автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Разработка технологии напитков функционального назначения на основе виноградного сока

На правах рукописи

СОСЮРА Елена Алексеевна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ НАПИТКОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ВИНОГРАДНОГО СОКА

05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

п 3 ДПР 20М

005546674

Краснодар - 2014

005546674

Работа выполнена в Государственном научном учреждении СевероКавказском зональном научно-исследовательском институте садоводства и виноградарства

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Гугучкина Татьяна Ивановна

Официальные оппоненты: Зайко Галина Михайловна,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет», профессор кафедры технологии и организации питания

Родионова Людмила Яковлевна,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», профессор кафедры технологии хранения и переработки растениеводческой продукции

Ведущая организация: Государственное научное учреждение

Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Российской академии сельскохозяйственных наук

Защита диссертации состоится «14» мая 2014 г. в 13— на заседании диссертационного совета Д 006.056.01 в Государственном научном учреждении Северо-Кавказском зональном научно-исследовательском институте садоводства и виноградарства 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. Автореферат разослан « Т^» марта 2014 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, с указанием почтового адреса, телефона, электронной почты организации, фамилии, имени, отчества, должности лица, подготовившего отзыв, просим направлять по адресу: 350901, г. Краснодар, ул. 40 лет Победы, 39, тел./факс 8(861) 257-57-02, e-mail: kubansad@kubannet.ru.

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

В.В. Кудряшова

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1 Актуальность работы. В настоящее время производство напитков функционального назначения имеет актуальное значение ввиду резко возросших под влиянием цивилизационных факторов нагрузок на адаптационные возможности организма человека. При этом наиболее перспективными являются напитки на основе натуральных соков, обогащенные биологически активными веществами растительного происхождения и обладающие общеукрепляющими свойствами. Технологии их производства посвящены научные исследования и разработки таких ученых, как Г.М. Зайко, Л.В. Дончен-ко, Л.Я. Родионова, Т.Г. Причко, И.А. Ильина, Г.А. Гореликова, Л.А. Маюр-никова, Е.А. Казакова, М.В. Палагина и др.

Натуральный виноградный сок является одним из важнейших и наиболее ценных в пищевом и диетическом отношении компонентом питания. В связи с тем, что в процессе производства соков теряется часть макро- и микроэлементов, аминокислот, органических кислот, ароматических веществ и витаминов, приготовление напитков на основе сока с добавлением физиологически активных ингредиентов из растительного сырья позволит сбалансировать состав виноградного сока по содержанию биологически активных веществ и насытить его дефицитными макро- и микронутриентами.

Учитывая наличие разнообразной и доступной сырьевой базы на Юге России, а также высокую концентрацию в данном регионе плодоперерабатывающих производств, оснащенных современным высокопроизводительным оборудованием, исследования, направленные на разработку технологии функциональных напитков на основе виноградного сока с применением растительных экстрактов, являются актуальными.

1.2 Цель и задачи исследований. Цель исследований - разработка технологии напитков функционального назначения на основе виноградного сока.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

— изучить, проанализировать и систематизировать отечественную и зарубежную научную и патентную литературу по теме исследований;

— обосновать целесообразность использования перспективных сортов винограда для производства высококачественных соков прямого отжима и изучить изменения содержания в них биологически активных компонентов, происходящие под действием тепловой обработки - пастеризации;

— установить влияние ферментных препаратов на качество и пищевую ценность соков;

— теоретически обосновать и экспериментально подтвердить целесообразность использования плодов фейхоа и ягод ежевики в качестве дополнительных источников биологически активных веществ для производства напитков функционального назначения и установить режимы их получения;

— определить оптимальные соотношения виноградной основы и ингредиентов, выделенных из фейхоа и ежевики, в составе напитков функционального назначения и исследовать показатели их качества и безопасности;

— разработать технологию напитков функционального назначения на основе виноградного сока прямого отжима ^построением схемы автоматизации и энергосбережения технологического процесса;

— разработать технологическую документацию на производство напитков функционального назначения на основе виноградного сока;

— определить экономический эффект от внедрения разработанной технологии напитков функционального назначения в производство.

1.3 Научная новизна. Научно обоснована и разработана технология напитков функционального назначения с повышенным содержанием биологически активных веществ из виноградных соков прямого отжима с использованием перспективных сортов и натурального местного растительного сырья - плодов фейхоа и ягод ежевики.

Выявлено, что из всех исследованных сортов винограда наиболее гармоничную и слаженную по органолептическим показателям продукцию можно получить из сортов Кубанец, Достойный и Левокумский.

Доказана целесообразность применения ферментного препарата Тре-нолин оитн ДФ на стадии осветления виноградного сусла с целью улучшения прозрачности и фильтруемости готовой продукции.

Установлено, что в виноградных соках прямого отжима содержится недостаточное количество функционально активных ингредиентов, таких как ресвератрол, фенолкарбоновые кислоты, йод.

Обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность и эффективность использования экстрактов фейхоа и ежевики для производства напитков функционального назначения.

С помощью математического моделирования впервые установлены и экспериментально подтверждены оптимальные параметры и режимы процесса извлечения биологически активных веществ из растительного сырья, характеризующегося продолжительностью экстракции в течение 24 часов при температуре 25°С и гидромодулем 1:1.

Доказано влияние экстрактов фейхоа и ежевики на формирование комплекса биологически активных веществ, позволяющих получить в качестве готового продукта напитки функционального назначения.

Впервые показано, что экстракты, полученные из фейхоа и ежевики, улучшают потребительские свойства и повышают пищевую ценность напитков функционального назначения на основе виноградного сока.

1.4 Основные положения, выносимые на защиту:

1, Технология напитков функционального назначения на основе виноградных соков прямого отжима из перспективных сортов с добавлением экстрактов натурального растительного сырья - плодов фейхоа и ягод ежевики.

. 2. Способ усиления окраски, улучшения прозрачности и фильтруемо-сти виноградных соков прямого отжима за счет использования ферментного препарата Тренолин опти ДФ на стадии получения сусла.

3. Улучшение потребительских свойств и повышение пищевой ценности напитков функционального назначения на основе виноградного сока за счет включения в его состав экстрактов фейхоа и ежевики.

1.5 Теоретическая значимость работы. Совокупность научных положений, сформулированных и обоснованных в работе, является теоретической базой для совершенствования технологии напитков функционального назначения на основе натуральных плодово-ягодных соков, в том числе из винограда перспективных сортов. Подтверждена достоверность высказываемой в

научной литературе гипотезы о положительном влиянии экстрактов растительного сырья на качество и пищевую ценность соков и возможности производства на их основе функциональных напитков. Изучено влияние экстрактов фейхоа и ежевики на формирование комплекса биологически активных веществ, позволяющих получить в качестве готового продукта напитки функционального назначения. Выявлены закономерности процесса извлечения биологически активных веществ из растительного сырья. Доказана целесообразность применения ферментного препарата Тренолин опта ДФ на стадии осветления виноградного сусла с целью улучшения прозрачности и фильтруемости соков прямого отжима.

Применительно к проблематике диссертации результативно использованы методы статистической обработки данных с применением расчетных методов.

