автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Разработка технологии сбивных мучных кондитерских изделий повышенной пищевой ценности

ИСРАИЛОВА Хава Аднановна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СБИВНЫХ МУЧНЫХ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ ПОВЫШЕННОЙ ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТИ

Специальность: 05.18.01 - Технология обработки, хранения и

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

-1 ДЕК 2011

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 2011

005004071

Работа выполнена на кафедре «Технология хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств» (ТХМКП) ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Магомедов Газибег Омарович (ФГБОУ ВПО «ВГУИТ»)

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Шевцов Александр Анатольевич (ФГБОУ ВПО «ВГУИТ») кандидат технических наук Мирошникова Татьяна Николаевна (ООО КРЦ «ЭФКО-Каскад» г. Алексеевка Белгородской обл.)

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Воронежский

государственный аграрный университет имени Императора Петра I»

Защита состоится 21 декабря 2011 года в 11-00 часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.035.04 при ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (ВГУИТ) по адресу: 394036, г. Воронеж, проспект Революции, 19, а. 035.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах), заверенные гербовой печатью учреждения, просим присылать в адрес Совета университета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВГУИТ.

Автореферат размещен на сайтах Высшей аттестационной комиссии при Министерстве образования и науки Российской Федерации www.vak.ed.gov.ru и ВГУИТ www.vgta.vrn.nl 14 ноября 2011 г.

Автореферат разослан 16 ноября 2011г.

Ученый секретарь Совета

по защите докторских и кандидатских/^ .Д

диссертаций nil fir Слободяник B.C.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современные тенденции развития рынка продуктов питания характеризуются увеличением спроса населения на мучные кондитерские изделия (МКИ), выпуск которых предприятиями кондитерской и хлебопекарной промышленности за последние пять лет возрос на 48 %. Анализ химического состава и пищевой ценности традиционных МКИ выявил их несоответствие современным требованиям науки о рациональном питании. Большинство изделий являются в основном источником углеводов (до 80 %) и жиров (до 40 %), содержат в дефицитном количестве биологически активные вещества - витамины, макро- и микроэлементы, незаменимые аминокислоты, полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК), пищевые волокна (ПВ).

Значительный вклад в разработку и совершенствование технологии МКИ внесли JI.A. Аксенова, В.И. Дробот, А.Н. Дорохович, С.Я. Ко-рячкина, А.Я. Олейникова, Л.П. Пащенко, Ю.В. Росляков, fT.B. Санина}, Т.Б. Цыганова, Л.Н. Шатнкж и др. Разработкам научных и практических основ сбивных пенообразных дисперсных систем посвящены труды ученых A.B. Зубченко, Г.О. Магомедова, В.К. Тихомирова и др.

Одним из актуальных путей получения МКИ с сохранением натуральных пищевых ингредиентов и исключением химических разрыхлителей является применение перспективной технологии, основанной на механическом способе разрыхления под давлением сжатого воздуха. Для повышения пищевой и биологической ценности МКИ целесообразно использование белоксодержащего и растительного сырья. Разработка такой технологии обеспечит увеличение пищевой и биологической ценности изделий, повышение эффективности производства и рациональное использование сырьевых ресурсов. Это актуальная задача, требующая решения.

Диссертационная работа выполнена в рамках НИР кафедры ТХМКП «Создание и совершенствование ресурсосберегающих технологий при переработке сельскохозяйственного растительного сырья» (№ г. р. 01970008815, на 2006-2010 гг.) и «Разработка энерго-, ресурсосберегающих и экологически чистых технологий переработки сельхоз-сырья в конкурентоспособные хлебобулочные, кондитерские и макаронные функциональные продукты на основе медико-биологических воззрений» (на 2011-2015 гг.).

Цель работы: разработка и научное обоснование технологии сбивных МКИ на основе нетрадиционного растительного сырья с применением механического способа разрыхления теста.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- разработка и научное обоснование новой прогрессивной технологии МКИ повышенной пищевой и биологической ценности с применением механического способа разрыхления теста под давлением сжатого воздуха;

3

- обоснование и выбор нетрадиционного растительного сырья и продуктов его переработки (полуфабриката из нута, муки из цельносмо-лотого нута, кукурузной муки, черемши) на основании исследования их химического состава и технологических свойств;

- выявление влияния белоксодержащего и растительного нетрадиционного сырья на формирование качества сбивных полуфабрикатов и МКИ с их применением; разработка математических моделей для определения оптимального рецептурного состава и технологических параметров приготовления теста; изучение аромата и ангиоксидантной активности изделий;

- обоснование сроков хранения разработанных МКИ;

- определение химического состава МКИ, степени удовлетворения суточной потребности в нутриентах, биологической (БЦ) и энергетической (ЭЦ) ценности;

- полупромышленная апробация основных результатов исследований; разработка проектов технической документации (ТД) на новые виды изделий, расчет предполагаемой экономической эффективности.

Объектом исследования являются технологии МКИ.

Предметом исследования является разработка способа приготовления и ассортимента сбивных МКИ повышенной пищевой и биологической ценности.

Научная концепция работы: создание МКИ повышенной пищевой и биологической ценности с помощью новой технологии, основанной на механическом способе разрыхления теста под давлением сжатого воздуха и рациональном применении сырьевой базы АПК.

Научные положения, выносимые на защиту:

- научно обоснованные технологические решения по созданию сбивных МКИ повышенной пищевой и биологической ценности на основе использования в их рецептурах нетрадиционного растительного сырья и применения механического способа разрыхления теста под давлением сжатого воздуха;

- результаты экспериментальных исследований показателей качества сбивных полуфабрикатов и изделий в зависимости от вида, способа подготовки и дозировки рецептурных компонентов, технологических параметров приготовления теста.

Научная новизна работы. Установлены закономерности процесса сбивания масс с использованием нетрадиционного растительного сырья в зависимости от технологических параметров приготовления теста (продолжительности и интенсивности сбивания, давления сжатого воздуха, влажности полуфабриката).

Выявлен характер изменения показателей качества сбивных полуфабрикатов и МКИ в зависимости от вида, способа подготовки и дозировки белоксодержащего и растительного сырья. Осуществлено математическое

описание полученных зависимостей, позволяющих оптимизировать рецеп-турно-технологические факторы процесса приготовления сбивных кексов и печенья. Установлены закономерности изменения реологических свойств начинки для прослойки печенья от соотношения основных рецептурных компонентов. Определено влияние вносимых ингредиентов на формирование аромата и антиоксвдантную активность изделий.

Научно и экспериментально доказана эффективность применения продуктов переработки растительного сырья - нута, кукурузы и черемши для повышения пищевой и биологической ценности МКИ. Новизна технических решений подтверждена патентом РФ № 2412597 «Способ производства кекса повышенной пищевой ценности».

