автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Разработка технологии пищевых концентратов быстрого приготовления на основе растительного сырья

На правах рукописи

005549770

КАПИТОНОВ ВАЛЕНТИН СЕРГЕЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПИЩЕВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ БЫСТРОГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ РАСТИТЕЛЬНОГО

СЫРЬЯ

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

с'""!! 2014

Красноярск 2014

005549770

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Сибирский научно-исследовательский институт переработки сельскохозяйственной продукции Российской академии сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Мотовилов Олег Константинович

Официальные оппоненты: Цыбикова Галина Цыреновна

доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, заведующий кафедрой

"Технология продуктов из растительного сырья"

Резниченко Ирина Юрьевна

доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Кемеровский

технологический институт пищевой промышленности», профессор кафедры «Товароведение и управление качеством»

Ведущая организация: Бийский технологический институт

(филиал) ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И.Ползунова»

Защита состоится «25» июня 2014 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 220.037.03 при ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет» по адресу: 660049, Красноярск, ^ проспект Мира, 90, тел. 8 (391) 227-46-09, факс 8 (391) 227-05-34

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет», ЪПр://\тт. kgau. т.

Автореферат разослан «»¿¡2» ХЫиК 2014 года. Учёный секретарь ____

диссертационного совета ¿Д?-Янова МаРина Анатольевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Известно, что XX век принес человечеству не только блага цивилизации и выдающиеся достижения в области науки, новых высоких технологий, но еще и невиданное ранее загрязнение окружающей среды, огромную информационную и нервно-эмоциональную нагрузку, стремление человека активно вмешиваться в естественные процессы на Земле. Всё это привело к возникновению конфликта между социальной жизнью общества и естественными условиями существования человечества как вида. Отсюда высокий уровень так называемых болезней цивилизации (заболевания сердечно-сосудистой системы, онкологические болезни, сахарный диабет и т.д.). В то же время в своем подсознательном стремлении к индустриализации жизни человек энергично вмешался в свой естественный и постоянно действующий механизм защиты от стрессовых воздействий, образа жизни и, прежде всего, в систему своего питания [153-155].

Интенсивное внедрение промышленных технологий производства пищи, рационализации питания в условиях постоянного дефицита времени привело к тому, что из меню были исключены важные компоненты, к которым организм человека адаптировался в течение веков, и которые стали фактически естественной составляющей его организма. В нашей стране ситуация усугублялась проявляющимся в течение многих десятилетий дефицитом продуктов питания [151-152,164].

Учитывая массовое проявление у населения страны витаминно-минеральных полидефицитов, их устранение является первостепенным фактором поддержания здоровья и профилактики заболеваемости. Эти представления стали достоянием не только специалистов-диетологов, но и массового сознания [150].

Тем не менее, для нормального функционирования организма и всех его систем из микронутриентов необходимы не только витамины и минералы, точнее сбалансированные витаминно-минеральные комплексы, но более широкий набор натуральных компонентов пищи, к которым организм человека генетически адаптирован, и которые также являются факторами питания. Их значимость для поддержания нормального состояния здоровья недооценивается, а информацией об их природе и характере действия на организм не располагают даже специалисты по питанию [32, 58, 164].

Минеральные компоненты дают растения не только культурные, но и дикорастущие, которые могут в значительной степени компенсировать дефицит микронутриентов в питании населения [18, 164].

В этой связи разработка рецептур и технологий пищевых концентратов быстрого приготовления на основе растительного сырья, содержащего физиологически ценные ингредиенты пищи, является актуальной задачей.

Проработанность проблемы

Проблеме связанной с разработкой технологии производства продуктов питания функциональной направленности на основе растительного сырья

посвящены работы Дурнева А.Д., Лисицина А.Б., Приходько Ю.В., Филоновой О.В. и ряда других учёных.

Их исследования послужили теоретической основой для создания продуктов данной направленности и позволили выявить нерешённые вопросы в части использования в качестве коагулянта соевых белков аскорбино-янтарного кислотного комплекса и получение на основе коагулята бинарных растительных композиций, содержащих физиологически ценные ингредиенты в виде витамина С и янтарной кислоты.

Целью диссертационной работы является разработка технологии пищевых концентратов быстрого приготовления с использованием технологически модифицированного растительного сырья.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих

задач:

- изучить возможность и обосновать целесообразность создания комплексов в виде растительных композиций для пищевых концентратов быстрого приготовления;

- обосновать выбор структурообразователя соевой белковой дисперсной системы, а также технологических параметров получения белково-витаминного комплекса;

- разработать зависимости и модели, характеризующие процесс получения композиций на основе соевого компонента и другого сырья, содержащего физиологически ценные ингредиенты;

- методом математического моделирования обосновать рецептуры пищевых концентратов быстрого приготовления с использованием растительного компонента;

разработать технологические схемы и рецептуры пищевых концентратов быстрого приготовления и установить на них регламентированные значения показателей качества (физико-химические, микробиологические, органолептические). Разработать техническую документацию на новые виды пищевых концентратов быстрого приготовления и провести апробацию разработанных технологических решений.

Научная новизна работы:

Научная новизна исследований заключается в том, что изучена возможность и обоснована целесообразность создания комплексов в виде растительных композиций для пищевых концентратов быстрого приготовления. Обоснован выбор структурообразователя в соевых белковых дисперсных системах в виде бинарной кислотной композиции и режимы получения белково-витаминных комплексов. Разработаны математические модели процесса приготовления биоактивных композиций на основе технологически модифицированного растительного сырья. Разработаны рецептуры пищевых концентратов быстрого приготовления. Определена совокупность новых данных, позволяющая проектировать пищевые концентраты быстрого приготовления. Предложены технологические схемы.

Практическая значимость работы. Результаты исследований реализованы в технологиях пищевых концентратов быстрого приготовления, подтвержденных технической документацией и внедрением на предприятиях питания и пищевой промышленности в г. Благовещенске (столовая Амурской государственной медицинской академии ООО «Магия» и Федеральное государственное учреждение «301 Окружной военный клинический госпиталь» Восточного военного округа).

Новизна технических решений подтверждена патентами РФ на изобретение «Способ получения белково-витаминного продукта» и «Способ приготовления липидной биоактивной композиции».

Основные положения, вынесенные на защиту:

- научно обоснованные подходы к созданию компонентов на основе растительного сырья для пищевых концентратов быстрого приготовления;

- технология и параметры получения белково-витаминно-минерального компонента на основе растительного сырья;

технология и рецептуры пищевых концентратов быстрого приготовления.

Апробация работы. Основные результаты исследований представлены, доложены и одобрены на Международных и Всероссийских научно-практических конференциях: IV Международной научно-практической конференции «Технология и продукты здорового питания» (СГАУ, 2010); Международной научно-практической конференции «Вавиловские чтения -2010» (СГАУ, 2010); VII, VIII, IX Международной научно-практической конференции «Пища. Экология. Качество» (ГНУ СибНИИП, 2010, 2011, 2012 гг.); Международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Новые технологии переработки сельскохозяйственного сырья в производстве продуктов общественного питания» (ТГЭУ, 2010, 2011 гг.), при ГНУ «Сибирский научно-исследовательский институт переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии (2013 г.) и ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» (2013 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, в т.ч. 1 монография, 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК и 2 патента Российской Федерации.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы (глава 1), описания объектов и методов исследований (глава 2), результатов собственных исследований (главы 3 и 4), выводов, списка литературы и приложений. Основной текст работы изложен на 107 страницах, содержит 19 рисунков, 46 таблиц и 6 приложений. Список литературы включает 195 источников российских и зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы дефицита в рационе питания населения Российской Федерации физиологически ценных нутриентов пиши, сформулированы цель и задачи исследований, представлена научная

новизна и практическая значимость работы, а также основные положения, вынесенные на защиту.