1.6 Практическая значимость работы. Разработана технология напитков функционального назначения на основе виноградного сока прямого отжима с добавлением водных экстрактов фейхоа и ежевики. Технологический процесс автоматизирован.

Разработана и утверждена технологическая документация на производство новых марок функциональных напитков «Энергия. Фейхоа» и «Энергия. Ежевика» (технологическая инструкция по производству напитка функционального сокосодержащего виноградного осветленного «Энергия» ТИ 9163001-43198886-2013 и рецептуры на конкретные наименования РЦ 9163-00143198886-2013 и РЦ 9163-002-43198886-2013).

Разработанная технология апробирована и внедрена в производство на ООО «Вина и воды Абхазии» с экономическим эффектом 9,9 тыс. руб./ЮОО кг винограда. Результаты работы используются в учебном процессе при подготовке студентов, обучающихся по направлению 260100.62 - «Продукты питания из растительного сырья» в ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет» (г. Ставрополь).

1.7 Достоверность работы. Достоверность результатов исследований обеспечивалась выполнением анализов на прецизионном, поверенном обору-

довании с применением современных математических методов обработки полученных данных.

1.8 Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на заседаниях ученого совета ГНУ СКЗНИИСиВ (2011-2013 гг.); Международной научно-практической конференции «Стратегия устойчивого развития и инновационные технологии в садоводстве и виноградарстве» (Махачкала, 2010); 75-й научно-практической конференции «Современные ресурсосберегающие инновационные технологии возделывания сельскохозяйственных культур в Северо-Кавказском федеральном округе» (Ставрополь, 2011); 75-й научно-практической конференции «Аграрная наука - Северо-Кавказскому федеральному округу» (Ставрополь, 2011); Международной дистанционной научно-практической конференции «Инновационные технологии и тенденции в развитии и формировании современного виноградарства и виноделия» (Анапа, 2012); V международной научно-практической конференции «Инновационные направления в пищевых технологиях» (Пятигорск, 2012); I Международной Интернет-конференции «Современные тенденции в сельском хозяйстве» (Казань, 2012); VIII международной научно-практической конференции «Дни науки - 2012» (Прага, 2012); III международной научно-практической конференции «Аграрная наука, творчество, рост» (Ставрополь, 2013); II межрегиональной научно-практической конференции «Молодые ученые СКФО для АПК региона и России» (Ставрополь, 2013).

1.9 Публикации. По результатам исследований опубликовано 17 научных работ, в том числе 6 статей в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрна-уки РФ. Общий объем публикаций -4,69 п.л.

1.10 Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора отечественной и зарубежной научно-технической и патентной литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованных литературных источников и приложений. Текст диссертации изложен на 173 страницах компьютерного текста, содержит 48 таблиц, 42 рисунка, 10 приложений. Список литературных источников включает 156 наименований, в том числе 34 — зарубежных авторов.

Автор выражает благодарность и глубокую признательность сотрудникам кафедры производства и переработки продуктов питания из растительного сырья ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет», сотрудникам научного центра виноделия ГНУ СКЗНИИСиВ, кандидату технических наук Бурцеву Б.В. за содействие и поддержку при проведении научных исследований.

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Работа выполнена на базе научного центра виноделия ГНУ СКЗНИИСиВ в период с 2010 по 2013 годы.

2.1 Объекты исследований. В качестве объектов исследований использовались сорта винограда: Левокумский (народной селекции), сорта селекции АЗОСВиВ и СКЗНИИСиВ: Кубанец, Меркурий, Достойный, Дионис, Памяти Зоткиной, Бархатный, Рислинг АЗОС. Контролем были сорта Каберне АЗОС и Рислинг итальянский.

Кроме того, объектами исследований являлись экстракты плодов фейхоа и ягод ежевики и безалкогольные напитки функционального назначения, приготовленные на основе виноградного сока прямого отжима из сорта Левокумский.

В качестве ферментного препарата нового поколения применяли Тре-нолин опти ДФ (Германия).

2.2 Методы исследований. Для определения физико-химических показателей и пищевой ценности сырья, полупродуктов и приготовленных функциональных напитков применяли современные общепринятые методы исследований, согласно действующих ГОСТ и ГОСТ Р, а также методики, разработанные в научном центре виноделия ГНУ СКЗНИИСиВ.

Исследования осуществлялись на приборах «Капель-105», КВАНТ-АФА-М, мутномере SIGRIST (США) и др. Органолептическую оценку соков и напитков функционального назначения давали члены дегустационной комиссии ГНУ СКЗНИИСиВ.

Статистическую обработку полученных результатов исследований проводили с помощью компьютерной программы Statistica 6.0 for Windows.

Структурная схема исследований приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структурная схема исследований

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 3.1 Обоснование целесообразности использования перспективных сортов винограда для производства высококачественных соков прямого отжима. Выявлено, что виноград всех исследуемых сортов соответствовал требованиям ГОСТ для технического винограда, направляемого на производство соков прямого отжима. Исследуемые сорта отличались оптимальными показателями по содержанию Сахаров и титруемых кислот виноградного сусла. Это свидетельствовало о значительном потенциале перспективных сортов для получения из них высококачественных соков (Таблица 1),

Таблица 1 - Показатели физико-химического состава исходных образцов сусла

Наименование показателя Красные сорта винограда Белые сорта винограда

Каберне АЗОС КОН1 ПОЛЬ Дионис Левокумский | Кубанец Памяти Зоткиной Достойный Меркурий Рислинг итальянский контроль Рислинг АЗОС Бархатный

Массовая концентрация Сахаров, г/100 см3 19,3 20,6 17,8 18,0 18,2 19,3 18,1 18,3 19,2 22,7

Массовая концентрация титруемых кислот в пересчете на винную, г/дм3 5Д 4,9 5,3 5,6 4,9 6,6 5,9 5,7 4,9 4,5

РН 3,3 3,6 3,3 3,4 3,4 3,2 3,2 3,1 3,4 3,7

Для производства соков прямого отжима были выбраны схемы, предусматривающие переработку винограда вышеуказанных сортов «по-белому» для белых сортов и с применением кратковременного настаивания мезги для красных сортов, отбор сусла из расчета 60 дал из 1 тонны винограда, осветление полученного сусла отстаиванием и его пастеризацию.

3.2 Изменение качества виноградных соков прямого отжима в результате тепловой обработки. Установлено, что в сусле сортов Дионис, Ле-вокумский, Достойный и Каберне АЗОС (контроль) массовая концентрация аминокислот до пастеризации составляла более 2000 мг/дм3, что является достаточно высоким показателем с точки зрения биологической ценности продукта.

Режим пастеризации - температура 82-85°С в течение 2-2,5 мин. - снижал общую концентрацию аминокислот во всех анализируемых образцах в 2 раза. Данный фактор свидетельствовал о том, что тепловая обработка интенсифицирует химические процессы, протекающие с участием аминокислот. При этом в соках из белых сортов винограда массовая концентрация аминокислот после пастеризации была во всех образцах виноградного сока в 1,5-2 раза ниже по сравнению с красными (Рисунок 2).