Практическая значимость. Разработана прогрессивная технология сбивных МКИ на основе нетрадиционного растительного сырья, реализация которой позволит обеспечил, выработку продуктов повышенной пищевой и биологической ценности, рационально использовать сырьевую базу АПК, повысить эффективность технологического процесса.

Подготовлены проекты ТД на порошкообразный полуфабрикат черемши (ППЧ) - ТУ 9164-024-02068108-2009, кекс «Восточный» - ТУ 9136042-02068108-2009, печенье «Бим-бом» - ТУ 9131-067-02068108-2010, «Презент» - ТУ 9131-076-02068108-2010, «Презент особый» - ТУ 9131-07402068108-2010, «Валет» - ТУ 9131-090-02068108-2011. Проведена полупромышленная апробация на ОАО «Хлебозавод № 7» (г. Воронеж).

Соответствие диссертации паспорту научной специальности*. Диссертационное исследование соответствует п. 3, 4 и 6 паспорта специальности 05.18.01 - «Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на международных и всероссийских конференциях, конгрессах и форумах (2009-2011 гг.). По материалам конференций опубликованы тезисы объемом 2,82 п. л., в которых вклад соискателя составляет 0,85 п. л. (Список публикаций). Разработки экспонировались на выставках и форумах, награждены 6 дипломами.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ, в т. ч. 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 1 статья в сборнике трудов, 12 тезисов докладов, 1 патент РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, четыре из которых посвящены экспериментальным исследованиям, выводов, списка использованных источников, приложений и представлена на 193 страницах машинописного текста, в 46 таблицах и 54 рисунков. Библиография включает 110 наименований.

* Примечание: расшифровка пунктов паспорта специальности прилагается.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность темы диссертационной работы, охарактеризована ее научная и практическая ценность.

Глава 1. Анализ современного состояния проблемы. Обобщены сведения научно-технической литературы о современном состоянии и развитии науки о питании. Рассмотрены существующие технологии и ассортимент МКИ, охарактеризована роль рецептурных компонентов в формировании структуры теста. Особое внимание уделено вопросам повышения качества и пищевой ценности МКИ. Дана характеристика нетрадиционного растительного сырья. На основании проведенного анализа сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

Глава 2. Организация работы, объекты и методы исследований.

Исследования проводили согласно структурной схеме (рис. 1). Объекты: нут - ГОСТ 8758-76, мука из цельносмолотого нута - ТУ-9214-039-02068108-2010, мука кукурузная - ГОСТ 14176-69, соль поваренная пищевая высшего сорта - ГОСТ Р 51574-2000, сахар-песок - ГОСТ 21-94, маргарин - ГОСТ Р 52178-2003, жир растительный «Эконфе 1203-34» - ТУ 9142033-57710951-2007, яйца куриные пищевые - ГОСТ 27583-88, молоко сухое цельное (МСЦ) жирностью 25 % - ГОСТ 4495-87, яичный порошок (ЯП) -ГОСТ 30363-%, сухая пшеничная клейковина (СГЖ) - ТУ 10 РФ 10-64-92, вода питьевая - СанПиН 2.1.4.1074-01, черемша дикорастущая (стебли).

Тесто готовили на лабораторной установке, состоящей из сбивальной камеры, электродвигателя, компрессора, пульта управления. После формования тестовые заготовки выпекали при температуре 205-215 °С.

Исследования проводились в условиях НИЛ: ВГУИТ - кафедр ТХМКД микробиологии и биохимии, физической и аналитической химии (ООО «Сенсорные технологии»); филиала кафедры ТХМКП (ОАО «Хлебозавод № 7»), «Центра стратегического развития научных исследований» ВГУИТ; Всероссийского НИИ комбикормовой промышленности; НПЛ на ОАО «Воронежская кондитерская фабрика».

В работе использовали орган олептические, химические, микробиологические, биохимические методы анализа сырья, полуфабрикатов и изделий. Влажность муки определяли по ГОСТ 9404-88, кислотность - по ГОСТ 27493-87, гранулометрический состав - на приборе «Гранулометр ГИУ-1». Массовую долю влаги в полуфабрикатах оценивали на приборе «ПИВИ-1», объемную массу - волюмометрическим методом, микроструктуру - с помощью микроскопа МБИ-6, эффективную вязкость начинки - на вискозиметре ИЕОТЕЗТ ЯУ в режиме СКБ-реометрии.

МКИ анализировали через 24 ч после выпечки. Органолептическую оценку изделий проводили по ГОСТ 5897-90. Влажность изделий определяли по ГОСТ 2194-75, кислотность - по ГОСТ 5898-87, намокаемость - по

ГОСТ 10114-80. «Визуальные образы» аромата изделий оценивали с помощью мультисенсорной системы «электронный нос»; суммарное содержание антиоксидантов - на приборе «ЦветЯуза-01-AA». Структурно-механические свойства кексов определяли на пенетрометре «Laboro, эластичность - на приборе «ППЭ-2»; прочность печенья - на коническом пластометре КП-3. Микробиологические показатели: отбор и подготовка проб - по ГОСТ 26668-85, ГОСТ 26669-85; определение микроорганизмов - по ГОСТ 10444.15-94, ГОСТ 30518-97, ГОСТ 30519-97, ГОСТ 10444.2-94, ГОСТ 10444.12-88; обработка и оформление результатов - по ГОСТ 14031-68.

Массовую долю белка анализировали по ГОСТ 13496.4, крахмала -по ГОСТ 10845-98, жира - по ГОСТ 13496.15-85, аминокислотный состав -методом ионообменной жидкостной хроматографии, микро- и макроэлементы - на атомно-абсорбционном спектрофотометре «Perkin Elmer», ПВ -по ГОСТ 13496.2-91, витаминный состав- по ГОСТ 29138-91,29139-91.

Рисунок. 1. Структурная схема экспериментальных исследований

7

При проведении эксперимента использовали математические методы планирования и оптимизации с применением стандартного пакета программ; для статистической обработки и оценки достоверности результатов - методы регрессионного анализа и программы Maple, MS Excel.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Глава 3. Разработка способа приготовления и рецептуры кексов на основе полуфабриката из нута

Зернобобовая культура нут - ценный и доступный источник белков, АК, ПНЖК, ПВ, витаминов и минеральных веществ. Его широкое применение в производстве МКИ ограничивается из-за специфического привкуса и запаха, наличия антишпательных веществ, снижающих питательную ценность и технологические свойства белков. Для устранения отрицательных факторов проводили гидротермическую обработку семян нута. Готовили полуфабрикат из нута (ПН) путем промывания и выдерживания семян в воде с температурой 20±2 °С в течение 24 ч, варки набухшего нута в течение 1 ч, охлаждения и измельчения.

