 мм) сировини після ферментолізу або електрообробки. Для досягнення максимального екстрагування барвних речовин доцільно комбінувати найбільш ефективний механічний з іншими доступними способами попередньої обробки сировини.

6. Аналіз ефективності технологій отримання барвників за різними технологічними схемами показав, що продуктивність по кінцевому продукту при використанні

ферментолізу подрібненої термообробленої сировини на 11,9% вища, ніж при обро ці її в електроплазмолізаторі, але за питомими енерговитратами ця перевага нівелю ться. Враховуючи низьку вартість сировини, незначну різницю в енерговитрата відносно високу коштовність готового продукту доцільно віддати перевагу технол гічному варіанту з максимальною продуктивністю за виходом барвників.

7. Розроблені технологічні та процесно-апаратурні схеми виробництва чот рьох видів харчових барвників - зеленого водорозчинного - Иа-хлорофіліна, зел ного жиророзчинного - хлорофільного, жовтих жиророзчинних - каротиновогс ксантофільного. Передбачено їх випуск у різних формах в залежності від сфеї використання: твердій (порошкоподібній або інкапсульованій) і рідкій (масляї спиртові, ПАР-розчини).

8. Встановлено фізико-хімічну характеристику зразків різних форм зелени* жовтих барвників хлорофільно-каротиноїдної природи. У складі хлорофільно: барвника є 12 індивідуальних пігментів, серед яких превалюють хлорофіли а і у каротиновому барвнику домінував (78-94%) найбільш вітаміноактивний (3-кар тин; у ксантофільному - лютеїн (24-57%), а серед інших пігментів були віола сантин, неоксантин, зеаксантин, лютеїн-5,6-епоксид та інші; зелені водорозчин барвники містили до 70% хлорофілінів а і Ь.

9. Досліджені спектральні і кольоропараметричні характеристики барвників процесі зберігання. Аналіз спектрів поглинання показує відсутність істотно: впливу технологічних операцій та використаних добавок на барвні властивост біологічну активність пігментів. Найбільша стабільність при зберіганні встановл на для сухої порошкоподібної форми хлорофілінового барвника - 92,6%, найме ша - для спиртової форми каротинового барвника - 66,0% через 12 місяців збе; гання, в зв'язку з чим для неї термін зберігання доцільно обмежити 10 міс., то як для останніх - 1 рік.

10. Технологічні характеристики розроблених видів харчових барвників (значе ня констант деградації К у межах (1,71...3,5)-10'4,с'1, Б від 109 хв для каротиново барвника до 224 хв для хлорофіліна натрію при температурі 120°С, антибактеріал на активність та ін.) позитивно характеризують їх як багатофункціональні харчс добавки та підтверджують можливість їх використання для корегування властив стей продуктів, що підлягають термічній обробці. Встановлено, що присутність ц> ру та солі в середовищі позитивно впливає на стабільність барвників, а значна к слотність (рН<3,5) прискорює розпад пігментів при термічних обробках і зберіганк

11. Хлорофільні і каротиноїдні барвники різних форм були апробовані як у л бораторних, так і у виробничих умовах при виробленні консервів, безалкогольні напоїв. Розроблено проект НТД на хлорофільно-каротиноїдні барвники. Достоїн ством розробленої технології каротинового, ксантофільного, хлорофільного барі ників є ідентичність ряду початкових та кінцевих стадій виробництва, в зв’язку: чим їх можливо здійснювати на одному обладнанні, що підвищує рентабельністі виробництва.

Основний зміст роботи викладено в наступних публікаціях:

1.Пилипенко Л.Н., Олейник Л.Б., Кожухарь В.В. Липорастворимые пигменты

пищевых растений и экстрактов из них//Химия природных соединений. - 1998, --------

ЖЗ.-С. 294-297.

2. Олійник Л.Б., Тюрикова І.С. Проблеми підвищення якості і розробка технології натуральних харчових барвників//3б. наук, пр.- Одеса: ОДАХТ, 1999.-Вип.19.-С.103-107.

3. Пилипенко Л.М., Кожухар В.В., Олійник Л.Б., Тюрикова І.С., Пилипенко І.С. Вивчення складу та властивостей натуральних барвників для виробництва фізіологічно функціональній харчових продуктів//36. наук. пр.-Одеса:ОДАХТ,1998-.Вип.18 -С.81-83.