До пастеризации наиболее богатыми витаминами и фенолкарбоновыми кислотами были соки из сортов Дионис, Кубанец, Памяти Зоткиной, Достойный, Рислинг итальянский (контроль) и Рислинг АЗОС.

4000 3000 2000

ш

[Щ

I до пастеризации

после пастеризации

13 о =1

I е-

¡5 р.

Рисунок 2 - Влияние пастеризации на изменение аминокислотного состава соков прямого отжима из винограда перспективных сортов, мг/дм3

Тепловая обработка способствовала снижению на 25-35% общей концентрации витаминов и фенолкарбоновых кислот у большинства исследуемых образцов (Рисунок 3). Наибольшее снижение суммы анализируемых компонентов наблюдалось в соках, полученных из сортов винограда Меркурий и Рислинг итальянский - на 60-65%.

35

зо

25 20 15

;ЁВВИ

Б£й

а

и до пастеризации □ после пастеризации

£ е-

О. X

е ? 5

Рисунок 3 - Влияние пастеризации на изменение содержания витаминов и фенолкарбоновых кислот в соках прямого отжима из винограда перспективных сортов, мг/дм3

По результатам дегустации представленные образцы виноградных соков прямого отжима, полученные как из белых сортов винограда, так и из красных, были оценены органолептически от 19,0 до 21,0 балла. Они отличались опалесценцией, некоторые - мутностью и низкой фильтруемостью.

Учитывая совокупность данных по физико-химическим и органолепти-ческим показателям изучаемых образцов виноградных соков прямого отжи-

ма, для дальнейших экспериментов были выбраны сорта Кубанец, Достойный и Левокумский, промышленные насаждения которых имеются на территории Юга России.

3.3 Влияние ферментных препаратов на качество и пищевую ценность соков. С целью совершенствования технологии осветления виноградных соков прямого отжима и сохранения в них биологически активных веществ для рекомендованных в ходе исследований сортов винограда впервые был использован ферментный препарат нового поколения Тренолин опти ДФ на стадии получения сусла.

Выявлено, что использование ферментного препарата Тренолин опти ДФ (в дозировке 2 г/100 дм3) увеличивало степень осветления сусла, улучшало прозрачность готовой продукции, снижая мутность соков на 20% (Рисунок 4) и ускоряло время фильтрации готовых напитков в 1,5-2 раза.

5 Достойный

ГО

о.

о

X

| Кубанец

Лекокумский

о 10 20 30 40

Мутность, форм. ед.

Рисунок 4 - Показатели мутности образцов виноградных соков прямого отжима, полученных с применением ферментного препарата Тренолин опти ДФ, форм. ед.

Применение ферментативной обработки также способствовало усилению окраски соков за счет увеличения массовой концентрации антоцианов (на 20%), увеличению концентрации в соках таких биологически активных веществ, как катионы К, Са (в среднем на 8% по сравнению с контролем),

аминокислоты (на 25%), витамины и фенолкарбоновые кислоты (на 50%), а также улучшало органолептические свойства готовой продукции (Рисунок 5).

Все полученные образцы пастеризованных соков из исследуемых сортов винограда удовлетворяли требованиям ГОСТ Р 52184-2003 и Технического регламента Таможенного союза (ТР ТС) 023/2011 «Технический регламент на соковую продукцию из фруктов и овощей».

32

26

29

III

Опыт с ФП I Контроль

20,2 20,8 20,5 22 20,1

N111

>5 5 и С в 5 2с и -О с; к с о

>-X и ь >-X о а. I- =г ф с= в

О со ф А С О аз ф о ас X го ю ^ о

с

£ е

4 3.

Рисунок 5 - Дегустационная оценка виноградных соков прямого отжима, полученных с применением ферментного препарата Тренолин опти ДФ, балл

Учитывая, что выбранные для исследований виноградные соки прямого отжима отличались повышенной сахаристостью и низкой кислотностью, в ходе пастеризации теряли часть биологически активных веществ, было принято решение использовать плоды фейхоа и ягоды ежевики в качестве обогащающего сырьевого источника этих веществ для приготовления функциональных напитков на основе виноградного сока.

3.4 Обоснование целесообразности использования плодов фейхоа и ягод ежевики в качестве дополнительных источников биологически активных веществ для приготовления напитков функционального назначения. Для использования фейхоа и ежевики в составе напитков были приготовлены их экстракты путем смешивания измельченной массы плодов (ягод) с водой в соотношении 1:1 и изучен их химический состав.

Исследование экстракта фейхоа показало высокое содержание в нем витамина С - 51,8 мг/дм3, витамина РР - 140,9 мг/дм3 и фенолкарбоновых кислот - 576,5 мг/дм3 (Рисунок 6).

346,4

Аскорбиновая кислота Никотиновая кислота Хлорогеновая кислота ! Оротовая кислота Галловая кислота

Рисунок 6 - Содержание витаминов и фенолкарбоновых кислот в экстракте фейхоа,

мг/дм

Установлена высокая концентрация в экстракте фейхоа минеральных веществ. Содержание калия в исследуемом экстракте составляло 1648,0 мг/дм3, кальция - 163,3 мг/дм3. Кроме того, в экстракте фейхоа было обнаружено значительное содержание йода - 0,55 мг/дм3, который полностью отсутствовал в виноградном соке.

Особенностью физико-химического состава экстракта ежевики было наличие большого количества фенольных веществ (1392,9 мг/дм'), в том числе антоцианов, массовая концентрация которых составила 143,7 мг/дм3 (Таблица 2).

Таблица 2 - Показатели физико-химического состава экстракта ежевики

Наименование показателя Значение показателя

Массовая доля растворимых сухих веществ, % 5,01

Массовая концентрация Сахаров, г/100 см1 4,00

Массовая доля титруемых кислот в пересчете на яблочную, г/дм'1 5,50

рН 3,77

Общая сумма фенольных веществ, мг/дм1 1392,9

Антоцианы, мг/дм1 143,7

Также в экстракте ежевики была идентифицирована группа биологически активных веществ - витаминов (С и РР) и фенолкарбоновых кислот (хло-рогеновая, кофейная, галловая, протокатеховая) (Рисунок 7).

В наибольшем количестве содержались никотиновая (33,6 мг/дм3) и кофейная кислоты (31,3 мг/дм3). Впервые обнаружен ресвератрол (0,1 мг/дм3), который является фенольным соединением, обладающим анти-

■ Ресвератрол

■ Аскорбиновая кислота Хлорогеновая кислота

■ Никотиновая кислота

■ Оротовая кислота

■ Кофейная кислота Галловая кислота Протокатеховая кислота

Рисунок 7 - Содержание витаминов и фенолкарбоновых кислот в экстракте ежевики,

мг/дм3

оксидантным и кардиостимулирующим действием.

Полученные результаты исследований позволяют использовать экстракты фейхоа и ежевики в качестве дополнительных источников биологически активных веществ и, учитывая их невысокую сахаристость, повышенную кислотность и интенсивную окраску, применять их для купажирования с виноградным соком с целью оптимизации его физико-химического состава и гармонизации вкусовых достоинств.