ПН содержит, %: воды - 64,0; белков - 9,36; жиров - 2,57; углеводов усвояемых - 19,34; ПВ - 3,33. Белки ПН имеют высокие скоры незаменимых АК, лимитирующих в пшеничной сортовой муке, %: лизина - 101, фенилаланина и тирозина - 133, а также метионина и цистита - 110, триптофана - 107. Его БЦ составляет 84 %. По КМАФАнМ (3,0104 КОЕ/г), дрожжей и плесени (45 КОЕ/г) ПН удовлетворяет требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01. Видовой состав микрофлоры представлен в основном палочковидными спорообразующими и неспорообразующими бактериями, микрококками; БГКП и патогенные микроорганизмы не выявлены. Полученный ПН использовали в производстве кексов с целью повышения их пищевой и биологической ценности.

С целью совершенствования и интенсификации традиционной технологии кексов предложено готовить тесто путем механического разрыхления смеси рецептурных компонентов при подаче сжатого воздуха. Параметры процесса: продолжительность и интенсивность перемешивания рецептурных компонентов - 5-7 мин при 300 мин"1, продолжительность и интенсивность сбивания теста -1-7 мин при 300-600 мин'1, давление сжатого воздуха — 0,40±0,02 МПа.

При приготовлении опытных образцов из рецешуры кекса «Столичный» (контроль) были исключены химический разрыхлитель, изюм и эссенция, масло сливочное заменено на маргарин, меланж - на ЯП, мука пшеничная - на ПН; дополнительно включены СПК и МСЦ.

Исследовано влияние параметров сбивания теста на его объемную массу и удельный объем изделия (рис. 2). С увеличением

продолжительности сбивания от 1 до 5 мин объёмная масса теста уменьшалась на 30 % и достигала значения 0,40 г/см, при дальнейшем сбивании -возрастала. Данные подтверждаются качеством готового продукта: наибольший удельный объем кекса достигался при сбивании теста в течение 5 мин.

С увеличением частоты вращения месильного органа от 300 до 600 мин"1 наблюдалось смещение продолжительности сбивания в сторону ее сокращения от 7 мин (при 300 мин") до 4 мин (при 600 мин'1), наименьшее значение объемной массы полуфабриката достигалось при 400 мин"1. Рекомендованы параметры сбивания теста на основе ПН: продолжительность - 5 мин, частота вращения месильного органа- 400 мин"1, давление сжатого воздуха 0,4 МПа.

Вносимые рецептурные компоненты оказывали положительное влияние на показатели качества теста и изделий. Установлено, что при использовании 5 % С1Ж и 10-15 % МСЦ объемная масса теста, приготовленного на основе ПН, снижалась на 19 %, влажность кексов - на 6 %, удельный объем увеличивался на 15 %, эластичность - на 3 % по сравнению с образцом без добавок (табл. 1). СПК играет роль стабилизатора пенообразной массы на основе ПН и препятствует ее

оседанию в процессе выпечки кекса. Белковые вещества молока способствуют интенсификации процесса пенооб-разования при сбивании теста, улучшают структурно-механические свойства изделия, повышают его пищевую и БЦ.

Для разработки оптимального состава кекса был применен полный факторный эксперимент (ПФЭ) 23. Методом неопределенных множителей Лагранжа установлены оптимальные дозировки, % к массе ПН: СПК - 5, МСЦ - 15 и ЯП - 7. Разработаны рецептура и способ производства кекса «Восточный» (патент РФ № 2412597).

0,65

0,60 ■

0,55 -

Н 0,5 --

«1

0.450-

| 0,4.

•и Л 0,35

о 1

2

\

\ N

у

у / /

150 140

¡30 120 по ¡00

4 5

Продолжительность сбивания, мин

5

Рисунок 2. Изменение объемной массы теста (1) и удельного объема кексов (2.) от продолжительности сбивания при частоте вращения месильного органа 400 мин" под давлением сжатого воздуха 0,4 МПа

Таблица 1 - Показатели качества кексов с ПН

Наименование показателей Значение показателей образцов с 5 % СПК, при дозировке МСЦ, % к массе ПН

0 5 10 15 20

Влажность, % 44,0 37,5 37,0 36,0 35,5

Удельный объем, см7100 г 127,0 138,5 150,4 151,5 145,5

Пористость, % 35 40 41 42 40

Коэффициент эластичности (по отскоку), % 6,8 7,5 8,6 9,5 11,0

Кексы хранили в течение 7 еут при температуре 18-20 °С и относительной влажности воздуха 70-75 %. Установлено: значения определяемых показателей опытных образцов выше контрольных (табл. 2), процессы черствения протекали медленнее за счет дополнительного связывания влаги биополимерами и полисахаридами добавок. В кексе «Восточный» отмечено большее (в 3 раза) содержание АОВ. Максимально допустимая общая обсеменен-ность кекса «Восточный» отмечена при его хранении на пятые сутки (4,7-103 КОЕ/г), БГКП и патогенные микроорганизмы не выявлены.

По сравнению с контролем в кексе «Восточный» увеличено содержание белка в 2, ПВ - 1,2, микронутриентов - в несколько раз; уменьшено содержание жира на 14, углеводов - на 35,5 %. БЦ (81,5 %) повышена на 10 %, ЭЦ (1390 кДж/100 г) снижена ка 310 кДж.

Глава 4. Совершенствование технологии сдобно-сбивного печенья улучшенной пищевой ценности

При приготовлении сдобно-сбивного печенья определяли рациональный способ подготовки нуга. Семена нута подвергали гидротермической обработке по двум способам: 1 - готовили ГШ, как описано в главе 3; 2 - получали муку из цельносмолотого нута путем дезинтеграционно-волнового помола и заваривали водой температурой 95±3 °С (гидромодуль 1:1), перемешивали и охлаждали. В опытных образцах печенья в качестве рецептурных компонентов применяли: ПН или заварку из нуто-вой муки, кукурузную муку, сахар-песок и соль в виде растворов, размягченный маргарин. Влажность теста варьировали от 46 до 49 %.

Выявлено, что наименьшую объемную массу имел образец, приготовленный по способу 2 при влажности теста 47 %. Полученные данные были подтверждены анализом микроструктуры теста (рис. 3). Так, при использовании ПН значение среднего размера воздушных пузырьков в тесте достигало 270 мкм, кроме того в пробе 1 были обнаружены крупные частицы ПН. В пробе 2 распределение пузырьков воздуха более равномерное, их средний размер —110 мкм. Качество печенья, приготовленного по способу 2, было выше: намокаемость увеличивалась на 11 %, плотность снижалась на 14,5 %.