4. Пилипенко Л.Н., Олійник Л.Б. Стабільність, антибактеріальна активність хлорофільно-каротиноїдних харчових барвників та їх використання у харчовій промисловості// 36. наук, пр.- Одеса: ОДАХТ, 1999.-Вип.20 - С. 136-138.

5. Рішення експертизи на видачу патенту на винахід № 98094862 від 24.05.1999, Україна, МПК А 23 Ь 2/38, С 09 В 61/00. Спосіб виробництва харчового барвника з рослинної сировини/Л.М.Пилипенко, Л.Б.Олійник,В.В.Кожухар та ін. Заявл.09.09.98.

6. Пилипенко Л.Н., Кожухарь В.В., Олейник Л.Б., Тюрикова И.С. Новые пищевые продукты и добавки повышенной биологической активности из сочного растительного сырья//Труды Междунар. науч.-техн. конф. «Пища. Экология. Человек».- Москва.- 1995.- С. 127-128.

7. Пилипенко Л.Н., Кожухарь В.В., Олейник Л.Б., Тюрикова И.С. Получение природных биологически активных пищевых красителей//Труды Междунар.науч. конф. «Экология человека и проблемы воспитания молодых ученых». - Часть II.

- Одесса: Астропринт.- 1997. - С. 115-116.

8. Пилипенко Л.М., Кожухар В.В., Олійник Л.Б., Тюрикова І.С., Пилипенко І.В. Вивчення складу та властивостей пігментного комплексу харчових рослин з метою одержання поліфункційних біологічно активних додатків//Праці VII Укр. біохім. з’їзду. - Част. II. - Київ: НАН України. - 1997. - С. 100-101.

9. Олейник Л.Б., Пилипенко Л.Н., Кожухарь В.В. Разработка технологии получения пищевых красителей зеленого цвета//Труды Междунар. науч. конф. «Экология человека и проблемы воспитания молодых ученых». — Часть II. - Одесса: Астропринт.- 1997. - С. 112-115.

10. Пилипенко Л.Н., Кожухарь В.В., Олейник Л.Б..Тюрикова І.С., Пилипенко І.В. Разработка пигментсодержащих лечебно-профилактических продуктов// Труды Междунар. науч. техн. конф.«Энергоресурсосберегающие технологии переработки сельскохозяйственного сырья». - Часть II. — Минск.- 1996. — С. 39-40.

11. Пилипенко Л.Н., Кожухарь В.В., Олейник Л.Б., Тюрикова И.С. Технологические, организационно-технические и инженерно-экономические аспекты индустриальных технологий пищевых красителей многофункционального назначе-ния//Труды Межрегион. нац.-практ. конф. «Пищевая промышленность 2000». -Казань.- 1996.-С. 90-91.

12. Пилипенко Л.Н., Олейник Л.Б., Кожухарь В.В. Пигментный комплекс вторичного сырья консервного производства/ЛГруды Междунар. симп. «Научные основы и практическая реализация важнейших технологий обработки сырья растительного и животного происхождения сжиженными и сжатыми газами»,- Краснодар.- 1997.- С. 23-26.

13. Пилипенко Л.Н., Олейник Л.Б., Кожухарь В.В. Разработка технологии п щевых красителей из растительного сырья //Труды Междунар. симп. «Научні основы и практическая реализация важнейших технологий обработки сыр растительного и животного происхождения сжиженными и сжатыми газами) Краснодар. - 1997.- С. 43.

14. Пилипенко Л.Н., Кожухарь В.В., Олейник Л.Б.,Тюрикова I.C., Палий П.В. Пов шение сенсорных свойств консервированных растительных продуктов/АГруды IY Me: дунар. науч.-техн. конф. «Экология. Продукты пихания. Здоровье».- Одесса,-1995. С.13

15. Олейник Л.Б., Пилипенко Л.Н., Кожухарь В.В. Качество пищевых проду тов и производство природных пищевых красителей из растительного сырья//Тр ды междунар.науч. конф. «Экология человека и проблемы воспитания молодь ученых». - Часть И. - Одесса: Астропринт.- 1997. - С. 112-114.

16. Pilipenko L.N., Koszuchar V.V., Oleynik L.B., Paliy P.B. Manyfunctional bi logical active adds from green food plants// Y Intemat. Congr. on Leaf Protein Researi «LEAFPRO-96». Rostov-on-Don.- 1996. - P. 73-77.

17. Пилипенко Л.Н., Кожухарь B.B., Олейник Л.Б. Теоретическое и экспериме тальное обоснование технологии пищевых красителей многофункционального н значения//Труды 56-ой науч.конф.-Часть ІІ.-Одесса: ОГАПТ.-1996.-С. 241.