3.5 Установление параметров и режимов извлечения биологически активных веществ из растительного сырья. При приготовлении экстрактов использовали водную обработку измельченной массы фейхоа и ежевики, которая позволила перевести из сырья в раствор такие соединения, как анти-оксиданты - фенольные вещества, микроэлементы, витамины, а также полисахариды, пигменты, органические кислоты.

Процесс экстрагирования контролировали в течение 48 ч по изменению массовой доли сухих веществ (Рисунок 8).

Экстракт фейхоа

Экстракт ежевики

// и Г-"*

- Вариант 1 -Вариант 2 Варна нтЗ

16 24 32 40 48 Продолжительность экстракции, ч

8 16 24 32 40 48 Продолжительность экстракции, ч

Рисунок 8 - Динамика изменения массовой доли сухих веществ (СВ, %) в экстрактах фейхоа и ежевики в зависимости от гидромодуля - соотношения «сырье : экстрагент» (вариант 1 - 1:0,5; вариант 2 - 1:1; вариант 3-1:1,5)

Установлено, что оптимальная продолжительность процесса экстракции составляла 24 ч при соотношении сырья и экстрагента 1:1. При этом извлекалось максимальное количество сухих веществ. Зависимость значения массовой доли сухих веществ (СВ, %) в исследуемых экстрактах от варианта гидромодуля (X) и продолжительности процесса (У) описывалась квадратичными функциями и представлена уравнениями:

СВ,%,фейхоа = -5,8956 +1 Ъ,2Х + ОД 314У - 3,441IX2 - 0,0045ХУ - 0,0012У2; СВ,%,ежевика = -2,3389 + 6,1 IX + 0,0856У-1,641 IX2 -0,0002ХУ-0,001 У2.

Выявлено, что оптимальная температура экстрагирования составляла 25°С. Зависимость содержания сухих веществ (СВ, %) в экстрактах фейхоа и

ежевики от температуры (X) и продолжительности экстрагирования (У) представлена уравнениями:

СВ,%,фейхоа = 6,56 - 0,127X + ОД932У + 0,0037X2 + 0,0004ХУ - 0,0022У2;

СБ!/о, ежевика = 2,1558 + 0.0683Х + 0.0349У.

Экстракты фейхоа и ежевики отличались высокими органолептически-ми показателями, обусловленными их яркой янтарно-зеленой и малиновой окраской и интенсивными плодовыми и ягодными ароматами, присущими этому растительному сырью.

3.6 Определение оптимального соотношения виноградной основы и ингредиентов, выделенных из фейхоа и ежевики, в составе напитков функционального назначения. Разработку рецептур для производства напитков функционального назначения осуществляли на основе сока, полученного из винограда сорта Левокумский. При определении оптимального соотношения основных ингредиентов в качестве основного критерия были выбраны органолептические показатели готовых напитков. Диапазон добавляемых экстрактов в напитках составлял от 10 до 30%.

По результатам дегустации наивысшие оценки получили: вариант 2 (80% сока и 20% экстракта) для напитка с фейхоа и вариант 4 (85% сока и 15% экстракта) для напитка с ежевикой. При большем содержании экстрактов вкус напитков становился негармоничным и несвойственным продуктам переработки винограда, при меньшем - существенных отличий от виноградного сока не наблюдалось.

Установлено, что добавление экстрактов фейхоа и ежевики в виноградный сок позволило обогатить его аромат и вкус сложными тонами с можжевеловыми, айвовыми, смолистыми и ягодными оттенками, усилить его окраску, и, таким образом, повысить качество готового напитка. По сравнению с виноградным соком дегустационная оценка напитков повышалась на 2,8-3 балла.

3.7 Оценка качества и безопасности новых видов напитков функционального назначения. Установлено, что внесение в напитки экстрактов фейхоа и ежевики привело к уменьшению содержания в них Сахаров, увеличению концентрации титруемых кислот, а также общего содержания феноль-ных веществ. Кроме того, добавление экстракта ежевики позволило увели-

чить массовую концентрацию антоцианов в напитке с 44,4 до 66,6 мг/дм3, что обеспечило готовой продукции яркую, нарядную окраску (Таблица 3).

Таблица 3 - Показатели физико-химического состава виноградного сока и напитков функционального назначения на его основе

Наименование показателя Виноградный сок Напиток с фейхоа Напиток с ежевикой

Массовая концентрация Сахаров, г/100 см3 24,4 20,0 19,6

Массовая доля титруемых кислот в пересчете на винную, г/дм3 3,7 4,5 6,0

рн 3,7 3,4 3,4

Общая сумма фенольных веществ, мг/дм3 571,4 1285,7 549,3

Антоцианы, мг/дм3 44,4 22,2 66,6

Ацидометрический показатель 1 66 44,1 32,7

Массовая концентрация витаминов и фенолкарбоновых кислот в исследуемом напитке с добавлением экстракта фейхоа составляла 195,44 мг/дм3 (Рисунок 9).

3- "г 80

8-3 « 2 60

■ Аскорбиновая кислота

■ Хлорогеноваякислота Никотиновая кислота

■ Оротовая кислота

■ Кофейная кислота

■ Галловая кислота

0

80% виноградного сока + 20% экстракта фейхоа

Рисунок 9 - Содержание витаминов и фенолкарбоновых кислот в напитке функционального назначения на основе виноградного сока и фейхоа, мг/дм3

Введение в соковую основу экстракта ежевики способствовало повышению в напитке функционального назначения в 1,5-2 раза массовой концентрации галловой, кофейной и оротовой кислот, обладающих Р-витаминной активностью.

Минеральная ценность функциональных напитков обусловлена содержанием в них макро- и микроэлементов (Таблица 4).

При внесении экстракта фейхоа в напитке был идентифицирован йод, массовая концентрация которого составляла 0,11 мг/дм3. В исследуемом напитке с внесением экстракта ежевики установлено оптимальное для усвоения кальция соотношение его с магнием - 1:0,7.

Таблица 4 - Содержание макроэлементов в напитках функционального назначения на основе виноградного сока и фейхоа, мг/дм3

Катион, мг/дм : Напиток с фейхоа Напиток с ежевикой

Калий 1618,0 1325,0

Натрий 45,0 30,6

Магний 123,0 92,6

Кальций 137,0 121,3

Сумма 1922,2 1569,5

Таким образом, исследуемые напитки функционального назначения за счет введения в их состав экстрактов фейхоа и ежевики отличались высоким содержанием биологически активных веществ: витаминов, фенолкарбоновых кислот, а также макро- и микроэлементов, необходимых для нормальной жизнедеятельности организма человека. С внесением экстракта ежевики на 45% увеличилось содержание антоцианов, что усиливало и обогащало окраску готового напитка.

При оценке функциональных свойств напитков было установлено, что в их составе увеличивалась массовая концентрация витаминов и фенолкарбоновых кислот по сравнению с виноградным соком прямого отжима. При этом удовлетворение суточной потребности в витаминах при употреблении порционного объема (300 мл) для разработанного напитка с фейхоа составило от 15 до 43,5%, в макро- и микроэлементах - до 63,3% от нормы. Для напитка с ежевикой этот показатель составил от 5,5 до 16% (Таблица 5).