Таблица 2 - Изменение показателей качества кексов

в процессе хранения

Наименование показателя Значения показателей изделий при хранении, сут (в числителе - контроль, в знаменателе - кекс «Восточный»)

1 2 3 4 5 6 7

Влажность, % 21,5 35,5 16,2 33,6 14,8 30,8 14.2 30.3 ¡3,6 29,1 12.8 28,3 12.2 25.6

Коэффициент эластичности (по отскоку), % 11,8 13,6 10,9 12,8 ¡LS 12,1 м 1 1,7 ТА пл 6.7 10,9 £0 10,5

Содержание связанной воды, г/1 г СВ 0,26 0,31 0.22 0,28 Н<4 Ol о 0,17 0,23 0,14 0,21 0,13 0,19 0,11 0,17

Удельная кабуха-амость, см'/г СВ ТА 7,8 7,2 6,6 6,8 SJ 6,2 5,3 5,9 4,8 5,2 4,34,7

Рисунок 3. Микроструктура проб сбивного сдобного теста с применением: 1 - ПН; 2 - запарки из нутовой муки

Применяя ПФЭ 22 и метод неопределенных множителей Лагранжа, определены оптимальные параметры сбивания: продолжительность -5 мин, частота вращения месильного органа - 550 мин"1, обеспечивающие получение полуфабриката и изделия наилучшего качества (объемная масса теста - 0,59 г/см3, намокаемость печенья - 281 %, плотность - 0,48 г/см ).

Разработай способ производства и рецептура сдобно-сбивного печенья «Бим-бом» (приоритет по заявке № 2010146339/13 от 16.11.10 г.). По органолегггическим и физико-химическим показателям новый продукт не уступает традиционным, выработанным по ГОСТ 24901-89. Печенье «Бим-бом» характеризуется улучшенной пищевой и биологической ценностью, сниженной ЭЦ (на 540 кДж/100 г). Соотношение белков, жиров и углеводов изменено с 1:4:9 (печенье «Песочное») до 1:1,3:6,9.

Б процессе хранения разработанного печенья масса уменьшалась на 7 % влажность от 15,6 до 13,2 % (на 2,4 %), намокаемость - на 12 %, содержание связанной воды от 1,90 до 1,78 г/г СВ (на 6 %). КМАФАнМ изменялось от 2-3О3 до 1-Ю4 КОЕ/г, максимально допустимая общая обсеме-ненность изделия отмечена на 7-е сутки хранения.

Глава 5. Разработка ассортимента сбивного печенья на основе

нутовой и кукурузной муки

В составе сбивного печенья взамен муки пшеничной использовали муку нутовую и кукурузную в различных соотношениях, маргарин, соль поваренную и воду. Предварительно готовили заварку из нутовой муки, как описано 'в главе 4. Сбивание теста осуществляли при параметрах: продолжительность - 5 мин, частота вращения месильного органа -550 мин"1, давление сжатого воздуха - 0,4 МПа, алажность теста - 53 %.

Выявлено, что при 100

Таблица 3 - Показатели качества печенья с 0/о.ном внеСении в тесто одно-ivr: тюттным rofYTHf»liieHHeM MVKH ___

го из видов мухи качество изделий ухудшалось (табл. 3). Наибольшие значения намо-каемости и наименьшие -плотности были достигнуты при соотношении кукурузной и нутовой муки 50:50 и 75:25.

Наименование показателей Значения показш нъя при соотнош кукурузной И Н': елей пече-ении муки /товой, %

3:100 25:75 50:50 75:25 100:0

Злажность, % 26,8 21,2 16,5 И,4 6,7

^амокагмосгь, % 167 175 183 193 151

1лотносп>, т/см' 0.90 0,75 0,56 0,56 0,64

Прочность. кПа 23,9 27,2 35,5 48,8 66,8

Используя экспериментально-статистический подход к выбору оптимальных дозировок рецептурных компонентов, установлены следующие их значения: кукурузной муки - 68,5 % к общей массе муки в тесте; маргарина - 193%; влажность теста - 51,5 %. Разработан рецептурный состав нового печенья «Презент», характеризующегося высокими показателями качества (намокаемость - 249 %, плотность - 0,42 г/см3).

Для улучшения питательных свойств МКИ и придания им специфической вкусовой гаммы применяли черемшу (дикий чеснок). Предусматривали переработку стеблей черемши в ППЧ в вакуум-СВЧ-сушшьной установке при режимах: удельная мощность - 1800-2400 Вт/кг, разряжение в сушильной камере - 700 Па, продолжительность сушки продукта массой 1 кг - 6 мин. Определено высокое содержание в ППЧ: белка - 42 %, ПВ -23,9 %, калия - 3300 мг%, фосфора - 750 мг%, железа - 28 мг%.

Исследовано влияние 0,05-0,15 % ППЧ на показатели качества печенья «Презент». Рациональная дозировка, обеспечивающая характерный запах и привкус черемши, не оказывающая отрицательного влияния на свойства теста и качество изделий, составила 0,1 % к общей массе муки.

Содержание АОВ исследовано в 3-х видах печенья: проба 1 (контроль) - печенье «Соленое», приготовленное по традиционной технологии; проба 2 - печенье «Презент»; проба 3 - печенье «Презент» с внесением 0,1 % ППЧ. Анализ ароматограмм (рис. 4) показал, что для всех проб характерен идентичный запах, выражающийся в сходном составе равновесной газовой фазы (РГФ). Формы «визуальных отпечатков» близки между собой, однако имеются и различия. Установлено, что проба 1 содержит наибольшее количество полярных органических соединений (кислоты, эфиры). в пробах 2 и 3 - их меньше. Применение нуговой и кукурузной муки существенно изменяет состав легколетучей фракции аромата пробы 2 (возрастает содержание кислот, альдегидов, аминов). ППЧ влияет на качественный и количественный состав аромата пробы 3 за счет дополнительного внесения эфирных масел, аминов и др. соединений.

si si si

S7 • ruc"' --.S2 S7 S2 S7 Г'"" Ж"\S2 ,

м

7s3 мТ\7ЩК7У*з

85 * 54 54 Б5 84

Рисунок 4. «Визуальные отпечатки» максимальных сигналов сенсоров в РГФ над тестируемыми пробами (по осям указаны номера сенсоров)

Выявлено, что внесение кукурузной и нутовой муки взамен пшеничной существенно влияет на антиоксидантную активность изделий: в

пробе 2 суммарное содержание актиоксидантов (3,4 мг/100 г) в 2 раза больше, чем в контроле, за счет присутствия токоферола, Р-каротина и флавоноидов. Летучие эфирные масла - фитонциды, содержащиеся в ППЧ, также повышают значение этого показателя в пробе 3 (5,8 мг/100 г).