АНОТАЦІЯ

Олійник Л. Б. Розробка технології хлорофільно-каротиноїдних барвників д.і консервованих продуктів і напоїв.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеці льністю 05.18.13 -технологія консервованих продуктів.- Одеська державна акад мія харчових технологій, Одеса, 2000.

Дисертація присвячена розробці технології виробництва ліпорозчинні (хлорофільного, каротинового, ксантофільного) і водорозчинного (Na - хлоро4 ліна) харчових барвників з відходів консервного та ефіроолійного виробництв д. консервованих продуктів і напоїв. Відповідно до потреб передбачено їх випуск різних формах: твердій (порошкоподібній або інкапсульованій) і рідкій (масляї спиртові, ПАР- розчини).

Розроблено технологічні і процесно-апаратурні схеми виробництва барвникі Наведено їх якісну характеристику за комплексом технологічних показників. На ково обгрунтовані терміни і умови зберігання отриманих видів харчових барвн ків. Розроблено проект нормативно-технічної документації, проведено апробаці барвників при виробництві консервованих продуктів і напоїв.

Ключові слова: хлорофільні, ксантофільні, каротиноїдні пігменти, натрій-хлс рофілін, барвні речовини, екстракція, технологія барвників.

АННОТАЦИЯ

Олейник Л. Б. Разработка технологии хлорофилльно-каротиноидных красит лей для консервированных продуктов и напитков. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.18.13 - технология консервированных продуктов. - Одесск; государственная академия пищевых технологий, Одесса, 2000.

Диссертация посвящена разработке технологии производства жирораствор мых (хлорофилльного, каротинового, ксантофилльного) и водорастворимых (N:

хлорофиллина) пищевых красителей из отходов консервного и эфирномасличного производств для консервированных продуктов и напитков.

Проведена сравнительная оценка состава и состояния липорастворимых красителей хлорофилльно-каротиноидного комплекса различных видов растительного сырья. Показано, что для получения пигментов целесообразно использовать плодоовощные отходы консервного и цветочно-травянистое вторичное сырье эфирномасличного производств.

Исследованы виды предварительной обработки сырья, позволяющие увеличить эффективность процесса экстракции красящих веществ. Установлены уравнения и значения коэффициентов, которые удовлетворительно аппроксимируют экспериментальные кинетические кривые экстракции и позволяют определить время достижения необходимой степени извлечения пигментов.

В соответствии с потребностями предусмотрен выпуск красителей в разных формах: твердой (порошкообразной или инкапсулированной) и жидкой (масляные, спиртовые, ПАВ- растворы).

Разработаны технологические и процессно-аппаратурные схемы производства красителей. Приведена их качественная характеристика по комплексу технологических показателей. Научно обоснованы сроки и условия хранения полученных видов пищевых красителей. Разработан проект нормативно-технической документации, проведена апробация красителей при производстве консервированных продуктов и напитков. Достоинством разработанной технологии хлорофилльного, каротинового, ксантофилльного красителей является идентичность ряда начальных и конечных стадий производства, в связи с чем их можно осуществлять на одном оборудовании, что повышает рентабельность производства.

Ключевые слова: хлорофилльные, ксантофилльные, каротиноидные пигменты, натрий-хлорофиллин, красящие вещества, экстракция, технология красителей.

THE SUMMARY

Oleynik L.B. Development of technology chlorophill-carotenoid of colorants dyes for canned products and drinks. - Manuscript.

Thesis on a competition of scientific degree of the candidate of technical science on speciality 05.18.13 - technology of canned products. - Odessa state academy of food technologies, Odessa, 2000.

The thesis is devoted to working out of the technology of production lipidsoluble (chlorophill,carotene, xantophyll) and watersoluble (Na - chlorophillin) food colorants from wastes of canning and etheroil productions for canned products and drinks. Its foreseen their production in the different fonns:solid (powderlike or incapsulated) and liquid (oil, alcogol, surface-active solution) in according to needs. The technological and process-apparatus schemes of production of colorants are developed. Their qualitative characteristics apon the complex of technological parameters is indicated. There have been scientifically grounded terms and storage conditions of obtained kinds of food colorants. The project of normatively-technical documentation has been elaborated.

The investigation of colorants upon the production of canned products and drinks has been conducted.

Key word: chlorophill, carotene, xantophyll pigments, sodium-chlorophillin, food colorants, extraction, technology of colorants.