Таблица 5 - Сравнительная оценка функциональных свойств разработанных напитков

Наименование физиологически функционального ингредиента Суточная потребность, мг Обеспечение суточной потребности, % от нормы

виноградный сок (контроль) напиток на основе виноградного сока и фейхоа напиток на основе виноградного сока и ежевики

Витамин С 70 2 15 7

Витамин РР 20 0,3 43,5 5,5

Калий 2500 20 19,5 16

Магний 400 10,5 18,5 15

Иод 0,15 - 22 -

Кремний 5 - 63,3 -

Показатели токсикологической и микробиологической безопасности напитков на основе виноградного сока и экстрактов растительного происхождения находились в норме и соответствовали требованиям ТР ТС на соковую продукцию из фруктов и овощей.

3.8 Разработка технологии напитков функционального назначения на основе виноградного сока. В результате проведенных исследований разработана технологическая схема производства напитков функционального назначения на основе виноградного сока (Рисунок 10).

ОГ5^

Рисунок 10 - Технологическая схема производства напитков функционального назначения на основе виноградного сока: 1 - бункер-питатель; 2 - дробилка; 3 - транспортер для гребней; 4 - мезгонасос; 5 - пневматический пресс; 6 - транспортер для выжимки;

7 - суслосборник для ПФ; 8 - суслосборник для СС; 9 - резервуар с мешалкой; 10 - охладитель;) 1 - отстойник; 12 - насос; 13 - вакуумный перлитовый фильтр; 14 - резервуар; 15 - пастеризатор; 16 - ультраохладитель; 17 - купажер; 18 - мембранный тангенциальный фильтр; 19 - роликовый транспортер; 20 - моечная машина; 21 - сортировочно-инспекционный транспортер; 22 - элеватор; 23 - дробилка; 24 - конусный резервуар; 25 - сборник для экстракта; В - виноград; М - мезга жирная; Г - гребни; СС - сусло-самотек; ПФ - прессовые фракции сусла; СГ - сусловая гуща, ФС - фильтрат сусла;

ОС - осветленное сусло; Ф - плоды фейхоа; НЭ - непастеризованный экстракт;

Е - ягоды ежевики; ЭФ - экстракт фейхоа; ЭЕ - экстракт ежевики

Указанная схема предусматривает переработку винограда в соответствии с технологической инструкцией для получения виноградного сока прямого отжима; осветление виноградного,сусла с применением пектолити-ческого ферментного препарата Тренолин опти ДФ; купажирование осветленного виноградного сока с водными экстрактами фейхоа и ежевики с последующей обработкой купажа. Водные экстракты получали путем смешивания измельченной массы фейхоа или ежевики с водой в соотношении 1:1,

настаивания, отжима экстракта и стабилизации полученного продукта пастеризацией.

В предложенной технологической схеме использовано современное высокопроизводительное оборудование, позволяющее получать продукцию высокого качества и снижать затраты на производство.

3.9 Разработка схемы автоматизации и энергосбережения технологического процесса производства напитков функционального назначения. С целью автоматизации и повышения энергоэффективности технологического процесса производства напитков функционального назначения разработана система энергосбережения, позволяющая снизить энергозатраты до 30% за счет осуществления мониторинга всех этапов производства и использования современных средств автоматизации и управления.

Мониторинг технологического процесса производства напитков функционального назначения осуществлялся совместно с сотрудниками МГУТУ имени К.Г. Разумовского с помощью мультиканального стенда. Объектами мониторинга являлись базовые режимы и параметры производства функциональных напитков. Для энергосберегающего управления трехфазными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором использовался частотно-регулируемый электропривод на базе частотных преобразователей /\ltivar.

Разработанная технология апробирована на заводе ООО «Вина и воды Абхазии» в г. Сухум (Республика Абхазия) с экономическим эффектом 9,9 тыс. руб. в расчете на 1000 кг перерабатываемого винограда. Разработана и утверждена технологическая документация на производство новых марок функциональных напитков «Энергия. Фейхоа» и «Энергия. Ежевика» (технологическая инструкция по производству напитка функционального сокосо-держащего виноградного осветленного «Энергия» ТИ 9163-001-431988862013 и рецептуры на конкретные наименования РЦ 9163-001-43198886-2013 и РЦ 9163-002-43198886-2013). Результаты научно-исследовательской работы внедрены в учебный процесс кафедры производства и переработки продуктов питания из растительного сырья ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет» в г. Ставрополь.

ВЫВОДЫ

1. Научно обоснована и разработана технология напитков функционального назначения с повышенным содержанием биологически активных веществ из виноградных соков прямого отжима с использованием перспективных сортов и натурального местного растительного сырья.

2. Установлено, что для производства высококачественных соков прямого отжима целесообразно использовать сорта винограда российской селекции, обладающие высоким уровнем биологической ценности, гармоничными вкусовыми и ароматическими свойствами. Среди них сорта селекции АЗОСВиВ- Кубанец, Достойный, а также сорт Левокумский.

3. Установлено, что при пастеризации соков прямого отжима снижается общая концентрация свободных аминокислот в 2 раза, витаминов и фе-нолкарбоновых кислот - на 25-35%.

4. Выявлено, что применение ферментного препарата Тренолин опта ДФ увеличивает степень осветления виноградного сусла и улучшает его прозрачность. Снижение мутности соков достигает 20%. В 1,5-2 раза ускоряется время фильтрации готовых напитков. Ферментативная обработка способствует также усилению окраски соков за счет увеличения на 20% массовой концентрации антоцианов. Образцы соков, произведенные с использованием ферментного препарата, после проведения пастеризации отличались более высокой суммой аминокислот на 11-40%, витаминов и фенолкарбоновых кислот на 40-65%, имели большую концентрацию катионов металлов на 3-12% по сравнению с контрольными.

5. Установлена возможность использования плодов фейхоа и ягод ежевики в качестве источников пополнения в виноградных соках прямого отжима биологически активных компонентов. Исследован и установлен химический состав экстрактов фейхоа и ежевики, определено высокое содержание в них витаминов и фенолкарбоновых кислот (769,2 мг/дм3 и 105,9 мг/дм3), аминокислот (660,6 мг/дм3 и 288,6 мг/дм3) и минеральных веществ (1974,6 мг/дм3 и 1116,2 мг/дм3).

6. Научно обоснованы и представлены математические модели зависимости накопления биологически активных веществ в экстрактах фейхоа и ежевики от продолжительности экстракции, температуры, гидромодуля. Впервые установлены оптимальные параметры и режимы извлечения биоло-

гически активных веществ из растительного сырья, характеризующиеся продолжительностью экстракции в течение 24 ч при температуре 25°С и гидромодуле 1:1.

7. Разработаны рецептуры новых напитков функционального назначения на основе виноградного сока прямого отжима и экстрактов натурального растительного сырья - плодов фейхоа и ягод ежевики.