Глава 1. Обзор литературы. Представлен обзор научной и патентной литературы по проблеме создания продуктов питания функционального назначения, содержащих физиологически ценные ингредиенты. Показаны рациональные способы включения физиологически ценных ингредиентов в пищевые продукты.

Глава 2. Организация работы, объекты в методы исследования. Приведены объекты, методы и общая схема проведения исследований (рис. 1).

Научно-исследовательские работы проводились в лабораториях ГНУ СибНИИПСХП РАСХН, ГНУ ВНИИ сои РАСХН, ФГУП «Амурский ЦСМ», а также производственной лаборатории ООО «Соевые технологии», с. Тамбовка Амурской области.

Рисунок 1 - Общая схема исследования

Для проведения эксперимента использовали ортогональный план, которому присуще минимальное число опытов, простота вычисления коэффициентов уравнения, описывающего изучаемый процесс, а также независимость коэффициентов математической модели. Построение математических моделей и их анализ осуществляли согласно программе Appol и методу Парето-оптимального решения (программа KPS).

Полученные экспериментальные данные обрабатывали с использованием методов математической статистики с пакетами прикладных программ «Microsoft Excel», «STATISTIKA 6,0».

Глава 3. Результаты экспериментальных исследований.

Обоснован выбор растительного сырья и компонентов для получения биоактивного ингредиента, а также проведены исследования факторов по установлению зависимостей, характеризующих получение структурированных форм соевого белка и на их основе - растительных и растительно-грибных композиций в виде ксерогелей.

При проведении исследований в качестве структурообразователя соевого белка в дисперсной системе «белок:вода» была выбрана бинарная кислотная композиция: аскорбиновая кислота + янтарная кислота при соотношении равном 1:1 в их 5% растворе.

В результате проведённых исследований была получена соевая белковая основа из семян сорта «Нега» с различным содержанием сухих веществ (10-14%). При этом установлено, что концентрация сухих веществ GC B. при получении соевой белковой основы зависит от массового соотношения «семена сои : вода», а также от времени замачивания семян, т. е. продолжительности их нахождения в воде перед измельчением и экстракцией.

Необходимость исследования данного вопроса вызвана тем, что существующая данная связь обусловливает функциональную зависимость между содержанием сухих веществ в соевой белковой основе - GCB и количеством коагулянта - К, необходимого для образования белкового коагулята при термокислотной коагуляции белка в дисперсной системе. Следовательно, необходимо установить зависимость К = f(Gc «)^>min.

В общем виде эта зависимость является однофакторной, однако, как показали предварительно проведённые исследования, процесс образования коагулята зависит также от продолжительности - х и температуры - t° структурообразования в дисперсной системе «белок: вода».

Таким образом, процесс формирования белкового коагулята является многофакторным, а потому для его изучения необходимо использовать метод многофакторного эксперимента как позволяющий учесть и выявить взаимодействия факторов и их совокупное влияние на изучаемый процесс при наименьших затратах труда и средств. В результате анализа факторов, на основе предварительно поставленных опытов, было установлено, что на данный процесс будут оказывать существенное влияние следующие факторы: содержание сухих веществ в соевой белковой основе - GCB, % (Xi); продолжительность структурообразования - т, мин. (Х2); температура структурообразования -1°, С (Х3).

При этом в качестве критерия оптимизации был принят такой показатель, как массовая доля коагулянта - К, %, (Y0, характеризующий расход бинарной кислотной композиции (АК+Ж). Таким образом, необходимо было установить зависимость в её общем виде - К = j(Xi; Х2; Хз) —> min.

По результатам многофакторного эксперимента проведён регрессионный анализ зависимости У; = f(Xj; Хг, Хз) —> min, и определены области экстремальных значений факторов X,; Х2 и Х3, исследованных на экстремум —» min. При этом получены следующие значения факторов Х} = - 0,16; Х2 = 0,16 иХ3 = 0,0.

По результатам регрессионного анализа построены математические модели процесса получения белково-витаминного коагулята. Данная модель имеет следующий вид:

- в кодированной форме:

Y, = 10,0135+0,3861Х,+0,1970Х2+1,1395X^+0,5975Х22+0,5637Х32 min;...(l)

- в раскодированной форме:

К = 154,33-6,6437Gc.B.-4,9773T-2,9311to+0,2848 Gc.a2+0,5975T2+0,0254(t°)2 -> min.. .(2) Адекватность моделей (1) и (2) подтверждается неравенством FR>FT = 16,082>3,79 при коэффициенте корреляции Ri = 0,9564.

Для определения оптимальных значений параметров и режимов процесса получения качественного белково-витаминного сгустка проведён графический анализ поверхностей отклика Yi, методом секущей плоскости (рисунок 2).

Рисунок 2 - Поверхности отклика и их сечения В результате решения поставленной задачи, определены оптимальные значения параметров процесса получения белково-витаминного коагулята, которые равны: содержание сухих веществ в соевой белковой основе - Ссв. = 11,68%; продолжительность структурообразования в дисперсной системе - т = 4,16 мин.; температура структурообразования -1° = 65°С.

При данных значениях параметров массовая доля вносимого коагулянта в виде бинарной кислотной композиции не превышает 10%.

На основе научно обоснованных данных разработана технологическая схема получения белково-витаминного продукта с использованием перспективного сорта сои «Нега» (рисунок 3).

Вода

Семена сои сорта «Нега» - »

Мойка, замачивание — 24 ч.

Измельчение семян и экстракция белка

Сушка

Бинарная кислотная композиция: 5% раствор аскорбиновой кислоты + 5% раствор янтарной кислоты

Отделение соевой белковой основы (СБО)

Окара

Термокислотная коагуляция белка т = 4,16 мин.; 1° = 65°С

Витаминно-минеральные напитки

Формование, упаковка, хранение

Отделение белково-витаминного коагулята

Сыворотка

Корректировка влажности отжимом

Рисунок 3 - Технологическая схема получения белково-витаминного продукта На следующем этапе исследований изучался процесс получения бинарных растительных и растительно-грибных композиций на основе белково-витаминного компонента (БВК) и ламинарии, БВК и хрена, БВК и папоротника, БВК и грибов, а также комбинации - БВК + папоротник + грибы.

Биохимический состав данных компонентов представлен в таблице 1. Таблица 1 - Биохимический состав продуктов, % (X = ±ш; ш < 0,05)

Продукты (компоненты) Вода Белки Жиры Угле-// воды / ПВ Минеральные вещества Витамин с, мг/100г Витамин Е, мг/100г 1, мкг/1001

Соевый белково-витаминный коагулят 64,9 18,2 9,1 5,0 ^^ 2,8 650 12,8 -

Порошок из ламинарии 6,51 8,65 0,48 35,46^ 1,29 48,9 25,0 - 1250

Порошок из хрена 9,4 22,3 - 59,9 ^>15,3 8,4 55,0 - 102,0

Порошок из папоротника 8,25 30,0 0,1 52,4$^ />20,0 9,2 34,0 - -

Порошок из грибов 13,0 35,4 5,4 39,7 />12,9 6,5 30,0 - -

На основе выбранных компонентов, посредством их смешивания в соотношении 1:1, готовились растительные и растительно-грибная композиции: соево-ламинариевая, соево-хреновая, соево-папоротниковая и соево-грибная.

