автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Разработка технологии сухих диабетических продуктов из клубней топинамбура

На правах рукописи

БАРАНОВА Алла Геннадьевна Г/

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СУХИХ ДИАБЕТИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ ИЗ КЛУБНЕЙ ТОПИНАМБУРА

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

17 да ть

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005570116

Краснодар-2015

005570116

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный технологический университет» (ФГБОУ ВПО «КубГТУ»)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Зайко Галина Михайловна Официальные оппоненты: Родионова Людмила Яковлевна,

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

Кургузова Ксения Сергеевна,

кандидат технических наук, заместитель директора комбината школьного питания № 1, г. Краснодар

Ведущая организация: ФГБНУ «Краснодарский

научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции»

Защита состоится 2 июля в 13 — часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-248.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» и на сайте www.kubstu.ru.

Автореферат разослан 1 июня 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. техн. наук, доцент

В.В. Гончар

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1 Актуальность темы. Сахарный диабет - группа эндокринных заболеваний, характеризующихся хроническим течением и нарушением всех видов обмена веществ: углеводного, жирового, белкового, минерального и водно-солевого. Причины заболевания: генетическая предрасположенность, ожирение, недостаточная физическая активность или неправильное питание с употреблением большого количества жиров и простых углеводов.

Приоритетным направлением в профилактике и лечении людей больных сахарным диабетом является специализированное питание диабетическими продуктами с натуральными пищевыми добавками. Для этих целей могут быть использованы клубни топинамбура, районированного на территории Краснодарского края. Они содержат ценные для диабетиков нутриен-ты, одним из которых является инулин, способный расщепляться в организме до фруктозы, которая не вызывает повышения содержания сахара в крови. Клубни топинамбура также содержат структурные полисахариды - протопектин, растворимый пектин, целлюлозу и гемицеллюлозу; полноценный белок; макро- и микроэлементы: фосфор, калий, кальций, кремний; витамины: С, Вь В2, РР, каротин. Учитывая, что одной из важнейших проблем длительного использования клубней топинамбура в питании является хранение, наиболее перспективным является разработка рецептур и технологии сухих диабетических продуктов из него. В условиях малых предприятий и специализированных овощных цехов представляет интерес организация малотоннажных производств сухих полуфабрикатов получаемых из клубней топинамбура и предназначенных для использования в рецептурах диабетических продуктов питания. В связи с этим разработка сухих диабетических продуктов питания является актуальной.

Работа выполнена в рамках НИР кафедры общественного питания и сервиса ФГБОУ ВПО «КубГТУ» «Совершенствование технологии продуктов детского, функционального и общественного питания» (№ 01.2011.52072).

1.2 Цель работы. Теоретическое обоснование и разработка технологии сухих диабетических продуктов питания из клубней топинамбура.

1.3 Основные задачи исследований. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- изучение и систематизация отечественной и зарубежной научно-технической литературы и патентной информации по теме исследований;

- проведение маркетинговых исследований рынка специализированных продуктов питания для больных сахарным диабетом;

- обоснование выбора сырья для получения диабетических продуктов;

- разработка технологических режимов получения муки из клубней топинамбура с использованием пароконвектомата;

- исследование качества и хранения муки, полученной из клубней топинамбура, разработка технических условий и технологической инструкции;

- разработка научно-обоснованных рецептур и технологии сухих диабетических продуктов питания на основе топинамбура;

- определение потребительских свойств разработанных диабетических продуктов питания;

- исследование пищевой и энергетической ценности диабетических продуктов питания;

- установление сроков хранения диабетических продуктов питания;

- разработка комплекта технической документации на производство диабетических продуктов питания, разработка технических условий и технологической инструкции;

- расчет экономической эффективности от внедрения и реализации разработанных рецептур и технологии.

