автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Разработка технологии многокомпонентных функциональных продуктов питания на основе плодового сырья

На правихрукописи

005531059

ДРОФИЧЕВА Наталья Васильевна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ НА ОСНОВЕ ПЛОДОВОГО СЫРЬЯ

Специальность: 05.18.01- технология обработки, хранения и

переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Краснодар - 2013

005531059

Работа выполнена в Государственном научном учреждении СевероКавказском зональном научно-исследовательском институте садоводства и виноградарства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГПУ СКЗНИИСиВ Россельхозакадсмии)

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Причко Татьяна Григорьевна

Официальные оппоненты: Донченко Людмила Владимировна

доктор технических наук, профессор, НИИ «Биотехнологии и сертификации качества иищевой продукции» ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», директор

Гугучкнна Татьяна Ивановна

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ГНУ СКЗНИИСиВ Россельхозакадемии, заведующая научным центром виноделия

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный

технологический университет»

Защита состоится «04» июля 2013 г. в 13— часов на заседании диссертационного совета Д 006.056.01 в Государственном научном учреждении Северо-Кавказском зональном научно-исследовательском институте садоводства и виноградарства Российской академии сельскохозяйственных наук по адресу: 350901, г. Краснодар, ул. 40 лет Победы, 39.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного научного учреждения Северо-Кавказского зонального научно-исследовательского института садоводства и виноградарства Российской академии сельскохозяйственных наук.

Автореферат разослан « 03 » июня 2013 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять учёному секретарю диссертационного совета по адресу: 350901, г. Краснодар, ул. 40 лет Победы, 39, тел./факс 8(861)257-57-02, E-mail: kubansad@kubannct.ru

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат с.-х. наук

В.В. Кудряшова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Главной стратегией Государственной политики в области здорового питания на период до 2020 года является масштабное производство натуральных продуктов, удовлетворяющих суточную потребность в углеводах, белках и жирах в соответствии с медицинскими требованиями. Учитывая, что сырьё растительного происхождения имеет многокомпонентный состав и обладает полезными свойствами для человека, целесообразно его использование в: технологий производства функциональных продуктов питания целенаправленного физиологического действия. Пищевое сырьё растительного происхождения постоянно изучают учёные разных стран мира. Большой вклад в изучение растительного плодового сырья, его использования в консервной промышленности внесли Ф.В. Церевитинов, A.A. Колесник, В.Л. Кретович, JI.B. Метлицкий, А.Ф. Фан-Юнг, Е.П. Широков, АЛ. Фельдман, Е.П. Франчук, Ю.Г Скорикова, Р..И. Шаззо, JI.B. Донченко и др. Разработка функциональных продуктов питания нового поколения является инновационным направлением в пищевой промышленности, имеющим важное практическое значение и социальную эффективность.

Целью исследований является теоретическое обоснование и разработка технологии производства многокомпонентных функциональных консервов на основе плодового сырья.

Задачи исследований:

- исследовать сорта семечковых, орехоплодных и редких культур, как источники биологически активных ингредиентов для производства функциональных продуктов питания;

- произвести сравнительную оценку технологических свойств плодов исследуемых культур с учётом сортовых особенностей;

- оптимизировать технологические приёмы переработки плодового сырья;

- разработать многокомпонентные рецептурные композиции новых видов консервов функционального назначения;

- разработать технологические схемы производства новых видов консервов;

- разработать и утвердить технологические инструкции и технические условия на новые виды консервов функционального назначения.

Основные положения, выносимые на защиту:

- оптимизированы технологические параметры переработки плодового сырья с использованием биотехнологических процессов;

- технологически значимые сорта плодов семечковых, орехоплодных и редких культур с высоким содержанием биологически активных веществ;

- новые виды функциональных продуктов питания целенаправленного физиологического действия.

Научная новизна исследований. Раскрыты закономерное™ формирования качества плодов различных сортов яблони разных сроков созревания, а также кребов, айвы японской (хеномелиса), облепихи и ореха грецкого произрастающих в условиях юга России, как источники Сахаров, кислот, витаминов (С, Р, Е, Р-каротина), минеральных веществ, полифенолов, аминокислот, имеющие важное значение в технологии производства функциональных продуктов питания; оптимизированы технологические параметры переработки плодового сырья с использованием ферментов нового поколения, позволяющие стабилизировать структуру нектаров; установлены технологические закономерности влияния степени измельчения айвы японской, обеспечивающие максимальную экстракцию биологически активных веществ; разработана математическая модель расчёта оптимального рецептурного состава консервов, учитывающая специфику проектирования многокомпонентных сбалансированных продуктов питания; научно обоснован рецептурный многокомпонентный состав новых видов консервов функционального назначения.

Практическая значимость работы. Предложены производству перечень технологичных сортов яблок, ореха грецкого, облепихи, айвы японской с высоким содержанием Сахаров, кислот, витаминов и минеральных веществ, позволяющих снизить норму расхода сырья и вспомогательных материалов; разработана технологическая схема и произведен подбор оборудования для производства новых видов консервов. Разработаны рецептурные композиции многокомпонентных функциональных продуктов питания, апробированы и внедрены па предприятия ООО «Кубснаб» и ЗАО фирма «Агрокомплекс». Экономический эффект от внедрения функционального продукта составил от 8660 до 12560 рублей за тубу. Предложены производству технологические инструкции и технические условия на новые виды консервной продукции функционального назначения из плодового сырья: «Фитонектар «Здоровье» (ТУ 9163-001-00668034-2012); «Плоды дроблёные «Кладовая витаминов»

(ТУ 9163-012-00668034-2013), «Нектар «Энергия» (ТУ 9163-014-00668034-2013). Подана заявка на изобретение № 2013116406.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на заседаниях: ученого совета ГНУ СКЗНИИСиВ (2007 - 2013); Международной научно-практической конференции «Высокоточные технологии производства, хранения и переработки плодов и ягод» (г. Краснодар, 2010); IV Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (г. Краснодар, КГАУ, 2010); Международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию со дня образования СКЗНИИСиВ (г. Краснодар, 2011); Международной научной конференции «Роль отрасли плодоводства в обеспечении продовольственной безопасности и устойчивого экономического роста» (пос. Самохваловичи, 2011); 1-ой Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов «Научное обеспечение инновационных технологий производства и хранения сельскохозяйственной и пищевой продукции» (ГНУ ВНИИТТИ, 2012); IV Международной дистанционной научно-практической конференции молодых учёных «Параметры адаптивности многолетних культур в современных условиях развития садоводства и виноградарства» (г. Краснодар, 2012). Инновационный проект «Новые многокомпонентные функциональные продукты на основе натурального плодового сырья» отмечен золотой медалью лауреата ВВЦ и Почётной грамотой (Москва, 2011). За участие в работе на 1-ой Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов «Научное обеспечение инновационных технологий производства и хранения сельскохозяйственной и пищевой продукции» ГНУ ВНИИТТИ получена Почётная грамота (г. Краснодар, 2012). В 2012 г. научная работа «Разработка многокомпонентных функциональных продуктов питания на основе натурального плодово-ягодного сырья лечебно-профилактического назначения» профинансирована программой У.М.Н.И.К. Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 11 научных работах общим объёмом 4.42 п.л., из них 3 - в изданиях, определенном ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем работы. Диссертациоиная работа состоит из введения, литературного обзора, 3 глав исследований, выводов, рекомендаций

производству, списка используемой литературы, содержащего 127 отечественных и 15 зарубежных авторов, приложения. Работа изложена на 132 страницах, содержит 35 таблиц и 59 рисунков.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Введение. Обоснована актуальность научной работы на современном этапе, определены цель и задачи исследований, обозначена научная новизна, практическая значимость работы и основные положения, выносимые на защиту.