По результатам исследования разработана рецептура печенья «Презент особый» с ППЧ. Печенье хранили при температуре 18-20 °С и относительной влажности воздуха 70-75 %. Установлено: в течение 1 мес хранения снижались влажность изделий с 14,0 до 6,8 % (на 7,2 %), намокаемость - в 2 раза, содержание связанной вода с 0,72 до 0,25 г/г СВ; увеличивалось КМАФАнМ до 2-102 КОЕ/г, не превышая допустимую норму (не более 1-Ю4 КОЕ/г), БПШ и патогенные микроорганизмы выявлены не были.

Для разработки печенья типа «сэндвич» готовили начинку, в состав которой входили компоненты, определяющие ее вкус, запах и консистенцию: мука нутовая, мука кукурузная обжаренная, жир «Экон-фе», соль поваренная, ППЧ.

Полученные зависимости эффективной вязкости начинки с различным соотношением нуговс-й и кукурузной муки от градиента скорости имели нелинейный вид, характерный для неньютоновских сред (рис. 5). Рассчитаны основные реологические характеристики образцов начинок в диапазонах изменения градиента скорости 0,33<у < 27,0 с"1: \-0,68

; 2) п

¡5

О 140

■вО

□ 2 ДЗ

1) ~ 87,9| —

5 10 15 20 25 30

Градиент скорости, с"' Рисунок 5. Зависимость эффективной вязкости начинки от градиента скорости при соотношении нутоеой и кукурузной муки соответственно: 1 - 10:30:2 - 20:20:3 - 30:10

г . 4-0,60 / . \-0,57

= 53,8^1 ; 3)^=39,9

По величине критической высоты формосохраняемости пласта фщ, > 0,003 м) подобрано рациональное соотношение нутовой и кукурузной муки - 20:20. На основе печенья «Презент» и начинки разработано новое печенье «Валет».

Разработанные изделия - печенье «Презент», «Презент особый» и «Валет» характеризуются повышенной пищевой и биологической ценностью. Степень удовлетворения суточной потребности 100 г печенья в среднем составляет, %: в белке - 13, жире - 20 (в т.ч. ПНЖК - 15), углеводах - 14, ПВ - 27, витаминах - 10, минеральных веществах - 17.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана и научно обоснована новая прогрессивная технология МКИ повышенной пищевой и биологической ценности с применением механического способа разрыхления теста под давлением сжатого воздуха, которая позволяет достичь объемной массы полуфабрикатов в пределах 0,40-0,59 г/см3 при параметрах сбивания: продолжительность - 5 мин, частота вращения месильного органа-400-550 мин"1, давление сжатого воздуха - 0,40±0,02 МПа.

2. Обоснован выбор ПН, муки из цельносмолотого нуга, кукурузной муки, ППЧ на основании исследования их химического состава и технологических свойств.

3. Выявлено положительное влияние нетрадиционного сырья на формирование показателей качества сбивных полуфабрикатов и МКИ. Разработаны математические модели зависимости показателей качества теста и изделий от технологических параметров приготовления и рецептурного состава, в котором отсутствует пшеничная мука и химические разрыхлители. Определены оптимальные рецептурно-технологические факторы процесса. Установлено, что в 2-3 раза повышается доля АОВ в изделиях, в 22,5 раза увеличивается суммарное содержание антиоксидантов.

4. Обоснованы сроки хранения разработанных МКИ, сут, не более: кекса «Восточный» - 5, печенья «Бим-бом» - 7, «Презент», «Презент особый», «Валет» - 30 при условиях: температура (18±5) °С и относительная влажность воздуха не более 75 %.

5. Определен химический состав изделий, степень удовлетворения суточной потребности в нутриентах: разработанные продукты характеризуются повышенной пищевой и БЦ, сниженной сахароемкостъю и ЭЦ. Содержание белка в кексе увеличено в 2 раза, в печенье - в среднем на 14 % (БЦ повышена на 6-15 %), ПВ - в 1,2-2 раза, микронутри-ентов - в 1,5-4 раза, содержание усвояемых углеводов уменьшено на 2155 %. Снижение ЭЦМКИ в среднем составляет 300-500 кДж/100 г.

6. Разработаны проекты ТД на ППЧ и 5 видов МКИ повышенной пищевой и биологической ценности. Проведена их полупромышленная апробация. Предполагаемая экономическая эффективность от внедрения в среднем составляет, тыс. руб. на 1 т готовой продукции: кексов - 19,2; сдобно-сбивного печенья - 22,4; печенья типа «сэндвич» -13,8.

Основные публикации по диссертационной работе Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Магомедов, Г. О. Разработка оптимального состава кекса повышенной пищевой ценности [Текст] / Г. О. Магомедов, А. Я. Олейникова, С. И. Лукина, А. А. Журавлев, X. А Исраилова // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2010. -№ 3. - 0,30 п. л. (доля соискателя 0,06 п. л.)

2. Магомедов, Г. О. Новый кекс повышенной пищевой ценности [Текст] / Г.О. Магомедов, А.Я. Олейникова, С.И. Лукина, И.В. Черемушкина, Х.А. Исраилова// Хлебопродукты. - 2010.-№ 6. - 0,12 п. л. (доля соискателя 0,03 п. л.)

3. Исраилова, X. А. Черемша - перспективное нетрадиционное сырье для хлебобулочных и мучных кондитерских изделий [Текст] / X. А. Исраилова// Хлебопродукты. - 2011. -Да 6. - 0,12 п. л. (доля соискателя 100 %)

4. Магомедов, Г.О. Оптимизация рецептурного состава печенья с использованием экспериментально-статистического подхода [Текст] / Г.О. Магомедов, С.И. Лукина, A.A. Журавлев, X. А. Исраилова // Хранение и переработка сель-хозсырья. - 2011. - № 8. - 0,24 п. л. (доля соискателя 0,06 п. л.)

Статьи и материалы конференций

5. Исраилова, X. А. Влияние технологических факторов на аромат кексов [Текст] / X. А. Исраилова, С. И. Лукина, И. В. Черемушкина // Сборник тезисов докладов ХЗ Международной конференции молодых ученых «Пигаевые технологии и биотехнологии», Казань, 2010. - Ч. 1. - 0,06 п. л. (доля соискателя 0,02 п. л.)

6. Исраилова, X. А. Оценка качества кексов в процессе хранения [Текст] / X. А. Исраилова, Г. О. Магомедов, С. IL Лукина, А. Я. Олейникова, И. В. Черемушкина // Материалы Ш Международной научно-практической конференции «Инновационные направления в пищевых технологиях», Пятигорск, 2009. - 0,18 п. л. (доля соискателя 0,04 п. л.)

7. Исраилова, X. А. Применение полуфабриката из нута в технологии мучных кондитерских изделий [Текст] / X. А. Исраилова, Г. О. Магомедов, С. И. Лукина, А. А. Журавлев // Материалы 3-й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с Международным участием «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности», Бийск, 2010. - Ч. 2. - 0,18 п. л. (доля соискателя 0,05 п. л.)