При этом принятое соотношение компонентов в композициях позволило иметь их влажность в пределах 32-35%.

Биохимический состав полученных композиций приведён в таблице 2 Таблица 2 - Биохимический состав композиций, % (X = ± ш; ш < 0,05)

Композиция Вода Белки Жиры Угле-// води X пв Минеральные вещества Витамин С, мг/100г Витамин Е, мг/100г .Г, мкг/ЮОг

Соево- ламинариевая 31,0 16,7 4,6 19,13^ />4,32 14,47 170 3,2 312,0

Соево-хреновая 34,3 20,5 4,5 32,55/ /4,8 3,35 175 3,1 26,0

Соево- папоротниковая 32,5 22,1 4,4 31,4/ /^ 6,0 3,6 160 3,0 -

Соево-грибная 32,0 23,35 5,57 32,46/ /^4,2 2,62 155 3,25 -

Анализ таблицы 2 показывает, что разработанные композиции имеют высокое содержание белков от 16,7% до 23,35%, пищевых волокон от 4,2% до 6,0%, а также витаминов С, Е и йода.

Технологическая схема получения высокобелковых биоактивных растительных и растительно-грибных композиций представлена на рисунке 4.

В процессе дальнейших исследований необходимо было установить зависимости, характеризующие процесс получения сушёных гранул на основе растительных и растительно-грибных композиций.

Белково-витаминный продукт

Дозирование

50% + ~

Порошки по вариантам:

1 2 3 4

Ламинарии Хрена Папоротника Грибов

Дозирование по вариантам 1-4 (50%)

Смешивание Т = 10 мин.; влажность композиции XV = 32-35%

Грануляция, упаковывание и хранение по ТУ

Рисунок 4 - Технологическая схема получения растительных композиций

С этой целью, на основании анализа факторов, влияющих на данный процесс, выделены наиболее значимые, в совокупность которых вошли следующие: массовая доля белково-витаминного компонента - Хь (Мсб,%); продолжительность сушки - Х2, (тс, мин.); температура сушки - Х3, (1^°, С).

За критерий оптимизации получения сухих гранул, по четырём вариантам, принят органолептическйй показатель качества гранул - У2-5 (N2.5, балл) и устанавливались функциональные зависимости У2-з=/(Х1;Х2;Хз)—*тах.

В основе метода композиционирования, при получении и создании концентратов смешанного сырьевого состава, лежит принцип сочетания и комплементарности по следующим признакам:

- по органолептическим - внешний вид (цвет, форма), запах, вкус, консистенция;

- по химическому составу (содержание белка, его аминокислотный состав, содержание липидов, углеводов, витаминов и минеральных веществ), базирующемуся на принципе взаимообогащения составов компонентов;

- по размерным и теготофизическим характеристикам (размер частиц, удельная теплоёмкость соевого и другого растительного сырья);

- по структуре готового продукта (набухаемость, развариваемость, консистенция).

Для определения качества изделий использовали пятибалльную шкалу оценки. При разработке шкалы использованы основные положения органолептической оценки.

Общая оценка, значения комплексных и единичных показателей служили основой для заключения о качестве продукции (таблица 3). Таблица 3 — Сравнительная органолептическая характеристика гранулированных

изделий, баллы

п/п Гранулят Массовая доля соевого компонента,% Внешний вид Цвет Запах Вкус Консистенция Средний балл

1 Соево- ламинариевый 30 3,9 3,8 4,0 3,8 3,7 3,8

50 4,2 3,8 4,0 3,9 3,8 3,9

10 4,0 3,5 3,8 3,7 4,0 3,8

2 Соево-хрёновый 30 4,4 4,0 4,0 4,2 4,5 4,2

50 4,4 4,4 4,5 4,4 4,6 4,4

10 4,4 3,9 4,0 4,1 4,5 4Д

3 Соево- папоротниковый 30 4,2 3,9 3,9 4,0 4,0 4,0

50 4,2 3,9 4,0 4,0 4,2 4,0

10 4,0 3,8 3,8 3,8 4,0 3,8

4 Соево-грибной 30 4,3 3,9 4,2 4,2 4,5 4,2

50 4,3 4,4 4,6 4,5 4,6 4,4

10 4,0 3,9 4,0 4,2 4,3 4,0

Далее определены уровни варьирования факторов, влияющих на формирование органолептических показателей сушёного гранулята на основе бинарных растительных и растительно-грибной композиций: соево-ламинариевой, соево-хреновой, соево-папоротниковой и соево-1рибной.

По результатам оценки сушёных бинарных композиций, в виде гранулята, проведён регрессионный анализ полученных зависимостей и построены математические модели в их раскодированной форме:

N2=-73,962 + 0,1 956Мсб + 1,4367тс + 1,4633t°c + 0,0043McEt°c - (3)

- 0,0046Tct°c - 0,0046Мсб2 - 0,0205тс2 - 0,0096(t°c)2 max;

N3 = — 89,010 + 0,8319Мсб + 0,9855тс + 1,7595t°c - 0,0078Мсб2 - (4)

- 0,0108тс2 - 0,0118(t°c)2 -> шах;

N4=—88,012+ 1,1134Мсб+ 1,2262тс+ l,3464t°c —0,0046Tct°c — (5)

- 0,01 07Мсб2 - 0,0097тс2 - 0,0073(t°c)2 — max;

N5 = - 109,5300 + 1,Ю92Мсб + 1,5806тс + l,6793t°c - 0,0725Мсб2 - (6)

-0,0158тс2- 0,0114(t°c)2 -> max.

Результаты регрессионного анализа зависимостей Y2.;=f(X];Х2;Х3) —*тах, показали, что полученные модели адекватны согласно условию FR>FT.

Анализ области экстремальных значений показал, что эти значения составляют:

- для Y2 = 20,871 балл при X, = 0,83; Х2 = - 0,54; Х3 = 0,80;

- для Y3 = 20,767 балл при X, = 0,33; Х2 = - 0,46; Х3 = 0,41;

- для Y4 = 20,357 балл при X, = 0,18; Х2 = - 0,54; Х3 = 0,75;

- для Y5 = 20,492 балл при X, = 0,17; Х2 = - 0,00; Х3 = 0,36.

С учётом данных значений построены поверхности откликов У2-5 и проведены сечения этих поверхностей (рисунок 5).

№|>|>шыа

Рисунок 5 - Поверхности отклика У2_5 и их сечения Проведённый анализ позволил определить оптимальные значения параметров получения сушёных гранул на основе бинарных растительных композиций:

МСБ= 51,7 - 58,3%; тс = 44,6 - 50,0 мин.; = 73,6° - 78°С; N2.5 = 20,3 - 22,6 балла.

Пищевая и энергетическая ценность полученного гранулированного продукта приведена в таблице 4.