Условия, объекты и методы проведения исследований. Работа выполнена в ГНУ СКЗНИИСиВ Россельхозакадемии в 2008 - 2013 гг. Варианты опытов, исследуемые сорта и алгоритм исследований представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Алгоритм исследований по разработке технологий функциональных продуктов питания

Объекты исследований, изучаемые в технологии производства функциональных многокомпонентных продуктов питания на основе плодового сырья представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Объекты исследования

№ п/п Объекты исследования Проведение исследований Разработка новых видов консервов

биохи- мич. анализы технологические приймы «Нектар «Энергия» «Фито-нектар «Здоровье» «Плоды дробленые «Кладовая витаминов»

измельчение фермен-тирование

Яблоня

1 Вадимовка + + +

2 Хуторянка + + +

3 Алёнушкино +

4 Слава Победителям + +

5 Талисман + + +

6 Зори Кубани + + +

7 Уэлси +

8 Голден БИ +

9 Флорина + + +

10 Айдаред +

11 Самородок + + + +

12 Прикубанское + + +

Орех грецкий

13 Дачный + + +

14 Надежда + + +

15 Пелан + + +

16 Заря Востока + + +

Кребы

17 Гибрид 2-12/18 +

18 Гибрид 2/8 +

19 Ранетка кубанская + + +

20 Ранетка крупная + + +

Облепиха

21 Дончанка + + +

22 Морячка + + +

23 Сюрприз Балтики +

24 Э.ф. желтоплод. +

Айва японская

25 Яблочная + + + + +

26 Признание + + + + +

27 Крупноплодная +

28 Урожайная + + + +

29 Опальная +

30 Гибрид КК-10 + + +

31 Гибрид КК-11 + + +

Отбор проб плодов яблони, кребов производился в ЗЛО ОПХ «Центральное» (г. Краснодар); плоды айвы японской - в ОАО КСП «Светлогорское» (г. Абинск); плоды облепихи - на ГНУ Крымской опытной станции СКЗНИИСиВ Россельхозакадемии.

Биохимические исследования плодового сырья проводились в аккредитованной испытательной лаборатории хранения и переработки плодов и ягод ГНУ СКЗНИИСиВ общепринятыми методами: растворимые сухие вещества - рефрактометрически по ГОСТ 28562-90; общая кислотность - титриметрически по ГОСТ 25999-83; сахар (общий, инвертный) - колориметрически по ГОСТ 8756.13-87; Д-глюкоза, Д-фруктоза - колориметрически по ГОСТР 51440-99; фракционный состав органических кислот - на «Капель 103»; витамин С - йодометрически по ГОСТ 24556-89; витамин Р - фотометрически (в модификации Л.И. Вигорова); витамин Е - фотометрически по ГОСТ 30627.2-98; витамин РР - колориметрически по ГОСТ Р 50479-93; p-каротин - фотометрически по ГОСТ 2756.22-80; содержание полифенолов, аитоцианов, лейкоантоцианов - фотометрически (в модификации Л.И. Вигорова); пектиновые вещества - карбазольным по методу В.В. Сапожниковой; аминокислотный состав - на «Капель 105»; минеральные вещества -пламспной фотометрии (ГОСТ Р 51429); ненасыщенные жирные кислоты -хромагографически по ГОС Т Р 52677-2006; ароматические вещества - на приборе «Кристалл 2000М»; йод - инверсионпо-титриметричсски по методу Глущенко и Миненковой; определение природных антиоксидантов -хроматографически по методу А.Я. Яшина; дегустационная оценка - по ГОСТ 8756.1-79.

Математическая обработка результатов производилась при помощи методики статистической обработки экспериментальных данных путем парной и множественной корреляции (по Доспсхову) с использованием компьютерной программы MS Excel и STATISTIKA 6.0. Моделирование рецептурных композиций новых видов многокомпонентных консервов функционального назначения осуществлялось на основе составления балансовых уравнений и математических моделей позволяющих регулировать изменения химического состава разрабатываемого продукта, в зависимости от соотношения и массовой доли используемых сырьевых компонентов.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования биохимические показатели качества плодов используемых в технологии производства функциональных продуктов питания

Яблоня. Учитывая, что яблоки являются основным плодовым сырьем, используемым в переработке, были изучены качественные показатели плодов с учетом сортовых особенностей и сроков созревания. Сорта яблок летнего срока созревания отличаются невысоким содержанием сухих веществ (10,6-12,5 %), Сахаров (7,6-9,0 %), высокой кислотностью (0,6-0,8 %) при сахаро-кислотном индексе - 11,5-13,0. Высокое содержание аскорбиновой кислоты (до 8,1мг/100г) и Р-активных веществ (до 92,7 мг/100г) в плодах яблони летнего срока созревания представляют интерес при использовании этих сортов в переработке. Особенностью осенних сортов яблок является довольно высокое содержанием сухих веществ (12,0-14,0 %) и Сахаров (8,6-9,9 %), что на 20 % выше в сравнении с летними и зимними сортами.

Яблоки зимнего срока наиболее чаще используются для переработки, так как период созревания их более растянут, объемы производства значительно больше, а технологические свойства - наиболее разнообразны. Из изученных нами сортов позднего срока созревания необходимо выделить Прикубанское, Самородок, Айдаред, Голден Би, Флорина, как сорта с высоким содержанием Сахаров, кислот, витаминов, пектина, разнообразным набором аминокислот и ароматических веществ, формирующих пищевую ценность, вкусовые качества и лечебные свойства функциональных продуктов питания (таблица 2).

Таблица 2 - Показатели качества плодов яблони зимнего срока созревания (2008-2012 гг.)

Сорта Сухие вещества, % Сахара, % Кислотность, % С/к индекс Витамины, мг/100г

С Р

Айдаред 12,5 8,9 0,62 14,6 6,5 94,2

Голден Би 15,2 10,6 0,54 20,7 9,2 94,6

Флорина 14,5 10,1 0,53 19,5 8,6 89,0

Прикубанское 15,6 10,9 0,57 19,1 12,6 118,0

Самородок 14,3 10,0 1,48 7,0 15,8 261,0

По комплексу витаминов С и Р выделяется сорт Самородок (15,8 и 261,0 мг/100г соответственно).

Кребы (ранетки). Учитывая широкое распространение односортных садов, в которых опылителями культурной яблони выступают кребы, целесообразно изучение пищевой и лечебной ценности ранеток. Плоды кребы являются высокими источниками сухих веществ (до 24,5 %), Сахаров (13,017,2 %), что в 2 раза больше, чем в плодах культурных сортов яблони (Айдаред).