8. Проведенные комплексные исследования качества и безопасности новых видов напитков показали их высокие органолептические свойства, токсикологическую и микробиологическую безопасность. Установлены функциональные свойства разработанных напитков, обусловленные высоким содержанием в них заменимых и незаменимых аминокислот (до 1207,6 мг/дм3), витаминов С (до 27,2 мг/дм3) и РР (до 32,3 мг/дм3), фенолкар-боновых (до 167,1 мг/дм"1) и органических кислот (до 8,3 мг/дм3), макро- и микроэлементов (до 1936,7 и 16,8 мг/дм3 соответственно). Удовлетворение суточной потребности в функциональных ингредиентах при употреблении порционного объема напитков (300 мл) составляло от 15 до 63,3% при использовании экстракта фейхоа, от 5,5 до 16% при использовании экстракта ежевики.

9. Разработана технологическая схема производства напитков функционального назначения и система энергосбережения технологического процесса, позволяющая снизить энергозатраты до 30% за счет использования современных средств автоматизации и управления.

10. Разработана и утверждена технологическая инструкция по производству напитка функционального сокосодержащего виноградного осветленного «Энергия» ТИ 9163-001-43198886-2013 и рецептуры на конкретные наименования РЦ 9163-001-43198886-2013 «Энергия. Фейхоа» и РЦ 9163002-43198886-2013 «Энергия. Ежевика».

11. Экономический эффект от внедрения разработанной технологии составил 9,9 тыс. руб./ЮОО кг перерабатываемого винограда.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Бурцев, Б. В. Полифенолы как фактор стабилизации увеличения биологической ценности виноградных соков и вин / Б. В. Бурцев, Н. М. Агеева, Е. А. Сосюра // Стратегия устойчивого развития и инновационные технологии в садоводстве и виноградарстве : материалы международной науч.-лракт. конф., посвященной 80-летию Героя Социалистического Труда, д. с.-х. н., академика H.A. Алиева. - Махачкала : ФГОУ ВПО «ДГСХА», 2010.-С. 264-267.

2. Гугучкина, Т. И. Напитки функционального назначения на основе сока винограда и фейхоа / Т. И. Гугучкина, Е. А. Сосюра, Б. В. Бурцев, О. П. Преснякова // Пиво и напитки. - 2011. - № 5. - С. 54-56.

3. Сосюра, Е. А. Современная нормативная документация на сокосодержащую продукцию / Е. А. Сосюра, Б. В. Бурцев, А. В. Гофман // Аграрная наука - СевероКавказскому федеральному округу : сборник научных трудов по материалам 75-й науч.-практ. конф. (г. Ставрополь, 22-24 марта 2011 г.). - Ставрополь: АГРУС, 2011. - С. 56-60.

4. Сосюра, Е. А. Современное состояние и перспективы развития рынка соков России / Е. А. Сосюра, Б. В. Бурцев // Современные ресурсосберегающие инновационные технологии возделывания сельскохозяйственных культур в Северо-Кавказском федеральном округе : материалы 75-й науч.-практ. конф. - Ставрополь : Ставропольское издательство «Параграф», 2011. - С. 149-152.

5. Сосюра, Е. А. Напиток функционального назначения на основе виноградного сока / Е. А. Сосюра, Т. И. Гугучкина, Б. В. Бурцев // Вестник АПК Ставрополья. - 2011. -№4(4). -С. 18-21.

6. Гугучкина, Т. И. Экспериментальное обоснование целесообразности производства виноградных соков прямого отжима из новых сортов винограда / Т. И. Гугучкина, М. И. Панкин, Е. А. Сосюра, Б. В. Бурцев // Разработки, формирующие современный уровень развития виноделия. - Краснодар : ГНУ Северо-Кавказский зональный НИИ садоводства и виноградарства Россельхозакадемии, 2011. - С. 38-48.

7. Сосюра, Е. А. Один из путей рационального использования винограда и фейхоа на Юге России / Е. А. Сосюра, Б. В. Бурцев, Т. И. Гугучкина // Инновационные технологии и тенденции в развитии и формировании современного виноградарства и виноделия : материалы международной дистанционной науч.-практ. конф. - Анапа, 2012. - С. 228234.

8. Сосюра, Е. А. Функциональные безалкогольные напитки на основе виноградного сока / Е. А. Сосюра, Т. И. Гугучкина, Б. В. Бурцев // Инновационные направления в пищевых технологиях : материалы V международной науч.-практ. конф. (г. Пятигорск, 26-29 марта 2012 г.). - Пятигорск : РИА-КМВ, 2012. - С. 313-317.

9. Сосюра, Е. А. Применение экстрактов из растительного сырья в производстве напитков функционального назначения / Е. А. Сосюра, Т. И. Гугучкина, Б. В. Бурцев // Современные тенденции в сельском хозяйстве : материалы I Международной Интернет-конференции (г. Казань, 15-17 октября 2012 г.). - Казань : Изд-во «Казанский университет», 2012.-С. 194-199.

10. Сосюра, Е. А. Совершенствование технологии осветления виноградных соков прямого отжима / Е. А. Сосюра, Т. И. Гугучкина, Б. В. Бурцев // Дни науки - 2012 : материалы VIII международной науч.-практ. конф. (г. Прага, Чехия, 27 марта-05 апреля 2012 г.). - Прага: Publishing House «Education and Science», 2012. - С. 3-8.

11. Сосюра, Е. А. Экстракты из растительного сырья в технологии напитков функционального назначения / Е. А. Сосюра, Т. И. Гугучкина, Б. В. Бурцев, А. Ф. Нуднова // Вестник АПК Ставрополья. - 2013. - № 2(10). - С. 41-44.

12. Сосюра, Е. А. Плоды фейхоа и ежевики - сырье для производства функциональных напитков / Е. А. Сосюра, О. П. Преснякова, Т. И. Гугучкина, Б. В. Бурцев // Пиво и напитки. -2013,- № 1.-С. 16-19.

13. Сосюра, Е. А. Напитки функционального назначения на основе виноградного сока / Е. А. Сосюра // Молодые ученые СКФО для АПК региона и России : сборник научных статей по материалам II межрегиональной науч.-практ. конф. - Ставрополь : АГРУС Ставропольского гос. аграрного ун-та, 2013. - С. 37-41.

14. Сосюра, Е. А. Виды напитков функционального назначения / Е. А. Сосюра, О. А. Богомолова // Аграрная наука, творчество, рост : материалы III международной науч.-практ. конф. (Ставрополь, 8-14 февраля 2013 г.). - Ставрополь : Ставропольское издательство «Параграф», 2013. - С. 218-221.

15. Сосюра, Е. А. Применение ферментных препаратов в технологии осветления виноградных соков прямого отжима / Е. А. Сосюра, А. Г. Бульбаченко // Аграрная наука, творчество, рост : материалы III международной науч.-практ. конф. (Ставрополь, 814 февраля 2013 г.). - Ставрополь : Ставропольское издательство «Параграф», 2013. -С. 221-225.

16. Сосюра, Е. А. Использование плодов фейхоа и ежевики для производства напитков функционального назначения / Е. А. Сосюра, Т. И. Гугучкина, Б. В. Бурцев, О. П. Преснякова // Пищевая промышленность. - 2013. - № 7. - С. 57-59.