Таблица 4 - Пищевая и энергетическая ценность белково-витаминно-минерального

гранулята (X = ± т; т < 0,05)

Вид продукта (гранушпа) Содержание: Энергетическая ценность ккал/ЮОг

основных веществ, % витаминов и микроэлементов

воды белков жиров угле-водр^ / ПВ минеральных веществ витамина С, мг/100г витамина Е, мг/100г I, мкг/ЮОг

-соево-паминариевый 9,8 33,42 9,2 18,18/ ^>8,64 29,4 325 6,4 62,5 299,2

- соево-хреновый 9,5 40,15 9,0 34,65/ /^,6 6,7 350 6,2 51,0 380,0

-соево- папоротниковый 9,6 44,0 9,1 30,02/' />12,0 7,1 340 6,0 - 377,7

-соево-грибной 9,2 46,7 11,52 27,33/ />8,45 5,25 320 6,3 - 499,8

Сравнительная характеристика сбалансированности белков сушёных бинарных композиций на основе растительного сырья технологической модификации представлена в таблице 5.

Таблица 5 - Сравнительная характеристика сбалансированности белков __ разработанного гранулята __

Незаменимые аминокислоты (НАК) Шкала ФАО/ВОЗ Соево-ламинариевый Соево-хреновый Соево-папоротниковый Соево-грибной Соево-папоротнико-во-грибной

А С А С А С А С А С А С

Изолейцин 4,0 100 4,02 100,5 4,0 100 4,9 122,5 4,05 101 4,2 105,0

Лейцин 7,0 100 6,13 87,5* 6,5 92,8* 8,47 121,0 8,67 124 9,0 138,5

Лизин 5,5 100 4,68 85,0* 5,2 94,5* 6,67 121,0 6,82 124 6,95 126,3

Метинонин+ цисгин 3,5 100 3,19 91,1* 3,2 91,4* 2,6 74,0* 3,9 111 3,3 94,3*

Фенилаланин+ гирозин 6,0 100 5,69 94,8* 6,1 101,6 8,31 138,5 9,06 151 9,0 150,0

Греонин 4,0 100 3,85 96,0* 3,95 98,7* 4,67 116,7 4,37 109 4,61 115,2

Триптофан 1,0 100 1,3 130 1,1 110 1,3 130 0,95 95,0* 1,06 106,0

Валин 5,0 100 4,93 98,6* 5,0 100 5,49 109,8 5,67 113 5,2 104

SHAK 36,0 100 33,79 93,8 35,5 98,6 42,41 117,8 43,49 120,8 43,32 120,3

Примечание: А - содержание аминокислоты, г/100 г; С - скор, %;* - лимитирующая аминокислота.

Анализ данных, приведённых в таблице 5, показывает, что фактически все композиции имеют относительно высокое содержание фенилаланина + тирозина, что является положительным с точки зрения усвоения организмом йода.

В связи с тем, что полученный гранулят предполагается использовать в пищеконцентратах вторых обеденных блюд, время заваривания которых составляет 5-7 минут, необходимо было установить время регидратации соево-ламинариевого, соево-хренового, соево-папоротникового и соево-грибного грану лята.

С этой целью проведены исследования, позволившие установить степень регидратации гранулята указанного ассортимента от продолжительности его заваривания (рисунок 6). ед

3,0 2,5 2,0 1,5 1,0

у. <•

л /л И г

л &

г

1 — соево-ламинариевый;

2 — соево-папоротниковый;

3 — соево-хреновый;

4 - соево-грибной.

t3, мин.

R

.3 = 1,0 + 0,50t3; R33 = 1,0 + 0,40t3;

4 .

Рисунок 6 - Зависимости степени регидрации (восстанавливаемости) гранулята - R3 от продолжительности его заваривания -13. R¡ - f{t¿). Данные зависимости аппроксимированы выражениями следующего вида: R3' = 1,0 + 0,66t3; (7)

(8) (9)

R3*=l,0 + 0,36t3. (10)

Преобразование данных выражений, относительно аргумента - t3, позволяет иметь расчётные зависимости для определения необходимого времени заваривания гранулята при известных значениях его степени регидратации:

-1,50; (11)

(12)

(13)

(14)

t3' = 1,50R3' t32 = 2,0-R32-2,0; t33 = 2,50R33-2,50; t34 = 2,77-R34-2,77.

Глава 4. Обоснование рецептур и технологии пищевых концентратов быстрого приготовления с использованием растительного и грибного компонента повышенной пищевой и биологической ценности. Разработаны рецептуры пищевых концентратов быстрого приготовления на основе метода

математического моделирования.

С этой целью были выделены наиболее значимые факторы, которые оказывают существенное влияние на пищевую, биологическую и энергетическую ценность разрабатываемых продуктов питания. В качестве критерия оптимизации был принят органолептический показатель Y6.9 (N6_9, %).

В качестве значимых факторов, влияющих в первую очередь на органолептические показатели пищевых концентратов, определены следующие: массовая доля белково-витаминно-минерального продукта - Xi(Mr, массовая доля мясного компонента - Х2(Мф, %); массовая доля липидного

компонента - Х3(МЖ, %).

Таким образом, необходимо было установить зависимости в следующем общем их виде YM=/(X,;X2;X3)^max и исследовать на экстремум, т. е. -максимум значений функционала Y^—»max.

По результатам эксперимента проведена их обработка и построены математические модели органолептической оценки разработанных пищевых концентратов по четырём вариантам.

Математические модели в их раскодированной форме имеют следующий вид: N6 = - 29,052 + 1,863МГ+ 2,474Мф + 2,027МЖ - 0,0215МфМж - (15)

- 0,0441МГ2 - 0,0793Мф2 - 0,0576МЖ2 — шах;

N7 = -36,193+ 1,8709Мг + 3,0127Мф + 2,7616Мж- (16)

- 0,0215МфМж - 0,4370МГ2 - 0,0925Мф2 - 0,0870МЖ — шах;

N8 = - 23,658 + 1,9133МГ + 2,0663Мф + 1,6707МЖ - 0,0175МГМЖ - (17)

- 0,0400МГ2 - 0,0739Мф2 - 0,0468МЖ2 шах;

N9 = - 23,037 + 1,8248МГ + 2,9147Мф + 1,6630МЖ + 0,0220МГМЖ - (18)

- 0,0432МГ2 - ОДОЗЗМф2 - 0,0762МЖ2 шах.

Результаты регрессионного анализа показывают, что модели адекватны, так как соблюдается условие FR>FT. Полученные модели исследованы на

экстремум. „

При этом также проведён графический анализ данных зависимостей, ини

представлены на рисунке 7, где изображены поверхности откликов:

- Y6 при X, = 0,22; Х2 = 0; Х3 = 0;

- Y7 при X, = 0,28; Х2 = 0; Х3 = 0;

- Ys при X, = 0,17; Х2 = 0; Х3 = 0;

- Y9 при X, = 0,34; Х2 = 0; Х3 = 0.

Рисунок 7 - Поверхности отклика Y6.9 и их сечения

На основании проведённой обработки данных определены оптимальные значения параметров, характеризующих состав разработанных пищевых концентратов.

Они находятся в следующих пределах: Мг = 20,85-21,7%; Мф = 13,5-14,1%; Мж = 13,95-15,05%; N5.9 = 22,3-23,9 баллов.

На рисунке 8 представлена технологическая схема получения масляно-морковной пасты-соуса с использованием куркумы.