1.4 Научная новизна. Впервые теоретически обоснованы и подтверждены в экспериментальных условиях технологические режимы получения сухих полуфабрикатов из клубней топинамбура, позволяющие снизить энергетические затраты на сушку и последующее измельчение сырья, получить готовый продукт высокого качества. Установлено, что применение в технологической схеме универсальной плодо-моечной машины, которая наряду с мойкой и полировкой сырья значительно снижает его микробиологическую обсемененность, позволяет исключить операцию «очистка сырья», что приводит к снижению трудоемкости процесса и экономному расходованию сырья. Впервые доказана перспективность использования пароконвектомата в получении сухих полуфабрикатов из клубней топинамбура, гарантирующая получение высококачественного продукта. Получены новые сведения о хи-

мическом составе и установлены сроки безопасного хранения сухих полуфабрикатов в зависимости от формы нарезки клубней топинамбура перед сушкой. Научно обоснованы оптимальные дозировки муки, полученной из клубней топинамбура, при производстве продуктов питания для диабетиков и выявлена эффективность добавления муки в состав диабетических продуктов питания позволяющая снизить энергетическую ценность.

1.5 Практическая значимость. Разработана технология сухих полуфабрикатов из клубней топинамбура для использования в составе диабетических продуктов питания и комплект технической документации: ТУ 9293401-02067862-2015 и ТИ 9293-401-02067862-2015. Разработаны рецептуры и определены сроки хранения специализированных продуктов питания для людей больных сахарным диабетом с использованием муки, полученной из клубней топинамбура и комплект технической документации, включающий ТУ 9197-400-02067862-2015 и ТИ 9197-400-02067862-2015. Теоретические положения работы использованы в учебном процессе по дисциплине «Технология продуктов функционального питания» по направлениям 19.03.04 и 19.04.04 - Технология продукции и организация общественного питания.

1.6 Реализация результатов исследований. Результаты выполненных исследований апробированы в условиях промышленного производства на предприятии «НИВА» ЗАО фирмы «Агрокомплекс». Рассчитанный экономический эффект от реализации диабетических продуктов составит от 1064 до 1431 руб. на 100 кг готовой продукции.

1.7 Апробация работы. Материалы диссертации доложены, обсуждены и одобрены на научном семинаре кафедры общественного питания и сервиса, 2015 г.; на I Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой и перерабатывающей промышленности» (г. Краснодар, 2012); на Всероссийской научно-практической конференции «Инновации в развитии сферы общественного питания» (г. Красноярск, 2013); на I Международной научно-практической конференции, посвященной 30-летию кафедры технологии и организации питания ГБОУ ВПО КубГТУ, 19-21 сентября 2014 г. «Инновации в индустрии питания и сервисе» (г. Краснодар, 2014); на Международной научно-практической интернет - конференции «Инновационные технологии переработки сырья животного происхож-

дения» (г. Краснодар, 2015); на Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и наука: проспект Свободный», посвященной 70-летию Великой Победы, (г. Красноярск, 2015).

1.8 Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 12 научных работ, в том числе - 4 научные статьи - в журналах, рекомендуемых ВАК при Минобрнауки России, 6 материалов конференций, получен патент РФ на полезную модель и свидетельство о регистрации базы данных.

1.9 Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора источников информации, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложения. Основная часть работы изложена на 140 страницах компьютерного текста, включает 40 таблиц и 22 рисунка. Список литературных источников включает 169 наименований, в том числе 21 - иностранных авторов.

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Объекты исследований. В качестве объектов исследований использовали клубни топинамбура сортов «Интерес», «Новость ВИРа», «Скороспелка», районированных на территории Краснодарского края и Республики Адыгея, урожаев 2011-2013 годов; сухие полуфабрикаты, полученные из клубней топинамбура; разработанные специализированные продукты.

2.2 Методы исследований. В работе применяли как общепринятые, так и специальные методы исследований качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий. Содержание редуцирующих веществ, общего сахара и инулина определяли гексанцианоферратным методом. Содержание фруктозы и других кетосахаров - методом Мак-Рери и Слаттери; содержание пектиновых веществ - объемным методом; аналитические характеристики пектина - методом кондуктометрического титрования; массовую долю клетчатки - методом Кюршнера и Ганека; минеральный состав - методом капиллярного электрофореза на приборе «Капель 103 Р». Органолептическую оценку проводили на основе описательного и профильного методов оценки качества готовых изделий с использованием балльной оценки. Статистическую достоверность ре-

зультатов исследований оценивали с использованием пакетов прикладных компьютерных программ Microsoft Excel - 2007 и Statsoft Statistica 6.0.