17. Сосюра, Е. А. Автоматизация и энергосбережение технологического процесса производства напитков функционального назначения / Е. А. Сосюра, Т. И. Гугучкина, Б. В. Бурцев, В. М. Жиров, О. П. Преснякова // Виноделие и виноградарство. - 2014. -№ 1. - С. 13-16.

Подписано в печать 14.03.2014. Формат 60x84 '/ге> Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,35. Тираж 100 экз. Заказ № 1099 Отпечатано в ООО «Издательский Дом-Юг» 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, корп. «В», оф. В-120, тел. 8-918-41-50-571, e-mail: olfomenko@yandex.ru

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ЗОНАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ САДОВОДСТВА И ВИНОГРАДАРСТВА

На правах рукописи 04201455011 ~

СОСЮРА Елена Алексеевна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ НАПИТКОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ

ВИНОГРАДНОГО СОКА

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 Гугучкина Т.И.

Краснодар -2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

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

1 ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ И ПАТЕНТНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ........ 13

1.1 Современная классификация соковой продукции и ее

пищевая ценность....................................................................... 13

1.2 Современное состояние и перспективы развития производства различных напитков функционального назначения........................... 19

1.3 Натуральное растительное сырье как источник биологически активных веществ для производства функциональных напитков......... 29

1.4 Характеристика процессов экстрагирования для получения пищевых ингредиентов............................................................... 38

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.......................................... 44

2.1 Характеристика объектов исследований.................................... 44

2.1.1 Характеристика исследуемых сортов винограда........................ 44

2.1.2 Характеристика вспомогательных материалов.......................... 51

2.1.3 Характеристика плодов и ягод, применяемых в качестве источников биологически активных веществ................................... 52

2.2 Методы исследований............................................................ 54

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.................................................... 56

3.1 Обоснование целесообразности использования перспективных сортов винограда для производства высококачественных соков

прямого отжима....................................................................... 56

3.2 Изменение качества виноградных соков прямого отжима

в результате тепловой обработки.................................................. 58

3.2.1 Влияние тепловой обработки на аминокислотный состав виноградных соков прямого отжима.............................................. 59

3.2.2 Влияние тепловой обработки на содержание витаминов и фенолкарбоновых кислот в виноградных соках прямого отжима......... 64

3.2.3 Физико-химические показатели соков прямого отжима из

винограда перспективных сортов.................................................. 69

3.2.4 Органолептическая оценка виноградных соков прямого отжима

из винограда перспективных сортов............................................... 70

3.2.5 Резюме........................................................................... 73

3.3 Изменение показателей качества виноградных соков прямого отжима в результате применения ферментных препаратов................. 73

3.3.1 Влияние ферментных препаратов на физико-химические показатели виноградных соков прямого отжима.............................. 74

3.3.2 Влияние ферментных препаратов на пищевую ценность и

качество виноградных соков прямого отжима.................................. 80

3.3.3 Влияние ферментных препаратов на органолептические показатели виноградных соков прямого отжима.............................. 87

3.4 Обоснование целесообразности использования плодов фейхоа и ягод ежевики в качестве дополнительных источников биологически активных веществ для приготовления напитков функционального назначения............................................................................. 90

3.4.1 Исследование химического состава и пищевой ценности экстракта фейхоа, используемого в качестве источника физиологически функциональных пищевых ингредиентов........ ......... 91

3.4.2 Исследование химического состава и пищевой

ценности экстракта ежевики, используемого в качестве источника физиологически функциональных пищевых ингредиентов................. 95

3.5 Установление параметров и режимов извлечения биологически активных веществ из растительного сырья..................................... 100

3.6 Разработка рецептур для производства сокосодержащих напитков

функционального назначения с растительными экстрактами.............. 109

3.6.1 Определение оптимального соотношения виноградной основы и ингредиентов, выделенных из натурального растительного сырья, в составе напитков функционального назначения.............................. 110

¥ У

3.6.2 Оценка физико-химических показателей и качества сокосодержащих напитков функционального назначения с экстрактом фейхоа.................................................................................. 114

3.6.3 Оценка физико-химических показателей и качества сокосодержащих напитков функционального назначения с экстрактом ежевики................................................................................. 122

3.6.4 Оценка функциональных свойств разработанных напитков......... 128

3.6.5 Определение показателей безопасности напитков функционального назначения на основе виноградного сока и экстрактов натурального растительного сырья................................ 132

4 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ НАПИТКОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ВИНОГРАДНОГО СОКА.......................... 134

4.1 Технологическая схема производства напитков функционального назначения на основе виноградного сока........................................ 134

4.2 Автоматизация и энергосбережение технологического процесса производства напитков функционального назначения....................... 143

4.3 Оценка экономической целесообразности производства напитков функционального назначения на основе виноградного сока............... 149

ВЫВОДЫ...................................................................................... 154

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ..................................... 157

ПРИЛОЖЕНИЯ............................................................................... 174

Приложение 1 Выписка из протокола дегустации виноградных соков

прямого отжима № 9................................................................ 175

Приложение 2 Протокол дегустации виноградных соков прямого

отжима № 13.......................................................................... 179

Приложение 3 Выписка из протокола дегустации напитков,

приготовленных на основе виноградного сока прямого отжима из

сорта Левокумский и экстракта фейхоа № 16................................. 183

Приложение 4 Выписка из протокола дегустации напитков, приготовленных на основе виноградного сока прямого отжима из 186

сорта Левокумский и экстракта ежевики № 23...............................

Приложение 5 Технологическая инструкция по производству напитка функционального сокосодержащего виноградного осветленного

«Энергия».............................................................................. 189

Приложение 6 Рецептура на напиток функциональный с

окосодержащий виноградный осветленный «Энергия. Фейхоа».......... 196

Приложение 7 Рецептура на напиток функциональный

сокосодержащий виноградный осветленный «Энергия. Ежевика»........ 199

Приложение 8 Акт производственных испытаний............................ 202

Приложение 9 Акт внедрения в производство................................. 204

Приложение 10 Акт внедрения в учебный процесс........................... 207

ВВЕДЕНИЕ

В России, как и в других странах, в настоящее время отмечается устойчивая тенденция повышения интереса потребителей к пищевым продуктам, богатым природными биологически активными веществами, в том числе растительного происхождения [109,129, 137, 138].

Сегодня потребители предпочитают натуральные продукты, в том числе положительно относятся к продуктам функционального назначения [75,144, 146].

Функциональные пищевые продукты - это специальные пищевые продукты, предназначенные для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами здорового населения, обладающие научно обоснованными и подтвержденными свойствами, снижающие риск развития заболеваний, связанных с питанием, сохраняющие и улучшающие здоровье за счет наличия в их составе функциональных пищевых ингредиентов [23].

Все продукты функционального питания содержат ингредиенты, которые определяют их направленное действие: пищевые волокна (растворимые и нерастворимые), витамины, минеральные вещества, полиненасыщенные жиры, антиок-сиданты, олигосахариды (как субстрат для полезных бактерий), а также группу, включающую микроэлементы, бифидобактерии и др.

Медициной многих стран, в том числе и России, безалкогольный напиток функционального назначения определен как оптимальная форма пищевого продукта, применяемого для любого контингента потребителей и используемого для обогащения организма человека биологически активными веществами.