Соевое масло

Морковь

Куркума

Дозирование 60%

Подготовка и измельчение (грубое) - +

Дозирование 1,0%

Дозирование 39,0%

Смешивание

Гомогенизация в масляной фазе т =7 - 8 мин.

Фасование, упаковывание и хранение

Рисунок 8 - Технологическая схема получения пасты-соуса В таблице 6 представлены состав и энергетическая ценность масляно-морковной пасты-соуса с использованием куркумы. Данный продукт разработан для использования его в составе пищевых концентратов.

Таблица 6 - Химический состав и энергетическая ценность компонентов масляно-__морковной пасты-соуса (X = ± т; т < 0,05)_

Компоненты и продукты Содержание: Энергетическая ценность ккал/ 100 г

воды, % белков % жирев / % / /ПН / ЖК улив- / / вт.ч / ПВ минеральных веществ витамина С, мг/100г витамина Е, мг/100г Р-ка-ротина, мг/100г .Г, мкг/ЮОг

Масло соевое 0,1 - 99,9/ /61,2 - - - - - - 899,1

Морковь (фасная 88,0 1,3 0,1 8,4 / X1,2 1,0 5,0 0,63 9,0 - 39,7

Куркума 10,7 19,6 5,4 / / 1,8 58,2/ / 5,0 6,1 - - - 3584 359,8

Масляно-морковный соус 35,2 2,52 59,9 1,28/ /0,98 1,1 2,0 0,2 3,6 31,0 554,9

На рисунке 9 представлена технологическая схема производства пшцеконцентратов вторых обеденных блюд быстрого приготовления.

Рисунок 9 - Технологическая схема производства пищеконцентратов вторых обеденных блюд быстрого приготовления Рецептуры пищевых концентратов четырёх наименований, а также данные по их пищевой и энергетической ценности представлены в таблицах 7 и 8.

Таблица 7 - Рецептура пищевых концентратов вторых обеденных блюд быстрого _приготовления___

Компоненты Содержание по вариантам, %

1 2 3 4

Каша рисовая Каша гречневая Каша овсяная Каша пшённая

Хлопья рисовые 46,0 - - -

Хлопья гречневые - 46,0 - -

Хлопья овсяные - - 46,0 -

Хлопья пшённые - - - 46,0

Соево-ламинариевый гранулят 21,0 - - -

Соево-грибной гранулят - 21,0 - -

Соево-папоротниковый гранулят - - 21,0 -

Соево-хрёновый гранулят - - - 21,0

Фарш или порошок мясной 14,0 14,0 14,0 14,0

Растительное масло, обогащенное р-каротином + куркума (паста-соус) 13,0 13,0 13,0 13,0

Лук 3,0 3,0 3,0 3,0

Соль 2,0 2,0 2,0 2,0

Глютаминат натрия 0,5 0,5 0,5 0,5

Имбирь 0,5 0,5 0,5 0,5

В основу расчёта степени удовлетворения суточной потребности человека в белках, жирах и углеводах, при употреблении данных блюд, было положено определение процента соответствия основных веществ в них норме по формуле сбалансированного питания и степень удовлетворения средней суточной потребности взрослого человека в пищевых веществах, а также энергии при употреблении 100 г продукта, исходя из норм суточной потребности.

В таблице 8 представлены данные по пищевой и энергетической ценности разработанных пищевых концентратов.

Таблица 8 - Пищевая и энергетическая ценность концентратов с использованием растительного и растительно-грибного компонента

Наименование пшцекон-цевтрата Содержание: Энергетическая ценность, ккал/ 100 г

воды, % белков, % жиров, % угле- / водовУ % / /в т.ч. / ПВ ♦минеральных веществ 1 витамина С, мг/100г витамина Е, мг/100г Р-каротина, мг/100г .Г, мкг/ЮОг

Каша рисовая с ламинарией 10,2 20,1 10,7 41Л/ 17,1 68,2 1,3 0,47 153,2 245,5

Каша гречневая с грибами 9,9 20,5 10,9 50А/ /2,0 8,3 73,5 1,28 0,46 22,0 381,7

Каша овсяная с папоротником 10,1 24,5 13,8 /2,5 11,8 71,4 0,78 0,47 22,0 447,7

Каша пшенная с хреном 10,3 25,1 12,4 40^/ /2Д 12,0 67,2 1,3 0,46 32,7 372,8

Примечание: * - с учётом

Анализ данных таблицы 8 показывает, что разработанный ассортимент пищевых концентратов имеет высокую пищевую ценность, благодаря повышенному содержанию белков (20,1-25,1%) по сравнению с традиционными пшцеконцентратами (15-16%) быстрого приготовления, при таком же уровне энергетической ценности (372,8-384,0 ккал/100 г) и (375-414 ккал/100 г) соответственно.

Более того, разработанные продукты питания содержат: пищевых волокон от 2,0 до 2,5%, витамина С в количестве 67,2-73,5 мг/100 г, витамина Е - 0,78-1,3 мг/100 г, р-каротина - 0,46-0,47 мг/100 г, а также йода - 22,0-153,2 мкг/100 г, что в соответствии с требованиями ГОСТа Р 52349-2005 «Продукты пищевые функциональные» позволяет отнести их к продуктам питания функциональной направленности.

В таблице 9 представлен сравнительный аминокислотный состав белка разработанных пшцеконцентратов вторых обеденных блюд быстрого приготовления.

Анализ данных, представленных в таблице 9, показывает относительно высокую сбалансированность пшцеконцентратов по аминокислотному составу, сопоставимую со средними нормами для среднего взрослого человека.

Таблица 9 - Сравнительный аминокислотный состав белков пищевых

Стандартная Пищеконцентрат:

шкала «Каша «Каша «Каша «Каша

Незаменимые (ФАО/ВОЗ) рисовая с гречневая с овсяная с пшённая с

аминокислоты (НАК) ламина- грибами» папорот- хреном»

рией» ником»

А* С* А С А С А С А С

Изолейцин 4,0 100 4,11 102,7 3,98 99,5 3,93 98,3 3,97 99,2

Лейцин 7,0 100 6,28 88,5 7,11 101,0 7,17 102,4 10,68 152,1

Лизин 5,5 100 4,93 89,7 5,99 108,9 5,65 102,7 4,75 86,3

Метионин + цисгин 3,5 100 3,25 93,14 4,56 130,2 3,27 93,4 3,85 110,0

Фенилаланин + тирозин 6,0 100 6,33 105,6 8,08 134,6 7,96 132,6 7,77 129,5

Треонин 4,0 100 3,17 79,25 4,03 100,2 3,71 92,7 3,93 98,2

Триптофан 1,0 100 1,03 103,0 1,04 104 1,35 135 1,36 136,0

Валин 5,0 100 4,52 90,4 5,07 101 3,47 70,0 4,65 93,0

ЕНАК 36,0 100 33,62 93,4 39,06 110,7 36,51 101,4 40,91 113,6

* А - содержание HAK, г/100 г.; С - скор, %.

Высокую сбалансированность аминокислотного состава белка имеют пищеконцентраты «Каша гречневая с грибами». В то же время, анализ показывает, что во всех 4х вариантах разработанных пищеконцентратов содержание суммы незаменимых аминокислот фенилаланин + тирозин составляет: для «Каши рисовой с ламинарией» - 6,33 г (скор - 105,6%); для «Каши гречневой с грибами» - 8,08 г (скор - 134,6%); для «Каши овсяной с папоротником» - 7,96 г (скор - 132,6%); для «Каши пшенной с хреном» - 7,77 г (скор - 129,5%).