8. Исраилова, X. А. Разработка оптимального состава печенья [Текст] / Х.А. Исраилова, Г. О. Магомедов, С. И. Лукина, A.A. Журавлев // Материалы П Международной научно-технической конференции «Новое в технике и технологии пищевых производств», Воронеж, 2010. - Воронеж: ВГТА. - 0,30 п.л. (доля соискателя 0,07 п. л.)

9. Исраилова, X. А. Совершенствование технологии кексов [Текст] / X. А. Исраилова, Г. О. Магомедов, С. И. Лукина // Материалы ХШ Всероссийского форума молодых ученых и студентов «Конкурентоспособность регионов и субъектов хозяйствования в условиях преодоления кризиса», Екатеринбург, 2010. - Ч. 4. - 0,06 п. л. (доля соискателя 0,02 п. л.)

10. Магомедов, Г. О. Влияние рецептурных компонентов на качество и сохранение свежести кексов [Текст] / Г. О. Магомедов, С. И. Лукина, X. А. Исраилова // Сборник материалов Ш Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания». Том Ш: Качество. Экономика Образование. - Челябинск: Изд. Центр ЮУрГУ, 2010. - 0,18 п. л. (доля соискателя 0,06 п. л.)

11. Магомедов, Г. О. Влияние рецептурных компонентов на реологические и физико-химические свойства жировой начинки [Текст] / Г. О. Магомедов, С. И. Луки-па, X. А. Исраилова, А. А. Журавлев, А. А. Шевченко // Материалы IV международной научно-практической конференции «Инновационные направления в пищевых технологиях», Пятигорск, 2010. - 0,18 п. л. (доля соискателя 0,04 п. л.)

12. Магомедов, Г. О. Влияние способов подготовки нута и влажности теста на качество сдобно-сбивного печенья [Текст] / Г. О. Магомедов, С. И. Лукина, X. А. Исраилова // Материалы восьмой Международной конференции «Кондитерские изделия XXI». - М.: Пищепромиздат, 2011. - 0,30 п. л. (доля соискателя 0,10 п. л.)

13. Магомедов, Г. О. Влияние технологических факторов иа аромат кексов [Текст] / Г. О. Магомедов, С. И. Лукина, X. А. Исраилова, А. С. Аносова // Сборник тезисов докладов XI Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии», Казань, 2010. - Ч. 1. - 0,06 п. л. (доля соискателя 0,02 п. л.)

14. Магомедов, Г. О. Исследование содержания аромагобразующих веществ в кексах [Текст] / Г. О. Магомедов, С. И. Лукина, X. А. Исраилова// Сборник научных трудов XI Межрегиональной научно-практической конференции «Современное хлебопекарное производство: перспективы развития», Екатеринбург, 2010. -0,18 п. л. (доля соискателя 0,06 п. л.)

15. Магомедов, Г. О. Нут в технологии кексов[Текст] / Г. О. Магомедов, А. Я. Олейникова, С. И. Лукина, X. А. Исраилова // Материалы Международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века», Краснодар, 2009. - 0,06 п. л. (доля соискателя 0,02 п. л.)

16. Магомедов, Г. О. Прогрессивная технология кексов [Текст] / Г. О. Магомедов, А. Я. Олейникова, С. И. Лукина, X. А. Исраилова, А. А. Журавлев // Материалы XI Всероссийского Конгресса диетологов и нугрициологов «Питание и здоровье», Москва, 2009. - 0,12 п. л. (доля соискателя 0,03 п. л.)

17. Магомедов, Г. О. Порошкообразный полуфабрикат черемши: получение и свойства [Текст] / Г. О. Магомедов, X. А. Исраилова, С. И. Лукина, В. В. Ткач // Материалы II Международной научно-технической конференции «Новое в технике и технологии пищевых производств», Воронеж, 2010.- Воронеж: ВГТА. - 0,18 п. л. (доля соискателя 0,05 п. л.)

Изобретения

18. Пат. № 2412597 РФ. Способ производства кекса повышенной пищевой ценности [Текст] / Г.О. Магомедов, А.Я. Олейникова, С.И. Лукина, Х.А. Исраилова, A.C. Аносова; Заявл. 15.11.2009; Опубл. 27.02.2011, Бюл. № 6. (доля соискателя 20 %)

Сокращения, принятые в работе

АК - аминокислота

АОВ -ароматобразующие вещества

БГКП - бактерии группы кишечной палочки

БЦ - биологическая ценность

КМАФАнМ - количество мезофильных аэробных

и факультативных анаэробных микроорганизмов

МКИ - мучные кондитерские изделия

МСЦ - молоко сухое цельное

ПВ - пищевые волокна

ПН - полуфабрикат га нута

ПНЖК - полиненасыщенные жирные кислоты

ППЧ - порошкообразный полуфабрикат черемши

ПФЭ - полный факторный эксперимент РГФ - равновесная газовая фаза СПК - сухая пшеничная клейковина ТД - техническая документация ТХМКП - кафедра Технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств

ЭЦ-энергетическая ценность ЯП - яичный порошок

Подписано в печать 15.11.2011. Формат 60x84 1/16 Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 289

ФГБОУВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (ФГБОУВПО «ВГУИТ») Отдел полиграфии ФГБОУВПО «ВГУИТ» Адрес университета и отдела полиграфии: 394036, Воронеж, пр. Революции, 19

61 12-5/1576

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования Воронежский государственный университет инженерных технологий

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СБИВНЫХ МУЧНЫХ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ ПОВЫШЕННОЙ ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТИ

Специальность: 05.18.01 «Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства»

Исраилова Хава Аднановна

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Магомедов Г.О.