Безалкогольные напитки функционального назначения способны оказывать оздоровительный эффект или профилактическое действие на организм человека, вызывать положительные эмоции при восприятии вкуса и аромата. Они могут быть безопасными при следующих условиях: если содержат в составе натуральную основу, создаваемую из растительного сырья; если производятся с использованием вкусовых компонентов естественного происхождения, если содержат био-

логически активные вещества в строгом соответствии со своим функциональным назначением, что особенно важно при создании целевых продуктов [17, 145].

Напитки являются самыми технологичными продуктами при создании новых видов функционального питания, при этом наиболее перспективными функциональными продуктами являются напитки на основе натуральных соков, обогащенные биологически активными веществами растительного происхождения. Технологии их производства посвящены научные исследования и разработки таких ученых, как Г.М. Зайко, Л.В. Донченко, Л.Я. Родионова, Т.Г. Причко, И.А. Ильина, Г.А. Гореликова, Л.А. Маюрникова, Е.А. Казакова, М.В. Палагина и др. Фруктовые и овощные соки, которые служат основным компонентом безалкогольных напитков, содержат витамин С, бета-каротин, комплекс витаминов группы В, и введение в них новых ингредиентов не представляет большой сложности [83, 84].

Обогащенные пищевыми волокнами и микроэлементами, напитки могут использоваться для предупреждения сердечно-сосудистых, желудочно-кишечных заболеваний, рака и других болезней, а также для устранения интоксикаций различного вида.

Виноград содержит большое количество биологически ценных компонентов и питательных веществ: сахара (глюкозу и фруктозу), органические кислоты, дубильные и минеральные вещества, витамины и жизненно важные аминокислоты. Однако, наличие большого количества физиологически значимых веществ и элементов непосредственно в ягоде винограда не означает их достаточного содержания в продуктах его переработки, в том числе в соках прямого отжима, представляющих собой ценные в пищевом и диетическом отношении компоненты питания. В процессе выработки этих соков, получаемых отжимом, в выжимках и осадках теряются жирорастворимые витамины, часть макро- и микроэлементов, аминокислот. Кроме того, потеря ценных компонентов происходит также вследствие проведения технологических операций по осветлению и стабилизации продукции [16, 85]. Также необходимо отметить, что в виноградном соке отсутствует ряд

микроэлементов, в том числе такой важный компонент как йод, который выделен в особую группу так называемых незаменимых микроэлементов [97, 98].

Одним из способов восполнения этих веществ и увеличения пищевой ценности соков может быть разработка серии рецептур функциональных напитков на основе сока винограда и экстрактов растительного сырья. Приготовление таких напитков позволит сбалансировать состав виноградного сока по содержанию биологически активных веществ, насытить его дефицитными макро- и микронутри-ентами [99, 101, 105].

Разработка технологии функциональных напитков на основе виноградного сока с применением растительных экстрактов является особенно важной и актуальной задачей в связи с наличием разнообразной и доступной сырьевой базы на Юге России, а также высокой концентрацией в данном регионе плодоперерабатывающих производств, оснащенных современным высокопроизводительным оборудованием.

Таким образом, целью исследований являлась разработка технологии напитков функционального назначения на основе виноградного сока.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- изучить, проанализировать и систематизировать отечественную и зарубежную научную и патентную литературу по теме исследований;

- обосновать целесообразность использования перспективных сортов винограда для производства высококачественных соков прямого отжима и изучить изменения содержания в них биологически активных компонентов, происходящие под действием тепловой обработки - пастеризации;

- установить влияние ферментных препаратов на качество и пищевую ценность соков;

- теоретически обосновать и экспериментально подтвердить целесообразность использования плодов фейхоа и ягод ежевики в качестве дополнительных источников биологически активных веществ для производства напитков функционального назначения и установить режимы их получения;

- определить оптимальные соотношения виноградной основы и ингредиентов, выделенных из фейхоа и ежевики, в составе напитков функционального назначения и исследовать показатели их качества и безопасности;

- разработать технологию напитков функционального назначения на основе виноградного сока прямого отжима с построением схемы автоматизации и энергосбережения технологического процесса;

- разработать технологическую документацию на производство напитков функционального назначения на основе виноградного сока;

- определить экономический эффект от внедрения разработанной технологии напитков функционального назначения в производство.

Научная новизна. Научно обоснована и разработана технология напитков функционального назначения с повышенным содержанием биологически активных веществ из виноградных соков прямого отжима с использованием перспективных сортов и натурального местного растительного сырья — плодов фейхоа и ягод ежевики. •

Выявлено, что из всех исследованных сортов винограда наиболее гармоничную и слаженную по органолептическим показателям продукцию можно получить из сортов Кубанец, Достойный и Левокумский.

Доказана целесообразность применения ферментного препарата Тренолин опти ДФ на стадии осветления виноградного сусла с целью улучшения прозрачности и фильтруемости готовой продукции.

Установлено, что в виноградных соках прямого отжима содержится недостаточное количество функционально активных ингредиентов, таких как ресвера-трол, фенолкарбоновые кислоты, йод.

Обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность и эффективность использования экстрактов фейхоа и ежевики для производства напитков функционального назначения.

С помощью математического моделирования впервые установлены и экспериментально подтверждены оптимальные параметры и режимы процесса извле-

чения биологически активных веществ из растительного сырья, характеризующегося продолжительностью экстракции в течение 24 часов при температуре 25 °С и гидромодулем 1:1.

Доказано влияние экстрактов фейхоа и ежевики на формирование комплекса биологически активных веществ, позволяющих получить в качестве готового продукта напитки функционального назначения.

Впервые показано, что экстракты, полученные из фейхоа и ежевики, улучшают потребительские свойства и повышают пищевую ценность напитков функционального назначения на основе виноградного сока.

Теоретическая значимость работы. Совокупность научных положений, сформулированных и обоснованных в работе, является теоретической базой для совершенствования технологии напитков функционального назначения на основе натуральных плодово-ягодных соков, в том числе из винограда перспективных сортов. Подтверждена достоверность высказываемой в научной литературе гипотезы о положительном влиянии экстрактов растительного сырья на качество и пищевую ценность соков и возможности производства на их основе функциональных напитков. Изучено влияние экстрактов фейхоа и ежевики на формирование комплекса биологически активных веществ, позволяющих получить в качестве готового продукта напитки функционального назначения. Выявлены закономерности процесса извлечения биологически активных веществ из растительного сырья. Доказана целесообразность применения ферментного препарата Тренолин опти ДФ на стадии осветления виноградного сусла с целью улучшения прозрачности и фильтруемости соков прямого отжима.

Применительно к проблематике диссертации результативно использованы методы статистической обработки данных с применением расчетных методов.

Практическая значимость работы. Разработана технология напитков функционального назначения на основе виноградного сока прямого отжима с добавлением водных экстрактов фейхоа и ежевики. Технологический процесс автоматизирован.

Разработана и утверждена технологическая документация на производство новых марок функциональных напитков «Энергия. Фейхоа» и «Энергия. Ежевика» (технологическая инструкция по производству напитка функционального со-косодержащего виноградного