Наличие указанной суммы незаменимых аминокислот в совокупности с йодом, находящихся в ламинарии, хрене, куркуме и имбире, обеспечит наиболее эффективное его использование организмом человека в присутствии витамина С.

В процессе исследований установлена зависимость изменения качества пищеконцентратов вторых обеденных блюд N, балл от продолжительности хранения t^,, мес.

Данная зависимость имеет вид: N = 22,5 - 0,389^ > [N], (19)

где [N] - допустимое по требованиям технической документации значение органолептического показателя, балл.

В ходе исследований изучены показатели безопасности разработанных продуктов питания.

Полученные результаты указывают на то, что разработанные продукты по микробиологическим показателям и показателям безопасности отвечают требованиям СанПиН 2.3.2.2804-10.

На основании проведённых исследований разработан алгоритм расчёта рецептур концентратов повышенной пищевой и биологической ценности, который приведён в диссертации.

ВЫВОДЫ

1. На основании анализа литературных и патентных источников обоснована целесообразность и возможность создания биоактивных комплексов на основе растительного сырья с целью их включения в пищевые концентраты обеденных блюд быстрого приготовления.

Установлена сочетаемость нутриентов сои и ламинарии, сои и хрена, сои и грибов, сои и папоротника в комплексе, обеспечивающих продуктам функциональную направленность.

2. Разработана технология получения соевых белковых сгустков с использованием в качестве структурообразователя биоактивной бинарной кислотной композиции, содержащего аскорбиновую и янтарную кислоты в

соотношении 1:1. Получены математические модели, характеризующие процесс термокислотной коагуляции соевого белка в дисперсной системе, посредством которых обоснованы оптимальные значения параметров:

- содержание сухих веществ в соевой белковой основе - Gcb = 11,68%;

- температура и продолжительность термокислотной коагуляции t = 65°С,

х = 4,16 мин., при массовой доле вводимой 5% кислотной композиции К =10,0%.

3. Экспериментально определены условия, режимы и параметры получения пастовых и гранулированных соево-ламинариевых, соево-хреновых, соево-папоротниковых и соево-грибных биоактивных бинарных композиций на основе технологически модифицированного растительного и растительно-грибного сырья. Оптимальные значения параметров: массовая доля белково-витаминного коагулята - МСБ = 51,7-58,3%; температура сушки гранул - t°c = 73,6-78°С; продолжительность сушки гранул — тс = 44,6 - 50,0 мин.

4. Установлена сочетаемость полученных биоактивных композиций в гранулированной и порошкообразной формах по органолептическим, теплофизическим и кулинарным показателям и свойствам с рисовым, гречневым, овсяным и пшённым компонентами. 112

5. На основании полученных данных разработаны технология и рецептуры пшцеконцентратов первых и вторых обеденных блюд быстрого приготовления повышенной пищевой и биологической ценности.

Посредством математического моделирования обоснован их состав и свойства: массовая доля гранулята — Мг = 20,85-21,7%; массовая доля мясного фарша — Мф = 13,5-14,1%; массовая доля жира, обогащенного (З-каротином Мж — 13,95-15,05%.

6. Установлены регламентированные значения показателей качества (физико-химические, микробиологические, органолептические) пищевых концентратов вторых обеденных блюд быстрого приготовления, определены сроки и условия хранения, а также энергетическая ценность. На ассортимент данных продуктов питания разработана техническая документация.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

Монография

1. Доценко, С.М. Технологические аспекты создания пищевых концентратов быстрого приготовления с биоактивным соево-растительным компонентом: монография / С.М. Доценко, М.М. Туксанов, Е.Б. Обухов, B.C. Капитонов. - Благовещенск: ДВВКУ, 2011. - 205 с.

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ

2. Капитонов, B.C. Технологические аспекты создания пищевых концентратов повышенной пищевой и питательной ценности / B.C. Капитонов, С.М. Доценко, Е.Б. Обухов // Вестник КрасГАУ. - 2011. - № 2. - С. 177-180.

3. Капитонов, B.C. Технология и рецептуры пищевых концентратов быстрого приготовления / B.C. Капитонов, С.М. Доценко, М.М. Туксанов // Вестник КрасГАУ. - 2011. - № 3. - С. 163-167.

Статьи в сборниках научных трудов, тезисы и материалы конгрессов н конференций

4. Капитонов, B.C. Обоснование технологических подходов к созданию белково-углеводных продуктов повышенной пищевой и питательной ценности /

B.C. Капитонов, С.М. Доценко, Е.Б. Обухов, М.М. Туксанов // Пища. Экология. Качество.: Матер. VII Межд. науч.-практич. конф. - Краснообск, 2010. - С. 117-119.

5. Капитонов, B.C. Технология пищевых концентратов повышенной пищевой и биологической ценности / B.C. Капитонов, С.М. Доценко, Е.Б. Обухов, М.М. Туксанов // Технология и продукты здорового питания: IV Межд. науч.-пракгич. конф. - Саратов, 2010. - С. 67-69.

6. Капитонов, В.С. Технология производства белково-углеводного продукта повышенной биологической ценности 1 B.C. Капитонов, СМ. Доценко, Е.Б. Обухов, М.М. Туксанов // Вавиловские чтения: Межд. науч.-пракгич. конф. -Саратов, 2010. - С. 229-231.

7. Капитонов, B.C. Разработка технологии пищевых концентратов с биоактивным компонентом / B.C. Капитонов, С.М. Доценко, Е.Б. Обухов, М.М. Туксанов // Межд. конф. с элем. науч. школы для молодежи. - Владивосток, 2010. -С. 100-103.

8. Капитонов, B.C. Технология белково-витаминного компонента для пищеконцентратов быстрого приготовления / B.C. Капитонов II Пшца. Экология. Качество: Матер. VIE Межд. науч.-пракгич. конф. - Краснообск, 2011. -

C. 184-185.

9. Доценко, С.М. Обоснование параметров и режимов получения белково-витаминного продукта функциональной направленности / С.М. Доценко, Е.Б. Обухов, М.М. Туксанов, B.C. Капитонов И Актуальные проблемы переработки сельскохозяйственного сырья и создания пищевых продуктов специального назначения: сб. науч. работ/ДВВКУ,- Благовещенск, 2011. - С. 5-10.

10. Доценко, С.М. Обоснование технологии и параметров получения биоактивного компонента для пищевых концентратов быстрого приготовления / С.М. Доценко, Е.Б. Обухов, М.М. Туксанов, B.C. Капитонов II Актуальные проблемы переработки сельскохозяйственного сырья и создания пищевых продуктов специального назначения: сб. науч. работ/ДВВКУ. - Благовещенск, 2011.-С. 10-17.

11. Доценко, С.М. Разработка рецептур пищевых концентратов быстрого приготовления на основе метода математического моделирования / С.М. Доценко, Е.Б. Обухов, М.М. Туксанов, B.C. Капитонов II Актуальные проблемы переработки сельскохозяйственного сырья и создания пищевых продуктов специального назначения: сб. науч. работ/ДВВКУ. Благовещенск, 2011. - С. 17-23.