Воронеж-2011

СОДЕРЖАНИЕ

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

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ............7

1.1 Концепция здорового питания. Функциональные пищевые ингредиенты в производстве пищевых продуктов............................7

1.2 Анализ технологий и ассортимента традиционных мучных кондитерских изделий. Роль рецептурных компонентов

в формировании структуры теста................................................13

1.3 Современное состояние и перспективы производства

мучных кондитерских изделий повышенной пищевой ценности..........21

1.4 Нетрадиционное сырье растительного происхождения

в производстве мучных кондитерских изделий..............................23

1.5 Обоснование выбранного направления, цель и задачи исследования..........................................................................28

ГЛАВА 2. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ..........................................................................32

2.1 Объекты и методы исследования.................................................32

2.2 Экспериментальные установки и методики получения полуфабрикатов.....................................................................37

2.3 Методы оценки свойств полуфабрикатов и качества изделий............47

2.3.1 Методы исследования свойств полуфабрикатов.......................47

2.3.2 Методы исследования качества изделий.................................48

2.4 Методы математической обработки экспериментальных данных........54

2.5 Обоснование выбора рецептурных компонентов. Их химический состав и свойства....................................................................55

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПРИГОТОВЛЕНИЯ И РЕЦЕПТУРЫ

КЕКСОВ НА ОСНОВЕ ПОЛУФАБРИКАТА ИЗ НУТА...........................62

3.1 Получение полуфабриката из нута и оценка его показателей

качества.................................................................................63

3.2 Влияние дозировки полуфабриката из нута на свойства теста и качество кексов, приготовленных путем механического разрыхления теста под давлением...............................................65

3.3 Влияние дозировки сухой пшеничной клейковины и сухого молока на свойства теста и качество кексов на основе полуфабриката из нута......................... ....................................70

3.4 Исследование свойств теста и качества изделий в зависимости

от параметров сбивания полуфабриката.......................................75

3.5 Разработка оптимального рецептурного состава кекса.......................76

3.6 Изменение показателей качества изделий в процессе хранения.........92

3.7 Расчет пищевой и биологической ценности кекса «Восточный»..........96

3.8 Разработка функциональной и аппаратурно-технологической

схемы производства кекса повышенной пищевой ценности................99

ГЛАВА 4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ СДОБНО-СБИВНОГО ПЕЧЕНЬЯ УЛУЧШЕННОЙ ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТИ...........................104

4.1 Влияние способа подготовки нута и влажности теста

на показатели качества сдобно-сбивного печенья............................104

4.2 Исследование свойств теста в зависимости от технологических режимов сбивания полуфабрикатов.............................................109

4.3 Оптимизация параметров сбивания теста для сдобно-сбивного печенья, приготовленного на основе нутовой и кукурузной муки.......111

4.4 Изменение показателей качества печенья в процессе хранения.........119

4.5 Расчет пищевой ценности печенья «Бим-бом»..............................123

4.6 Разработка функциональной и аппаратурно-технологической схемы производства сдобно-сбивного печенья улучшенной

пищевой ценности..................................................................125

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА АССОРТИМЕНТА СБИВНОГО ПЕЧЕНЬЯ

НА ОСНОВЕ НУТОВОЙ И КУКУРУЗНОЙ МУКИ..............................129

5.1 Влияние влажности теста на его свойства и показатели качества

сбивного печенья...................................................................129

5.2 Изменение показателей качества изделий при различном соотношении кукурузной и нутовой муки...................................132

5.3 Разработка оптимального рецептурного состава сбивного печенья

с использованием экспериментально-статистического подхода.........134

5.4 Получение порошкообразного полуфабриката дикорастущей черемши и изучение его свойств...............................................148

5.5 Влияние порошкообразного полуфабриката черемши

на показатели качества печенья...................................................153

5.6 Изменение показателей качества изделий в процессе хранения........159

5.7 Разработка начинки для печенья типа «сэндвич» и исследование

ее реологических и физико-химических свойств....................................162

5.8 Расчет пищевой ценности разработанных изделий...........................171

5.9 Разработка функциональной и аппаратурно-технологической

схемы производства печенья повышенной пищевой ценности..........174

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ................................180

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.................................182

ПРИЛОЖЕНИЯ..............................................................................194

ВВЕДЕНИЕ

В последние десятилетия в мире, в том числе и в России, произошли изменения в структуре и количестве потребляемой пищи, свидетельствующие об отходе от основных принципов сбалансированного питания, что привело к недостаточному поступлению в организм биологически активных веществ. Энергетическая потребность организма восполняется в основном за счет углеводов, большей частью представленных простыми сахарами, тогда как содержание пищевых волокон почти в 2 раза ниже оптимальных величин. Снизилась обеспеченность витаминами и минеральными веществами.

В настоящее время большое внимание уделяется здоровому, рациональному питанию, направленному на предупреждение развития многих хронических заболеваний и увеличение продолжительности жизни населения России. Преобразования на рынке пищевых продуктов, происходящие в последние годы в связи с принятием Концепции государственной политики в области здорового питания, в значительной степени изменили традиционные подходы и к группе мучных кондитерских изделий.

Мучные кондитерские изделия (МКИ) представляют собой большую группу высококалорийных пищевых продуктов. Являясь хорошо усваиваемыми продуктами питания с приятным вкусом, они пользуются большой популярностью у населения России, особенно, любимы детьми и подростками. Это дает основание считать их наряду с основными хлебобулочными изделиями продуктами первостепенного значения. Однако пищевая ценность этих продуктов невелика - большинство изделий перегружены легкоусвояемыми углеводами, в дефицитном количестве находятся макро- и микроэлементы, витамины, пищевые волокна. С целью снижения энергетической и повышения пищевой ценности МКИ необходима корректировка их состава и свойств в сторону приближения к требованиям формулы сбалансированного питания.

Значительное количество исследований посвящено использованию нетрадиционного сырья в производстве МКИ повышенной пищевой ценности. Большой теоретический и практический вклад в разработку и совершенствование технологии мучных кондитерских изделий внесли А.Н. Дорохович, С.Я. Корячкина, J1.H. Шатнюк, А.Я. Олейникова, Л.П. Пащенко, Т.В. Санина, Л.И. Кузнецова и другие. Разработкам научных и практических основ сбивных пенообразных систем посвящены труды ученых A.B. Зубченко, Г.О. Ма-гомедова, В.К. Тихомирова и других.

Для наиболее полного удовлетворения потребностей населения в мучных кондитерских изделиях высокого качества необходимо внедрение в производство новейших достижений науки и техники, более совершенных технологических процессов и научно обоснованных, сбалансированных в соответствии с требованиями науки о питании рецептур.

Направление по разработке и внедрению технологий, рационально использующих сырьевые ресурсы, позволяющих вырабатывать мучные кондитерские изделия повышенной пищевой и пониженной энергетической ценности, соответствует современным требованиям науки о рациональном питании и здоровой пище. Изменение химического состава изделий возможно за счет использования нового функционального сырья, что представляет собой серьезное вмешательство в традиционную технологию, требующее глубоких исследований для получения высококачественной конкурентоспособной продукции.

Таким образом, разработка технологии сбивных мучных кондитерских изделий с применением механического способа разрыхления, позволяющей повысить эффективность производства, рационально использовать сырьевую базу, улучшить качество продукции, увеличить пищевую ценность и снизить сахароемкость изделий является актуальной задачей для отечественной пищевой отрасли.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ

1.1 Концепция здорового питания. Функциональные пищевые ингредиенты в производстве пищевых продуктов

В настоящие время на мировом продовольственном рынке находятся в обороте более 100 тыс. различных продуктов питания, представляющих собой в химическом отношении разнообразные комбинации макро- и микро-нутриентов, пищевых добавок и других неалиментарных веществ. Продукты питания являются источником природных компонентов пищи, обладающих не только пищевой ценностью и определенными вкусовыми свойствами, но и способностью регулировать различные функции и реакции организма человека. Это, в свою очередь, является важнейшим фактором сохранения и улучшения здоровья и снижения риска возникновения заболеваний.