Другой особенностью кребов является высокое содержание органических кислот (до 1,0 %), Р-активных веществ (408,0 мг/100г), полифенольных веществ (860 мг/ЮОг), что и обуславливает интерес по испытанию плодов в технологии производств функциональных продуктов питания (рисунок 2).

катехины лейкоантоцианы общие

полифенолы

Рисунок 2 - Полифенольный состав плодов кребов (сорт Ранетка кубанская) Айва японская (хеномелис). Изучение качественных показателей айвы японской, которая практически несъедобна в свежем виде, показало, что плоды обладают большим набором функционально значимых ингредиентов. Айве японской характерно максимальное из плодов исследуемых культур содержание органических кислот, которое достигает 6,8 %, представленных яблочной, лимонной и янтарной кислотами. Большим потенциалом повышения физиологической значимости плодов для использования в технологии производства функциональных продуктов питания является высокое содержание полифенольных веществ, в том числе до 400,0 мг/100г лейкоантоцианов и свыше 40,0 мг/100г флавонолов. Плоды айвы японской являются также высоким источником витамина С - до 150,0 мг/ЮОг, что в 8-10 раз больше, чем в яблоках. Содержание витамина Р в плодах обусловлено сортовыми особенностями и варьирует от 200,0 до 450,0 мг/ЮОг (рисунок 3).

Рисунок 3 - Содержание витамина Р в плодах айвы японской (2009-2012гг) Из 8 обнаруженных аминокислот в плодах айвы содержатся 4 незаменимых аминокислоты: метионин, треонин, валин, триптофан (рисунок 4).

6

1

12 13 14 15 I* 17 1И IV 20 21 22 23 ТА И 26 27 29 ЗО ми

Рисунок 4 - Содержание аминокислот в плодах айвы японской (сорт Признание) Облепиха. Исследование химического состава плодов облепихи показало, что накопление растворимых сухих веществ варьирует в зависимости от сортовых особенностей от 8,2 % (Дончанка) до 9,4 % (Сюрприз Балтики). Фракционный состав Сахаров представлен в основном глюкозой и фруктозой при явном преобладании фруктозы, количество которой варьирует от 3,1 % (Морячка, Дончанка) до 4,0 % (Сюрприз Балтики) (рисунок 5).

Сахароза 16,2%

Глюкоза 0%

Фруктоза 48,8%

Рисунок 5 - Процентное соотношение Сахаров в плодах облепихи (сорт Морячка) Кислотность облепихи формируется в основном яблочной кислотой (до 80,0 % от общего содержания), а также лимонной (до 15,0 %), янтарной (до 3,5 %) и молочной кислотами (до 1,5 %). Установлено, что витаминный комплекс плодов облепихи, представлен как водорастворимыми витаминами, так и жирорастворимыми - Е и провитамин А ф - каротин), что подчеркивает большое преимущество плодов облепихи перед плодами других культур, причем содержание витаминов находится на достаточном высоком уровне (рисунок 6).

0

Е

□ Дончанка Ы Сюрприз Балтики

Р - каротин

щ Морячка

И Элитная форма желтоплодной

Рисунок 6 - Содержание витамина Е и Р-каротина в плодах облепихи, 2012 В плодах облепихи в зависимости от сортовых особенностей обнаружено 47,5-186,6 мг/100г аскорбиновой кислоты; 6,8-7,8 мг/100г общих токоферолов;

0,3-0,6 мг/100г никотиновой кислоты; 1,9 мг/100 г (3 - каротина. Установлено, что витамин Е представлен а - токоферолами (до 76,0 % от общего содержания, сорт Дончанка) и р - токоферолами (до 24,0 %), общим свойством которых является не только витаминная (а-токоферолы), но и антиоксидантная активность (Р-токоферолы). Усиливают антиоксидантную активность плодов облепихи также обнаруженные оксикоричные и фенилкарбоновые кислоты, среди них - оротовая (0,8 мг/100 г), кофейная (0,4 мг/100 г), галловая (0,12 мг/100 г). Установлено, что в плодах облепихи содержится 13 аминокислот (99,9 мг/100г), в т.ч. 6 незаменимых (лейцин, треонин, валин, лизин, фенилаланин, триптофан), что составляет более 70 % от их общего количества. Плоды облепихи являются важным источником ненасыщенных жирных кислот - пальмитиновой (30,4 %), олеиновой (35,4 %), пальмитолеиновой (17,1 %), содержание которых выше, чем в сое (11-13%), подсолнечнике (4-6 %), рапсе (2-4 %).

Грецкий орех. Установлено, что сроки созревания ореха грецкого обусловлены погодными условиями вегетационного периода. Так в 2009 - 2011г уборку ореха для переработки в молочной зрелости проводили 10-15 июня. Погодные условия весны 2012г способствовали более быстрому созреванию ореха, для переработки сбор был проведен 23 мая. Сравнивая уровни содержания аскорбиновой кислоты в разные годы, необходимо отметить, что жаркая весна 2012г способствовала значительному снижению в содержания витамина С (до 1000 мг/ЮОг), что на 300 мг/100г ниже в сравнении с 2011г. Выявлено, что плоды ореха грецкого в молочной зрелости имеют самые высокие показатели по содержанию витамина С, что обусловлено сортовыми особенностями и достигает 1330,1 мг/100г (Заря Востока) и обеспечивает им высокую антиоксидантную активность - 1707,0 мг/100г (таблица 3).

Таблица 3 - Качественные показатели ореха грецкого в молочной зрелости

Биохимические показатели качества Сорта ореха грецкого

Дачный Пелан Надежда Заря Востока

Сухие вещества, % 37,7 34,5 35,4 35,9

Кислотность, % 0,9 1,1 1,0 0,9

Витамин С, мг/100г 1059,9 1181,1 1248,0 1330,1

Витамин Р, мг/100г 127,4 134,3 163,1 174,7

Лейкоантоцианы, мг/ЮОг 163,8 141,1 149,1 171,3

Общие полифенолы, мг/ЮОг 316,6 331,8 227,8 348,2

Антиоксидантная активность, мг/ЮОг 1289,5 1475,7 1668,3 1707,0

В качестве источника биологически активных веществ представляет интерес околоплодник вызревшего ореха, в котором содержание витамина С достигает 800мг/100г, йода (3,8 мгк/ЮОг), калия - 268,4 мг/кг, натрия - 47,0 мг/кг, кальция - 15,4 мг/кг, магния - 21,0 мг/кг). Из исследованных сортов большое содержание биологически активных веществ отмечено у сортов Заря Востока и Надежда. Околоплодник ореха грецкого является также высоким источником минеральных веществ - калия, кальция и особенно йода.

Таким образом, проведенные исследования качественных показателей плодов различных культур позволили выделить сорта с высокими показателями качества по содержанию Сахаров, кислот, витаминов, минеральных веществ, полифенолов, которые рекомендованы в качестве сырья для консервной промышленности и использованы при разработке рецептурных композиций функциональных продуктов питания с лечебно-профилактическим назначением.

Оптимизация технологических параметров переработки плодового сырья. При оптимизации параметров переработки яблок учитывались технологические свойства сырья. Не каждый сорт яблок, имеющий хорошие вкусовые качества, может быть рекомендован для производства сока, что связано с сочностью плодов, нормой расхода сырья на тонну готовой продукции, а, соответственно, и себестоимостью готового продукта (таблица 4).