12. Капитонов, B.C. Обоснование технологии и рецептур пищевых концентратов быстрого приготовления с использованием модифицированного

соевого и растительного сырья / B.C. Капитонов, O.K. Мотовилов // Пища. Экология. Качество: Матер. IX Межд. науч.-практич. конф. - Краснообск, 2012. -С. 93-95.

13. Патент Российской Федерации на изобретение «Способ получения белково-витаминного продукта» № 2482702 МПК A23L 1/20, заявитель и патентообладатель ГНУ ВНИИ сои Россельхозакадемии. - № 2010137696/13; заяв. 09.09.2010; опубл. 27.05.2013, Бюл. №15.

14. Патент Российской Федерации на изобретение «Способ приготовления липидной биоактивной композиции» № 2482707 МПК A23L 1/30, A23L 1/212, CI 1В 1/10, заявитель и патентообладатель ГНУ ВНИИ сои Россельхозакадемии. -№ 2011135552/13; заяв. 25.08.2011; опубл. 27.05.2013, Бюл. №15.

Подписано в печать 23.04.2014 г. Формат 60 х 84 '/и,. _Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 29._

Отпечатано в ГНУ СибНСХБ Россельхозакадемии 630501, Новосибирская обл., пос. Краснообск

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СИБИРСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

На правах руг шеи

04201460055

КАПИТОНОВ ВАЛЕНТИН СЕРГЕЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПИЩЕВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ БЫСТРОГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Специальности: 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

ч

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Мотовилов Олег Константинович

Красноярск 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................4

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

1.1 Пищевые концентраты как форма пищи с широким спектром регулирования состава и свойств..................................................................................8

1.2 Особенности растительного сырья как источника физиологически функциональных пищевых ингредиентов..................................................................18

1.2.1 Характеристика действия физиологически функциональных ингредиентов пищи...............................................................................................18

1.2.2 Характеристика и особенности растительного и грибного сырья, содержащего физиологически функциональные пищевые ингредиенты.......21

1.3 Способы включения физиологически ценных ингредиентов в пищевые продукты с целью обеспечения им функциональной направленности ..36

ГЛАВА 2 ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 3 8

2.1 Методологический подход к организации исследований...............38

2.2 Объекты исследований........................................................................38

2.3 Методы исследований.........................................................................42

2.4 Методика планирования многофакторного эксперимента..............43

ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ......45

3.1 Обоснование выбора растительного и грибного сырья и компонентов для получения белково-витаминного продукта..................................45

3.2 Исследование факторов и установления зависимостей, характеризующих получение структурированных форм соевого белка в его дисперсной системе......................................................................................................47

3.3 Исследование факторов и зависимостей, характеризующих получение композиций в виде сушёного гранулята на основе растительного и грибного сырья технологической модификации.......................................................55

ГЛАВА 4 ОБОСНОВАНИЕ РЕЦЕПТУР И ТЕХНОЛОГИИ ПИЩЕВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ БЫСТРОГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАСТИТЕЛЬНОГО И ГРИБНОГО КОМПОНЕНТА ПОВЫШЕННОЙ ПИЩЕВОЙ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЦЕННОСТИ...........................................................................73

ВЫВОДЫ.....................................................................................................................111

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...........................................................................................113

Приложения.................................................................................................................129

ВВЕДЕНИЕ

Известно, что XX век принес человечеству не только блага цивилизации и выдающиеся достижения в области науки, новых высоких технологий, но еще и невиданное ранее загрязнение окружающей среды, огромную информационную и нервно-эмоциональную нагрузку, стремление человека активно вмешиваться в естественные процессы на Земле. Всё это привело к возникновению конфликта между социальной жизнью общества и естественными условиями существования человечества как вида. Отсюда высокий уровень так называемых болезней цивилизации (заболевания сердечно-сосудистой системы, онкологические болезни, сахарный диабет и т.д.). В то же время в своем подсознательном стремлении к индустриализации жизни человек энергично вмешался в свой естественный и постоянно действующий механизм защиты от стрессовых воздействий, образа жизни и, прежде всего, в систему своего питания [153-155].

Интенсивное внедрение промышленных технологий производства пищи, рационализации питания в условиях постоянного дефицита времени привело к тому, что из меню были исключены важные компоненты, к которым организм человека адаптировался в течение веков, и которые стали фактически естественной составляющей его организма. В нашей стране ситуация усугублялась проявляющимся в течение многих десятилетий дефицитом продуктов питания [151-152, 164].

Учитывая массовое проявление у населения страны витаминно-минеральных полидефицитов, их устранение является первостепенным фактором поддержания здоровья и профилактики заболеваемости. Эти представления стали достоянием не только специалистов-диетологов, но и массового сознания [150].

Тем не менее, для нормального функционирования организма и всех его систем из микронутриентов необходимы не только витамины и минералы, точнее сбалансированные витаминно-минеральные комплексы, но более широкий набор натуральных компонентов пищи, к которым организм человека генетически адаптирован, и которые также являются факторами питания. Их значимость для под-

держания нормального состояния здоровья недооценивается, а информацией об их природе и характере действия на организм не располагают даже специалисты по питанию [32, 58,164].

Минеральные компоненты дают растения не только культурные, но и дикорастущие, которые могут в значительной степени компенсировать дефицит мик-ронутриентов в питании населения [18, 164].

В этой связи разработка рецептур и технологий пищевых концентратов быстрого приготовления на основе растительного сырья, содержащего физиологически ценные ингредиенты пищи, является актуальной задачей.

Целью диссертационной работы является разработка технологии пищевых концентратов быстрого приготовления с использованием технологически модифицированного растительного сырья.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

- изучить возможность и обосновать целесообразность создания комплексов в виде растительных композиций для пищевых концентратов быстрого приготовления;

- обосновать выбор структурообразователя соевой белковой дисперсной системы, а также технологических параметров получения белково-витаминного комплекса;

- разработать зависимости и модели, характеризующие процесс получения композиций на основе соевого компонента и другого сырья, содержащего физиологически ценные ингредиенты;

- методом математического моделирования обосновать рецептуры пищевых концентратов быстрого приготовления с использованием растительного компонента;

I - разработать технологические схемы и рецептуры пищевых концентратов

быстрого приготовления и установить на них регламентированные значения показателей качества (физико-химические, микробиологические, органолегггические). Разработать техническую документацию на новые виды пищевых концентратов быст-

poro приготовления и провести апробацию разработанных технологических решений.

Научная новизна работы:

Научная новизна исследований заключается в том, что изучена возможность и обоснована целесообразность создания комплексов в виде растительных композиций для пищевых концентратов быстрого приготовления. Обоснован выбор структу-рообразователя в соевых белковых дисперсных системах в виде бинарной кислотной композиции и режимы получения белково-витаминных комплексов. Разработаны математические модели процесса приготовления биоактивных композиций на основе технологически модифицированного растительного сырья. Разработаны рецептуры пищевых концентратов быстрого приготовления. Определена совокупность новых данных, позволяющая проектировать пищевые концентраты быстрого приготовления. Предложены технологические схемы.

Практическая значимость работы. Результаты исследований реализованы в технологиях пищевых концентратов быстрого приготовления, подтвержденных технической документацией и внедрением на предприятиях питания и пищевой промышленности в г. Благовещенске (столовая Амурской государственной медицинской академии ООО «Магия» и Федеральное государственное учреждение «301 Окружной военный клинический госпиталь» Восточного военного округа).