Медицинские исследования, проведенные в России, показали, что в последние годы в питании населения наблюдается снижение потребления пищевых источников энергии и белка (особенно у групп населения с низкими доходами). Одновременно выявлено много людей, страдающих ожирением, что является следствием нарушения обмена веществ. Средняя продолжительность жизни сократилась: сегодня у мужчин она составляет 57 лет, у женщин - 72 года. Заметно увеличилось количество «заболеваний пожилого возраста», предпосылки к которым накапливаются в течение всей жизни человека: сердечно-сосудистые заболевания, рак, диабет, инсульт, катаракта и глаукома, остеопороз, некоторые болезни мозга и нервной системы, например болезнь Паркинсона и т.д. Особое беспокойство вызывают сердечнососудистые и онкологические заболевания.

По мнению академика РАМН В. А. Тутельяна, здоровье современного человека в значительной степени определяется характером, уровнем и структурой питания, которые имеют ряд очень серьезных нарушений. Нарушение структуры питания - главный фактор, наносящий непоправимый, на не-

сколько порядков более сильный, чем экологическая загрязненность, урон нашему здоровью. Именно по этой причине у 70 % населения России определяется дефицит витамина С, у 40 % - дефицит (3-каротина и витамина А, почти у трети населения - витаминов В-комплекса, абсолютно у всех - минерала селена.

Кроме дефицита микронутриентов, который затрагивает все слои населения, имеются результаты исследований, указывающие на хронический дефицит белка в питании, особенно, детского и пожилого возраста. Это стало причиной распространения и роста в последние годы алиментарно-зависимых заболеваний уже в детском и подростковом возрасте: рахита и гипотрофии - в 2 раза, анемии - в 1,5 раза, эндокринной патологии среди детей и подростков - в 1,5 раза. За последние 10 лет в 3,3 раза возросла распространенность болезненной системы пищеварения среди школьников, что тоже напрямую связано с дефектами в питании. Ученые установили, что подобные заболевания во многом связаны с несбалансированным питанием, часто зависят от пристрастий в еде отдельного индивидуума. Доказано, что некоторые продукты питания при употреблении их в больших количествах могут влиять на многие жизненно важные функции организма и в совокупности с вредными привычками, наследственной предрасположенностью и экологическим неблагополучием способствовать возникновению заболеваний.

Основой рационального питания является оптимальное соотношение компонентов пищи. Известно около 60 пищевых веществ, нуждающихся в сбалансированности. По формуле сбалансированного питания соотношение между белками, жирами и углеводами зависит от возраста, пола, физической активности и колеблется от 1:1:4 до 1:1,2:5. В нормах рационального питания продуктам животного происхождения отводится 63 %, растительного - 37 %.

Сбалансированное питание предусматривает наилучшие количественные и качественные взаимоотношения основных пищевых веществ: белков, углеводов, жиров, витаминов и минеральных веществ. Особое значение, по мнению основоположника современных принципов рационального питания

академика А.А. Покровского (1964), имеет сбалансированность эссенциаль-ных веществ: незаменимых аминокислот, жирных кислот, крахмала и Сахаров, взаимосвязи отдельных витаминов между собой и другими компонентами пищи, а также связь и влияние минеральных элементов на проявление биологических свойств в организме других пищевых веществ и их составных частей.

Современной медицинской наукой осуществлен переход от концепции адекватного питании, в которой в основном регламентировались и нормировались макронутриенты - источники жира, энергии, пластического материала (липиды, белки, жиры), к концепции оптимального питания, в которой значительно расширен спектр необходимых для жизнедеятельности организма пищевых веществ и других минорных компонентов [41].

В рамках развития концепции оптимального питания сформировалось новое направление науки о питании - концепция функционального питания, которая включает разработку теоретических основ производства, реализации и потребления функциональных продуктов. В развитых странах сектор функциональных продуктов и напитков имеет первостепенное значение - это наиболее удобная, естественная форма внесения и обогащения организма человека микронутриентами: витаминами, минеральными веществами, микроэлементами и другими компонентами, например, полифенолами, источником которых служат фрукты, овощи, ягоды и т. д.

Ключевой составляющей концепции здорового питания стало новое научно-прикладное направление, возникшее в 1989 г. в Японии на стыке медицинской науки и пищевой биотехнологии. Оно получило официальное название - продукты функционального питания.

Первоначально по классификации японских исследователей основными категориями пищевых функциональных продуктов являлись продукты, содержащие такие физиологически функциональные ингредиенты, как бифидо-бактерии, олигосахариды, пищевые волокна, эйкозапентаеновая кислота [25]. В последующем в данный перечень были включены также витамины, минеральные вещества, полиненасыщенные жирные кислоты, молочнокислые и др.

бактерии, сахароспирты, холины, аминокислоты, протеины, пептиды, спирты, органические кислоты, гликозиды, изопреноиды, антиоксиданты [2].

Существующая норма физиологических потребностей в пищевых веществах, энергии и рекомендуемых нормах потребления продуктов питания для различных групп населения разработаны коллективом ученых под руководством Института питания РАМН. Предложены ориентировочные размеры потребления пищевых продуктов в среднем на душу населения [70]. Установлено, что пищевой продукт может быть отнесен к разряду функциональных, если содержание в нем функционального ингредиента составляет 10-50 % (в среднем 30 %) от суточной потребности.

Выделяют три основные категории в группе традиционных функциональных пищевых продуктов:

1 - традиционные продукты, содержащие в нативном виде значительные количества физиологически активных макро- и микронутриентов;

2 - традиционные продукты, в которых технологически понижено содержание вредных для здоровья компонентов;

3 - традиционные продукты, дополнительно обогащенные функциональными ингредиентами путем введения в продукт препаратов биологически активных добавок.

Мировой рынок функциональных продуктов интенсивно развивается, ежегодно увеличиваясь на 15-20 %. О популярности этих продуктов в европейских странах, США, Японии свидетельствует статистика качественных изменений продовольственного рынка. Сегодня мировой рынок продаж функциональных продуктов превышает 50 млрд. долл. По официальным данным, почти 40 % рынка функциональных продуктов принадлежит США, где ежегодно из федерального бюджета выделяются миллионы долларов на дотацию для обогащения пищевых продуктов натуральными биологически активными добавками. В Японии рынок функционального питания оценивается в 8-9 млрд. долл. в год, а его произв