Таблица 4 - Влияние сортовых особенностей яблок на норму расхода сырья при получении сока, 2011

Сорт яблок Содержание Отходы и Рецептура, Норма расхода

сухих веществ, потери, % кг/т сырья,

% кг/т сока

Сорта летнего срока созревания

Алену шкино 12,6 42,0 877 1429

Вадимовка 13,5 38,0 759 1223

Хуторянка 12,0 40,0 885 1497

Сорта осеннего срока созревания

Зори Кубани 14,0 40,0 822 1344

Талисман 13,0 42,0 847 1460

Сорта позднего сорта созревания

Айдаред 13,5 40,0 815 1358

Флорина 15,0 39,0 813 1332

Самородок 15,5 40,0 957 1261

Прикубанское 13,5 50,0 787 1574

Степень извлечения сока при прессовании обусловлена не только физико-химическими показателями, но особенностями строения ткани различных сортов яблок. Поэтому некоторые сорта яблок, несмотря на высокое содержание сухих веществ, имеют низкий выход сока, в связи с чем не могут быть рекомендованы для производства соков. Минимальная норма расхода сырья при переработке яблок летнего срока созревания - Вадимовка (1223 кг/т) и зимнего - Самородок (1261 кг/т) позволяет рекомендовать эти сорта для производства сока. Для получения пюре, используемого в технологии производства функциональных продуктов питания, экономически выгодно использовать яблоки сортов Прикубанское и Флорина, обеспечивающие получение пюре с высоким содержанием пектина, Сахаров, витаминов, минеральных веществ.

Влияние технологических параметров переработки сырья на содержание биологически активных веществ в консервной продукции. Как вспомогательное сырьё в технологии производства функциональных продуктов питания использовалось мало технологичное (плотная кожица, твёрдая мякоть) с точки зрения переработки сырьё - плоды айвы японской. Исследовались разные способы измельчения плодов айвы японской (сорт Признание) — крупное (2,0 - 3,0 мм) на дробилке ВДР-5 и мелкое (0,5 - 1,0 мм) - на кавитаторе-дезинтеграторе. Установлено, что более интенсивное измельчение сырья позволило увеличить экстракцию биологически активных веществ (витамин С 58,0 - 63,0 мг/100г, витамин Р 397,0 - 405,0 мг/100г) в готовом продукте и сократить его отходы.

Выявлено, что для более быстрого разрушения твердой структуры плодов айвы японской и соответственно, увеличения выхода питательных веществ, применение ферментативной обработки дробленой массы ферментным препаратом Фруктоцим П6-Л эффективно. Ферментный препарат способствует нарушению структуры полисахаридов айвы японской, что обеспечивает увеличение в готовом продукте содержания Сахаров, в частности глюкозы, сахарозы.

Наблюдалось также увеличение выхода сока, которое варьировало в зависимости от сортовых особенностей айвы, времени действия и используемой концентрации ферментного препарата. Установлено, что проведение ферментации измельченной массы айвы японской в течение 4 часов при 10% концентрации фермента Фруктоцим П6-Л способствовало увеличению выхода сока на 28 % (рисунок 7).

время ферментации, ч

Рисунок 7 - Влияние концентрации препарата Фруктоцим П 6-Л и времени

ферментации на выход сока из плодов айвы японской

Выявлено, что для изготовления консервов функционального назначения с использованием плодов облепихи эффективен ферментный препарат Тренолин Маш ДФ, являющийся высокоактивным, пектиназньш комплексом, способствует снижению вязкости коллоидов, ускоряет самоосветление и улучшает свойства готового продукта. Наименьшая вязкость коллоидов наблюдалась после обработки измельченного сырья из плодов облепихи 15 % раствором ферментного препарата Тренолин Маш ДФ в течение 6 часов. Установлено, что ферментный препарат Тренолин Маш ДФ способствует также увеличения выхода витаминов (витамин С 114,4 — 145,6 мг/100г, витамин Р 405,0 - 420,2 мг/100г), экстракции ароматических веществ (до 179,4 мг/100г), представленных различным составом и количеством спиртов, ароматических альдегидов и эфиров. Оба ферментных препарата позволили повысить функциональную значимость консервов из плодового сырья.

Разработка и моделирование рецептурных композиций многокомпонентных функциональных продуктов питания. Моделирование новых видов многокомпонентных функциональных консервов с лечебно-профилактическим назначением проводили путем обогащения яблочного сока (основного ингредиента рецептурной композиции) биологически активными

веществами из выделенного сырья с высокими биохимическими показателями по содержанию углеводов, белков, повышающих пищевую ценность; витаминов С, Р, РР, р-каротина, полифенольных веществ (антоцианов, флавонолов, катехинов, дубильных веществ), придающих лечебно-профилактические свойства готовой продукции.

При моделировании рецептурной композиции нового вида консервов «Фитонектар «Здоровье» основной ингредиент - сок яблочный с мякотью (сорт Вадимовка) был обогащен гомогенизированной массой пюре из плодов ореха грецкого в молочной зрелости и плодов айвы японской, что в комплексе позволило придать функциональную значимость продукту, улучшить вкусовые качества, усилить комплекс минеральных, ароматических веществ, а также придать готовому продукту целенаправленную физиологическую значимость для организма человека, увеличив содержание природных антиоксидантов до 209,9 мг/100г. Установлено, что многокомпонентный функциональный напиток «Фитонектар «Здоровье» (ТУ 9163-001-00668034-2012) обеспечивает потребность организма на 50% от суточной нормы витаминами С и Р, на 60 % полифенолами и йодом (таблица 6).

Таблица 6 — Химические показатели качества компонентов, входящих в рецептурную композицию консервов «Фитонектар «Здоровье»

Химические Яблоки Орех грецкий Айва

показатели консервов (80%) (2%) (18%)

Витамин С, мг/100г 4,4 684,0 8,2

Витамин Р, мг/100г 20,2 50,2 29,8

Полифенолы, мг/ЮОг 70,0 357,0 112,0

Пектин, % 0,8 2,8 0,5

Калий, мг/ЮОг 71,5 34,5 107,0

Натрий, мг/ЮОг 8,3 23,6 6,7

Кальций, мг/ЮОг 8,2 8,6 15,4

Магний, мг/ЮОг 3,2 24,8 7,4

Иод, мкг/ЮОг - 6,2 -

Регулярное употребление 100г консервов «Фитонектар «Здоровье» оказывает целенаправленное физиологическое действие на организм, а также позволяет восполнить суточную потребность в минеральных веществах: кальция - на 16 %, калия - на 26 %, магния - на 17 % и натрия - на 8 %.

Результаты дегустационной оценки консервов «Фитонектар «Здоровье» показали более высокие баллы в сравнении с контролем при оценке вкуса,

аромата, консистенции продукта, внешнего вида, что позволило получить новому виду консервов общую дегустационную оценку 4,9 балла (рисунок 9).

вкус

Рисунок 9 - Дегустационная оценка консервов «Фитонектар «Здоровье» Функциональная направленность консервов «Плоды дробленые «Кладовая витаминов» (ТУ 9163-012-00668034-2013) получена за счет оптимального сочетания ингредиентов в рецептуре (таблица 5).