Новизна технических решений подтверждена патентами РФ на изобретение «Способ получения белково-витаминного продукта» и «Способ приготовления липидной биоактивной композиции».

Основные положения, вынесенные на защиту:

- научно обоснованные подходы к созданию компонентов на основе растительного сырья для пищевых концентратов быстрого приготовления;

- технология и параметры получения белково-витаминно-минерального компонента на основе растительного сырья;

- технология и рецептуры пищевых концентратов быстрого приготовления.

Апробация работы. Основные результаты исследований представлены, доложены и одобрены на Международных и Всероссийских научно-практических конференциях: IV Международной научно-практической конференции «Технология и продукты здорового питания» (СГАУ, 2010); Международной научно-практической конференции «Вавиловские чтения - 2010» (СГАУ, 2010); VII, VIII, IX Международной научно-практической конференции «Пища. Экология. Качество» (ГНУ СибНИИП, 2010, 2011, 2012 гг.); Международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Новые технологии переработки сельскохозяйственного сырья в производстве продуктов общественного питания» (ТГЭУ, 2010, 2011 гг.), при ГНУ «Сибирский научно-исследовательский институт переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии (2013 г.) и ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» (2013 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, в т.ч. 1 монография, 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, и 2 патента Российской Федерации.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы (глава 1), описания объектов и методов исследований (глава 2), результатов собственных исследований (главы 3 и 4), выводов, списка литературы и приложений. Основной текст работы изложен на 107 страницах, содержит 19 рисунков, 46 таблиц и 6 приложений. Список литературы включает 195 источников российских и зарубежных авторов.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Пищевые концентраты как форма пищи с широким спектром

регулирования состава и свойств

Современные представления о количественных и качественных потребностях человека в пищевых веществах, отраженные в концепциях сбалансированного и адекватного питания, показывают, что в процессе нормальной деятельности человек нуждается в определенных количествах энергии и комплексах пищевых веществ: белках, аминокислотах, углеводах, липидах, жирных кислотах, минеральных солях, микроэлементах, витаминах, причём многие из них являются незаменимыми, т.е. не вырабатываются в организме, но необходимы ему для биологического развития [41, 82, 137].

В этой связи в общем виде физиологические потребности человека в различных веществах, с учётом их энергетической ценности, определены медиками и представлены в виде формулы сбалансированного питания [57, 82].

Качество пищевых концентратов, так же как и других продуктов, характеризуется широкой совокупностью свойств, включающей пищевую и биологическую ценность, органолептические, структурно-механические, функционально-технологические, санитарно-гигиенические и другие признаки продукта, а также степень их выраженности [28, 40, 56].

Изменение этих показателей зависит в первую очередь от состава исходного сырья и компонентов, а также преобразований в них, происходящих в результате внутренних биохимических процессов и внешних воздействий.

Получение качественной готовой продукции определяется двумя основными факторами: пищевой ценностью и безопасностью. То же самое относится и к пищеконцентратной продукции [70].

Пищевая ценность таких продуктов питания является комплексным показателем. С физиологической точки зрения, пища - источник энергии и поставщик

пластических материалов для продуцирования, восстановления и замены тканей тела человека. Потребность организма человека в источниках энергии покрывается углеводами, липидами и белками [135-137].

При определении пищевой ценности, прежде всего, учитывают питательную ценность и вкусовые (гастрономические) достоинства продукта, в том числе и пищеконцентратов [9, 56].

Пищевую ценность пищеконцентратов в первую очередь определяют питательные свойства его составных компонентов, их биологическая ценность, а также доступность к усвоению.

Применительно к белковым веществам любого из продуктов различают их биологическую доступность к усвоению организмом, доступность расщепляемых пищеварительными ферментами связей, действию ферментов и биоактивность [148, 149].

Органолептические показатели и структурно-механические свойства существенно влияют на пищевую ценность продуктов, так как, воздействуя на органы чувств человека, они возбуждают секреторно-моторную деятельность пищеварительного аппарата и аппетит. Реакция человека на продукт зависит от внешнего вида, цвета, вкуса, запаха, консистенции и сочности готового изделия, при этом результаты ор-ганолептической оценки зачастую бывают окончательными и решающими при определении качества продукции, особенно новых видов [118, 119].

Технологические свойства сырья, на основе которого изготовлены компоненты пищеконцентрата и которые учитываются при выборе способов его обработки, зависят от его биохимических особенностей, размерных и массовых характеристик [16, 156].

К основным показателям, используемым при оценке технологических свойств пищевого сырья, относят органолептические свойства получаемой из сырья продукции, выход основной продукции из единицы сырья, возможность применения высокопроизводительной техники при обработке данного вида сырья, пригодность сырья для производства различных ассортиментных групп продуктов и т.д. [14, 16, 17].

При устойчивости растительного и животного сырья к механическому воздействию при хранении, механической обработке имеет место неоднородность сырья по его размерным и массовым показателям, составу и свойствам [14].

Из биологических факторов на технологические свойства сырья наибольшее влияние оказывают сорт, вид культуры, а также условия их выращивания [2, 3].

Пищеконцентраты - это механические смеси таких компонентов, как крупы, мясо, жир, улучшающие добавки и т.п., подвергнутых предварительной обработке, а при необходимости и сушке до влажности не более 10%. Для повышения пищевой ценности в смеси иногда вводят белковые гидролизаты и другие биологически активные вещества [4, 28].

В зависимости от их основного назначения добавки подразделяют на повышающие пищевую и биологическую ценность, улучшающие внешний вид, вкус и запах, изменяющие консистенцию, удлиняющие сроки хранения, обогащающие пищевыми волокнами [28, 137].

Для повышения пищевой ценности концентратов используют белки, витамины, минеральные вещества [35].

В настоящее время большое внимание уделяется витаминизации пищевых продуктов, в том числе пищевых концентратов. Связано это с тем, что витамины -это низкомолекулярные органические соединения с высокой биологической активностью, которые не синтезируются или же синтезируются, но в недостаточном количестве в организме человека [82, 136, 140].

В настоящее время в Российской Федерации проводятся работы по обогащению витаминами пищевых концентратов, предназначенных для использования в экстремальных условиях [165, 167].

Наряду с белками, жирами, углеводами и витаминами минеральные вещества являются важными компонентами пищи человека, необходимыми для построения химических структур живых тканей, биохимических и физиологических процессов, лежащих в основе жизнедеятельности организма. В состав организма входит большое количество минеральных элементов: макроэлементы (кальций,

фосфор, калий, натрий, железо, магний, хлор и сера) и микроэлементы (марганец, кобальт, молибден, йод, фтор, медь, цинк, никель и др.). Общее содержание минеральных веществ составляет 3-5% массы тела, содержание их в продуктах питания 0,03-1,9% [136, 164, 173].

При разработке рецептур пищевых концентратов учитывают минеральный состав отдельных рецептурных компонентов, а также предусматривают возможность обогащения концентратов необходимыми минеральными веществами.

Особенно важно обогащение минеральными веществами концентратов, предназначенных для использования в экстремальных условиях [121, 183].

Основным источником минеральных веществ являются овощи и картофель, в том числе и сушёные [136].

Кальций входит в состав основного минерального компонента костной ткани. Ионы кальция придают стабильность клеточным мембранам. Кальций необходим для поддержания нормальной нервно-мышечной деятельности, является активатором ряда ферментов и гормонов, важнейшим компонентом свертыв