Таблица 5 - Химический состав консервов «Плоды дробленые «Кладовая витаминов»

Наименование ингредиента Рецептура % Содержание

витамины, мг/100 г полифенолы мг/1 ООг пектин, % йод, мкг/ЮОг

С Р

Яблоки (Прикубанское), Х| 45 12 100,0 200,0 0,8 -

Айва японская, Хг 5 80,0 200,0 400,0 1,5 -

Земляника, Хз 30 66,8 92,2 110,0 0,9 -

Орех грецкий Х4 5 100,0 80,0 115,0 0,4 1,5

Унаби, Х^ 5 50,0 25,0 150,0 2,6 -

Сахар, Хл 10 - - - - -

витамин С У= 0,12Х,+ 0,8Х2+ 0,66Х3 + 1,0X4 + 0,5Х5 = 36,9мг/1 ООг витамин Р У= 1,0 Х,+ 2,0X2+ 0,92Хз + 0,8X4 + 0,25X5 = 87,8 мг/1 ООг полифенолы У= 2,0Х,+ 4,0Х2+ 1,1Х3 + 1,15Х,+ 1,5Х5 = 156,3 мг/100г пектин У= 0,08Х1+0,15Х2+0,09Хз+0,04Х4 +0,26X5 = 1,4 мг/1 ООг

При разработке нового вида консервов в качестве дополнительных ингредиентов к основному сырью, добавлены дробленые плоды айвы японской, пюре из ягод земляники, экстракт из вызревшего околоплодника ореха грецкого, порошок из плодов унаби. Обогащающие компоненты позволили увеличить содержание витаминов, пектина, полифенолов, йода и придать функциональную значимость готовому продукту. Суммарное содержание природных

антиоксидантов в 100 г готового продукта составляет 282,4 мг/100г. Прием продукта в количестве 100 г полностью удовлетворяет суточную потребность в витамине Р, полифенолах и пектине, 60 % - в витамине С и 35 % - потребность йода, что положительно отражается на иммунитете человека и повышает биологическую ценность функциональным многокомпонентным консервам.

Техническим результатом при разработке нового вида функциональных многокомпонентных консервов «Нектар «Энергия» является: повышение пищевой ценности готового продукта за счет использования только натурального, с учетом сортовых особенностей сырья, позволяющим повысить работоспособность человека. Основными обогащающими компонентами в рецептуре консервов «Нектар «Энергия» (ТУ 9163-014-00668034-2013) являлось пюре из плодов облепихи, кребов и айвы японской, введённые в яблочный сок (сорт Самородок). Лечебные свойства консервам придают полифенолы, витамины, где суммарное содержание природных антиоксидантов в ЮОг готового продукта составляет 252,9 мг/100г, что на 100 % восполняет суточную потребность организма в витамине Р, полифенольных соединениях и пектине, а так же на 50% в витаминах Е, РР. Установлено, что пищевая ценность консервов «Нектар «Энергия» - обусловлена содержанием белков, углеводов и жиров (70,4 ккал) (таблица 7).

Таблица 7 - Калорийность консервов «Нектар «Энергия»

Наименование ингредиентов Массовая доля ингредиента в рецептуре, % Аминокислоты, % Общий сахар,% Жиры (растительного происхождения), %

Яблоки, Х| 60 0,005 10,0 -

Айвы японская, Х2 5 0,03 3,1

Облепиха, Х3 5 0,08 8,2 9,9

Кребы, Х4 10 0,009 14,7 -

Сироп, Х5 20 - 40,0 -

Расчёт: по белку: У =0,005Х, +0,03Х2 +0,08Х3+ 0,009Х4 = 0,094 по углеводам: У = 10,0Х,+ 3,1Х2+ 8,2Х3+ 14,7Х4+ 40,0Х5 = 16,0 по жиру: У = 9,9Х3 = 0,49 У, ккал = 65,9+4,5 = 70,4

Изготовление консервов «Нектар «Энергия» производили по технологической схеме, предусматривающую инспекцию плодов, мойку, дробление и смешивание с другими компонентами (рисунок 10).

-Подача воды Подача пара ^ - Подача фермента-►-подача пюре ----► -подача айвового сиропа

— ► - подача банок

1 - роликовый транспортер; 2 - вентиляторная моечная машина; 3 - элеватор "Гусиная шея"; 4 - дисковая дробилка; 5 - шнековый пресс; 6 - насос; 7 - сепаратор; 8 - сборник; 9 -ленточный транспортер; 10 - наполнитель; И - закаточная машина; 12 - автоклавная корзина; 13 - автоклав; 14 - монорельс; 15 - гидроподъёмник; 16 - подлакировочная машина; 17 - этикетировочная машина; 18 - емкость для ферментации; 19 - протирочная машина; 20 - вакуумаппарат; 21 - подготовка айвового сиропа; 22 - подготовка тары.

Рисунок 10 - Аппаратурно-технологическая схема производства многокомпонентных консервов «Нектар «Энергия»

Экономическое обоснование использования плодового сырья для производства функциональных продуктов питания. Экономический эффект при производстве функциональных продуктов питания обеспечивается за счет оптимизации технологических процессов с применением нового технологического оборудования (кавитатора-дезинтегратора) при измельчении сырья, новых ферментных препаратов, позволяющих ускорить технологический процесс, увеличить эффективность экстракции биологически активных веществ, а также сократить энергозатраты. Высокоэффективным решением является также применение плодов семечковых, редких культур с высоким содержанием Сахаров, что позволяет снизить норму расхода сырья и материалов при производстве 1 тубы консервов. Коммерциализация разработанных функциональных продуктов будет высокой, т.к. это принципиально новые многокомпонентные консервы из натурального сырья, обеспечивающие прибыль от 8660 до 12560 рублей на 1 тубе.

ВЫВОДЫ

1. Экспериментально и теоретически обосновано влияние в технологии производства многокомпонентных продуктов питания качества используемого сырья семечковых, редких и орехоплодных культур, что позволяет придать готовому продукту функциональную значимость за счет высокого содержания витаминов, аминокислот, пектина, моносахаров (глюкозы, фруктозы), минеральных веществ.

2. Установлено, что яблоки сортов Прикубанское, Самородок являются высокотехнологичным сырьем для производства функциональных продуктов питания и высоким источником Сахаров (13,5-14,5 %), кислот (1,0-1,2 %), витамина С (до 15,8 мг/ЮОг) и Р-активных веществ (до 261,0 мг/ЮОг).

3. Обосновано, что плоды кребов представляют интерес в переработке как высокий источник сухих веществ (до 24,5 %), Сахаров (13-17,2 %), что в 1,5 - 2 раза больше, чем в плодах культурных сортов яблони, а также кислот (до 1,0 %), Р-активных веществ (до 408,0 мг/ЮОг), полифенольных веществ (до 860 мг/ЮОг).

4. Впервые изучены с учётом сортовых особенностей и зоны произрастания плоды айвы японской, обладающие высокой функциональной значимостью ингредиентов: органических кислот (6,8 %) (представленных яблочной, лимонной и янтарной кислотами); витаминов (С до 150,0 мг/ЮОг, Р-активных до 300,0 мг/ЮОг), что в 10 - 15 раз больше, чем в яблоках; полифенолов (до 400,0 мг/100 г - лейкоантоцианов, свыше 40,0 мг/ЮОг флавонолов); аминокислот 35,4 мг/ЮОг.

5. Доказано, что сорта облепихи, произрастающие в условиях Юга России, отличаются большим набором функционально значимых ингредиентов: моносахаров, представленных на 35,0% глюкозой и на 48,8 % фруктозой; витамина С - от 60 до 180 мг/ЮОг; Р-активных веществ - от 80,7 до 218 мг/ЮОг; бета-каротина - от 2,0 до 3,0 мг/ЮОг, витамина Е - до 0,64 мг/ЮОг, ненасыщенных жирных кислот - до 100 мг/кг, введение которых в рецептурную композицию консервов позволяет придать им лечебно-профилактические свойства.

6. Обосновано, что плоды грецкого ореха в молочной зрелости являются максимальным источником витамина С, содержание которого обусловлено степенью зрелости плодов и варьирует в зависимости от сортовых особенностей и погодных условий вегетационного периода от 1059,0 до 1330,1 мг/ЮОг. Ценным источником йода (4-7 мкг/1 ООг), а также калия, кальция, железа является околоплодник грецкого ореха, используемый для экстракции биологически активных веществ.

7. Доказана целесообразность применения нового оборудования для более тонкого измельчения хеномелиса (0,5 - 1,0 мм) в технологическом процессе, позволяющего лучше извлечь биологически активные вещества из сырья, улучшить качество готового продукта.

8. Установлены оптимальные технологические параметры проведения ферментативной обработки айвы японской препаратом Фруктоцим П 6-Л при 10% : концентрации (2 мл на 1 кг сырья), что позволяет сократить технологический процесс на 1 час, увеличить выход сока на 28 % и улучшить качество готового продукта при большем содержании глюкозы и фруктозы.

9. Доказана целесообразность применения в технологическом процессе при переработке облепихи ферментного препарата Тренолин Маш ДФ при 15 % концентрации (вносимый в количестве 2 мл на 1 кг сырья) для уменьшения вязкости коллоидов, увеличения содержания витаминов (Р-активных веществ - 405420 мг/100г, ароматических веществ до 179,4 мг/100г) в консервах «Нектар «Энергия».

10. Разработаны технологические схемы, проведен подбор технологического оборудования и утверждена нормативная документация на производство новых видов консервов функционального назначения: «Фитонектар «Здоровье» (ТУ 9163-001-00668034-2012), «Нектар «Энергия» (ТУ 9163-014-00668034-2013), «Плоды дроблёные «Кладовая витаминов» (ТУ 9163-012-00668034-2013). Осуществлена промышленная апробация технологии производства функциональных продуктов питания на предприятиях ООО «Кубснаб» и ЗЛО фирма «Лгрокомплекс» в Краснодарский край.

11. Экономический эффект от внедрения разработанных технологических решений и реализации новых видов функциональных продуктов питания составляет от 8660 до 12560 рублей на 1 тубу консервов.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Причко, Т.Г. Новые виды консервной продукции функционального назначения из плодово-ягодного сырья / Т.Г. Причко, Л.Д. Чалая, М.В. Карпушина, М.Г. Германова, Т.Л. Смелик, Н.В. Дрофичева // Высокоточные технологии производства, хранения и переработки плодов и ягод: материалы междунар. науч.-практ. конф. / ГНУ СКЗНИИСиВ. - Краснодар, 2010. -С. 273-279.

2. Причко, Т.Г. Подбор сырья для производства многокомпонентных функциональных продуктов питания / Т.Г. Причко, Н.В. Дрофичева, H.H. Коваленко // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: материалы IV всерос. науч.-практ. конф. молодых учёных - Краснодар, 2010. -С. 254-255.

3. Причко, Т.Г. Формирование качества плодов ореха грецкого в процессе выращивания и его использование в рецептурных композициях функциональных продуктов питания / Т.Г. Причко, Н.В. Дрофичева // Плодоводство и виноградарство Юга России [электронный ресурс]. - Краснодар, 2011. - № 7. -Шифр информрегистра: 0421100126/00014. Режим доступа: http://www.iournal.kubansad.rU/pdf/l l/01/14.pdf

4. Дрофичева, IT.B. Орех грецкий - источник биологически активных веществ для производства функциональных продуктов питания / Н.В. Дрофичева, Т. Г. Причко // Роль отрасли плодоводства в обеспечении продовольственной безопасности и устойчивого экономического роста: материалы междунар. науч. конф. (пос. Самохваловичи, 23-25 августа 2011 года). — Самохваловичи: Национальная академия наук Беларуси, РУП "Институт плодоводства", 2011. - С. 268-273.

5. Причко, Т.Г. Использование плодов облепихи для разработки консервов функционального назначения / Т.Г. Причко, Л.Д. Чалая, Н.В. Дрофичева // Храпение и переработка сельхозсырья. - Москва, 2012. - №7. - С. 53-55.

6. Дрофичева, Н.В. Особенности биохимического состава плодов яблонь, произрастающих в Краснодарском крае // Известия вузов. Пищевая технология. -Красподар, 2012. - №4. - С. 39-41.

7. Дрофичева, Н.В. Биохимический потенциал ранеток в условиях Краснодарского края / Т.Г. Причко, Н.В. Дрофичева // Параметры адаптивности многолетних культур в современных условиях развития садоводства и виноградарства: IV междунар. дистанц. науч.-практ. конф. молодых учёных [электронный ресурс]. - Краснодар: СКЗНИИСиВ, 2012. http://www.kubansad.ru/content/sekciva-3-ispolzovanie-rezultatov-fundamentalnyh-issledovaniv-dlva-optimizacii/

8. Дрофичева, Н.В. Обоснование использование плодов ореха грецкого в разработке инновационных продуктов питания. Научное обеспечение

инновационных технологий производства и хранения сельскохозяйственной и пищевой продукции: 1-ая всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых и аспирантов [электронный ресурс]. - Краснодар: ГПУ ВНИИТТИ, 2012. http://www.vniitti.ru/conf/conf2012/proizv-hran.php.

9. Мачнева, И.А. Оценка сортов плодово-ягодных культур для создания рецептурных композиций продуктов питания с радиопротекторными свойствами / И.А. Мачнева, Н.В, Дрофичева // Плодоводство и виноградарство Юга России [электронный ресурс]. - Краснодар, 2012. - №.18. - Шифр Информрегистра: 0421200126/0086. Режим доступа: http://iournal.kubansad.ru/archive/18/

10. Причко, Т.Г. Облепиха - ценный источник биологически активных веществ / Т.Г. Причко, Л.Д. Чалая, В.Н. Подорожный // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - Москва, 2012. - №4. - С. 50-52.

11. Причко, Т.Г. Общие сведенья о редких и дикорастущих ягодах на Юге России / Т.Г. Причко, Н.В. Дрофичева // Бъдещите изследование: материалы VIII междунар. науч.-практич. конф. / София, 2012. — Т.28. - С. 54-57.

Подписано в печать 31.05.2013. Формат 60x84 Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,35. Тираж 100 экз. Заказ № 880 Отпечатано в ООО «Издательский Дом-Юг» 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, корп. «В», оф. В-120, тел. 8-918-41-50-57!, e-mail: olfomenko@yandex.ru

Государственное научное учреждение Северо-Кавказский зональный НИИ садоводства и виноградарства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СКЗНИИСиВ Россельхозакадемии)

0420136063? На правах рукописи

ДРОФИЧЕВА НАТАЛЬЯ ВАСИЛЬЕВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ НА ОСНОВЕ

ПЛОДОВОГО СЫРЬЯ

Специальность: 05.18.01 - технология обработки, хранения и

переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -доктор сельскохозяйственных наук, профессор Причко Татьяна Григорьевна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.............................................................................5

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ................................................................. 8

1.1 Состояние спроса и предложения функциональных продуктов питания из плодового сырья на международном рынке и в России.....8

1.2 Плоды семечковых культур как источники биологически активных веществ для производства функциональных продуктов питания.......12

1.3 Особенности химического состава плодов ореха грецкого...........18

1.4 Нетрадиционные садовые культуры - биологически ценное сырьё для создания продуктов питания функционального назначения.....20

1.4.1 Пищевые и лечебные свойства плодов облепихи..................20

1.4.2 Биохимические особенности плодов айвы японской (хеномелиса).............................................................21

1.5 Технологические параметры переработки плодов......................22

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.................................24

2.1 Алгоритм исследований........................................................24

2.2 Объекты исследования........................................................25

2.3 Методы оценки качества плодового сырья и консервов функционального назначения..........................................................26

2.4 Метеорологические условия в годы исследований.....................29

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ..............................................30

3.1 Исследование сортов семечковых, орехоплодных и редких культур, как источники биологически активных ингредиентов для производства функциональных продуктов питания....................30

3.1.1 Исследование показателей качества новых перспективных сортов яблок для производства консервов функционального назначения...............................................................30

3.1.2 Изучение пищевой и биологической ценности плодов кребов..38

3.1.3 Исследование биохимической ценности плодов айвы японской (хеномелиса), обусловленной сортовыми особенностями.........40

3.1.4 Исследование биохимических показателей плодов облепихи

с учётом сортовых особенностей....................................43

3.1.5 Исследование биохимических показателей качества плодов ореха грецкого в молочной зрелости...............................55

3.2 Изучение технологических свойств плодов с учётом сортовых особенностей и оптимизация приёмов их переработки...............63

3.2.1 Исследование технологических свойств перспективных сортов яблок в технологии производства продуктов питания с функциональной значимостью............................................. 63

3.2.2 Изучение влияния степени измельчения плодов айвы японской на экстрагирование биологически активных веществ......................................................................................65

3.2.3 Изучение влияния тепловой обработки на сохранение биологически активных веществ в готовой продукции.............68

3.2.4 Оптимизация технологических параметров применения ферментных препаратов в технологии производства функциональных продуктов питания....................................71

3.3 Разработка технологий и нормативной документации на производство новых видов многокомпонентных функциональных продуктов питания..................................................................76

3.3.1 Разработка технологии и нормативной документации на производство нового вида консервов «Нектар «Энергия».... 77

3.3.2 Разработка технологии и нормативной документации на производство нового вида консервов «Фитонектар «Здоровье»... 82

3.3.3 Разработка технологии и нормативной документации на производство нового вида консервов «Плоды дроблёные «Кладовая витаминов»................................................88

3.4 Экономическое обоснование использования плодового сырья для производства функциональных продуктов питания...................91

ВЫВОДЫ..............................................................................94

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ........................................96

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ.......................................................97

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ...........................98

ПРИЛОЖЕНИЯ.................................................................... 111

Актуальность исследований. Создание пищевых продуктов питания с функциональной направленностью получило распространение практически во всём мире. Главной стратегией Государственной политики в области здорового питания на период до 2020 года является обеспечение потребностей различных групп населения в соответствии с требованиями медицинской науки. Учитывая, что сырьё растительного происхождения имеет многокомпонентный состав и обладает полезными свойствами для человека, целесообразно его использование в технологии производства функциональных продуктов питания целенаправленного физиологического действия. Разработка функциональных продуктов питания нового поколения является инновационным направлением в пищевой промышленности, имеющим важное практическое значение и социальную эффективность, затрагивающие актуальные проблемы населения России [6, 25, 54].

Целью исследований является теоретическое обоснование и разработка технологии производства многокомпонентных функциональных консервов на основе плодового сырья.

Задачи исследований:

- исследовать сорта семечковых, орехоплодных и редких культур, как источники биологически активных ингредиентов для производства функциональных продуктов питания;

- произвести сравнительную оценку технологических свойств плодов исследуемых культур с учётом сортовых особенностей;

- оптимизировать технологические приёмы переработки плодового сырья;

- разработать многокомпонентные рецептурные композиции новых видов консервов функционального назначения;

- разработать технологические схемы производства новых видов консервов;

- разработать и утвердить технологические инструкции и технические условия на новые виды консервов функционального назначения.

Основные положения, выносимые на защиту:

- оптимизированы технологические параметры переработки плодового сырья с использованием биотехнологических процессов;

- технологически значимые сорта плодов семечковых, орехоплодных и редких культур с высоким содержанием биологически активных веществ;

- новые виды функциональных продуктов питания целенаправленного физиологического действия.

Научная новизна исследований. Раскрыты закономерности формирования качества плодов различных сортов яблони разных сроков созревания, а также кребов, айвы японской (хеномелиса), облепихи и ореха грецкого произрастающих в условиях юга России, как источников Сахаров, кислот, витаминов (С, Р, Е, (3-каротина), минеральных веществ, полифенолов, аминокислот, имеющих важное значение в технологии производства функциональных продуктов питания; оптимизированы технологические параметры переработки плодового сырья с использованием ферментов нового поколения, позволяющие стабилизировать структуру нектаров; установлены технологические закономерности влияния степени измельчения айвы японской, обеспечивающие максимальную экстракцию биологически активных веществ; разработана математическая модель расчёта оптимального рецептурного состава консервов, учитывающая специфику проектирования многокомпонентных сбалансированных продуктов питания; научно обоснован рецептурный многокомпонентный состав новых видов консервов функционального назначения.

Практическая значимость работы. Предложен производству перечень технологичных сортов яблок, ореха грецкого, облепихи, айвы японской с высоким содержанием Сахаров, кислот, витаминов и минеральных веществ, позволяющих снизить норму расхода сырья и вспомогательных материалов; разработана технологическая схема и произведен подбор оборудования для производства новых видов консервов. Разработаны рецептурные композиции многокомпонентных функциональных продуктов питания, апробированы и внедрены на предприятия ООО «Кубснаб» и ЗАО фирма «Агрокомплекс». Экономический эффект от внедрения функционального продукта составил от 8660 до 12560 рублей за тубу. Предложены производству техно-

логические инструкции и технические условия на новые виды консервной продукции функционального назначения из плодового сырья: «Фитонектар «Здоровье» (ТУ 9163001-00668034-2012); «Плоды дроблёные «Кладовая витаминов» (ТУ 9163-01200668034-2013), «Нектар «Энергия» (ТУ 9163-014-00668034-2013). Подана заявка на изобретение № 2013116406.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на заседаниях: ученого совета ГНУ СКЗНИИСиВ (2007 -2013 гг.); Международной научно-практической конференции «Высокоточные технологии производства, хранения и переработки плодов и ягод» (г.Краснодар, 2010 г.); IV Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (г. Краснодар, КГАУ, 2010 г.); Международной научно-практической конференции, посвящённой 80-летию со дня образования СКЗНИИСиВ (г. Краснодар, 2011 г.); Международной научной конференции «Роль отрасли плодоводства в обеспечении продовольственной безопасности и устойчивого экономического роста» (пос. Самохваловичи, 2011 г.); 1-ой Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов «Научное обеспечение инновационных технологий производства и хранения сельскохозяйственной и пищевой продукции» (ГНУ ВНИИТТИ, 2012 г.); IV Международной дистанционной научно-практической конференции молодых учёных «Параметры адаптивности многолетних культур в современных условиях развития садоводства и виноградарства» (г. Краснодар, 2012 г.). Инновационный проект «Новые многокомпонентные функциональные продукты на основе натурального плодового сырья» отмечен золотой медалью лауреата ВВЦ и Почётной грамотой (Москва, 2011 г.). За участие в работе на 1-ой Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов «Научное обеспечение инновационных технологий производства и хранения сельскохозяйственной и пищевой продукции» ГНУ ВНИИТТИ получена Почётная грамота (г. Краснодар, 2012 г.). В 2012 г. научная работа «Разработка многокомпонентных функциональных продуктов питания на основе натурального плодово-ягодного сырья лечебно-профилактического назначения» профинансирована программой У.М.Н.И.К. Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Состояние спроса и предложения функциональных продуктов питания из плодового сырья на международном рынке и в России

Начало науки о здоровом питании положили японские специалисты, впервые в 80-х годах прошлого века в Японии, введя в оборот понятие «функциональные пищевые продукты». С того времени волна пропаганды здорового питания буквально захлестнула многие азиатские страны. Однако настоящий «функциональный всплеск» несколькими годами позже разразился на Западе. Более того, с тех пор ежегодно объемы этого рынка стабильно увеличиваются на 8-10 % [3, 38, 42, 122, 140]. Создание новых пищевых продуктов с оздоровительным действием уже далеко продвинулось в Азии, США, Франции, Китае и получило распространение практически во всём мире. Кричман Е.С. считает, что функциональность продуктов питания заключается в следующем: -возможность потребления как обычные продукты; -положительные воздействия на целевые функции организма; -улучшение самочувствия при регулярном потреблении и/или снижение риска заболевания [61].

Производство функциональных пищевых продуктов в России развивается медленнее, чем в других странах мира. На данный момент разработка рецептур и технологии функциональных продуктов, имеющих специальное назначение для определенных групп потребителей, популяризована и в нашей стране. В 1998 году правительством РФ была подписана Концепция государственной политики в области здорового питания, содержащая положения комплекса мероприятий, направленных на создание условий, обеспечивающих удовлетворение потребностей различных групп населения в рациональном, здоровом питании в соответствии с требованиями медицинской науки [54].

По словам Ткаченко Е.И. за последний век на характер и симптоматику многих заболеваний современного человека в определённой мере оказали воздействие неправильное питание и обилие используемых лекарств, поэтому для поддержания здоровья населения необходимо употреблять в пищу функциональные натуральные продукты лечебно-профилактического назначения [109]. Кухаренко A.A. считает необходимым, чтобы в «потребительской корзине» населения находились продукты обогащенные всеми необходимыми нутрицевти-ками, обеспечивающими суточную дозу питательных веществ, необходимых для гармоничного развития человека [64]. Разработка функциональных продуктов питания вышла на уровень государственного контроля [83].

Колеснов А.Ю. предложил схему по функциональным продуктам питания,

охватывающую основные группы питания функциональных ингредиентов:

- пектин, клетчатка;

- витамины;

- минеральные вещества;

- полиненасыщенные жирные кислоты;

- антиоксиданты;

- олигосахара;

- полезные микроорганизмы.

Колеснов А.Ю. считает, что функциональные продукты питания должны отвечать ряду требований:

- наличие полезных свойств для здорового питания;

- полезные свойства научно обоснованы;

- норма ежедневного потребления одобрена специалистами;

- безопасность с позиций сбалансированного питания;

- наличие точных физико-химических характеристик и точных методик их определения;

-отсутствие способности уменьшать питательную ценность пищевого продукта;

- употребление прерорально;

- не выпускаются в виде лекарственных форм;

- должны быть натуральными [51].

Разработка продуктов, отвечающих заданным требованиям, заключается в обеспечении сбалансированного химического состава и удовлетворительных ор-ганолептических характеристик готовых продуктов. Функциональные продукты должны повышать антиоксическую функцию отдельных органов и систем организма (печени, лёгких, сердца, кожи, почек и др.), а также оказывать благоприятное действие на нервную систему и способствовать повышению общей сопротивляемости организма и его адаптационных резервов [1].

В перспективе же разработка теории и технологий создания индивидуальной пищи, состав и свойства которой будут зависеть от генетики конкретного человека [96].

По данным компании Euromonitor International, динамично развиваются и имеют лидирующие позиции в изучении мирового потребительского рынка функциональных продуктов питания, - молочная, хлебобулочная и масложиро-вая продукция [3, 131]. В январе-декабре 2012 г. предприятия пищевой и перерабатывающей промышленности увеличили производство по всем направлениям важнейших видов продовольствия, чему способствовали меры, принятые производителями по модернизации производства, улучшению качества и расширению ассортимента продукции, внедрению инновационных технологий, реализации Госпрограммы развития сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции на 2008-2012 гг. По данным Росстата, индекс производства пищевых продуктов, включая соки, нектары и т.д. за январь-декабрь 2012 г по сравнению с соответствующим периодом 2011 г составил 105,4 %. Во всём мире функциональные продукты питания занимают 815 % рынка пищевых продуктов каждой развитой страны [71, 109, 130].

Функциональные продукты питания в России только начинаю завоёвывать массового потребителя. К популярным брендам относятся кисломолочные продукты: «Актимель», «Мажетель» и молочные продукты с приставкой «БИО», сухие завтраки обогащённые витаминами разнообразные, сырки, масла и др, Разработаны инновационные технологии полуфабрикатов для мучных и кондитерских

изделий, безалкогольные напитки «Живчик» «Минводы», «Бон аква» и т.д. [45].

Напиток - это самая технологичная основа для создания функционального продукта,- в него легко ввести биокомпоненты, в качестве которых применяют соки, минеральную воду, экстракты, отвары, лимонады с подсластителями и сахарозаменителями [46].

Современный производитель напитков свой продукт подразделяет по следующим функциям:

- витаминные с комплексом мультивитаминов;

- с добавлением баластных веществ;

- на основе растительных экстрактов;

- спортивные (обогащенные витаминами, белком, сахаром, но строго запрещены стимулирующие вещества), направленные на регуляцию водно-солевого баланса после больших физических нагрузок;

- энергетические (рассчитаны на лиц молодого возраста с однократными высокими физич