3 ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Анализ структуры заболеваний населения Краснодарского края.

Выявлено, что за 2013 год на болезни эндокринной системы населения Краснодарского края приходится до 20,5 % от общего количества болезней.

Как видно из рисунка 1 в структуре заболеваний эндокринной системы удельный вес сахарного диабета значительно выше, чем у остальных форм болезней этого класса. Известно, что инсулиннезависимый сахарный диабет II типа представляет собой нарушение углеводного обмена, вследствие не рационального питания. Особая роль в коррекции питания больных сахарным диабетом отводится диабетическим пищевым продуктам. Учитывая это, на следующем этапе выявляли сегмент рынка пищевых продуктов для диабетиков.

3.2 Проведение маркетинговых исследований рынка специализированных продуктов питания больных сахарным диабетом.

Важнейшую роль в комплексе лечебных мероприятий при сахарном диабете II типа играет диетотерапия. Учитывая это, было проведено маркетинговое исследование посредством анкетирования среди больных сахарным диабетом, находящихся на амбулаторном и стационарном лечении в Краевой клинической больнице г. Краснодара. На рисунке 2 показаны потребительские предпочтения диабетиков специализированных продуктов питания на завтрак. Большая часть респондентов отдала предпочтение продуктам быстрого приготовления не требующим варки, в т.ч. кашам - 29 %, кондитерским изделиям - 24 %, мучным изделиям - 19 %, изделиям из творога - 14 %, горячим кофейным напиткам - 9 %, прочим - 5 %.

Рисунок 1 - Удельный вес болезней эндокринной системы: 1 - сахарный диабет; 2 — хронический лимфоцитарный те-реодонит; 3 - нетоксический узловой зоб; 4 - простой не-уточненный зоб; 5 - тиреотоксикоз с зобом и без него; 6 — врожденный и приобретенный гипотериоз; 7 — прочие

Как видно из диаграммы максимальная доля приходится на продукты быстрого приготовления, в т.ч. каши. На отечественном рынке 70 % данных продуктов ^^^ : Ъ \ \ ЖшШ питания представлены импортными производителями. Организация производства ^^^^ каш с использованием, в качестве рецеп-

турных компонентов доступного отечественного сырья и, прежде всего, сырья растительного происхождения, является перспективной.

3.3 Обоснование выбора сырья. На основании анализа научной литературы выявлены пищевые нутриенты особо ценные для диабетиков: инулин, пектиновые вещества, клетчатка, витамины, макро- и микроэлементы. Достаточное их содержание способно улучшить состояние людей страдающих сахарным диабетом. С учетом этого исследован химический состав клубней топинамбура, таблица 1. Таблица 1 - Химический состав клубней топинамбура

Рисунок 2 - Диаграмма потребительских предпочтений: 1 — продукты быстрого приготовления; 2 - кондитерские изделия; 3 - мучные изделия; 4 - изделия из творога; 5 - горячие напитки; 6 - прочее

Наименование показателя Значение показателя

«Новость ВИРа» «Скороспелка» «Интерес»

Содержание сухих веществ, % 19,73 18,79 27,6

Зола, % 2,78 2,74 1,78

Общий сахар, %, на сырую массу 10,73 9,87 11,82

Массовая доля инулина, % 5,68 5,20 6,20

Сумма пектиновых веществ, % 1,70 1,74 1,84

Массовая доля клетчатки, % 4,26 4,27 4,28

Витамины, мг %

С 9,25 9,31 9,74

в, 0,90 1,05 1,26

в2 5,88 5,73 5,94

Минеральные вещества, мг %

К 158,66 158,04 158,73

Са 43,09 40,98 45,04

Мп 30,77 30,92 31,03

Мё 43,98 40,74 45,07

Выявлено, что наибольшее содержание сухих веществ, инулина и пектиновых веществ содержится в топинамбуре сорта «Интерес».

С целью обоснования выбора крупяного сырья для производства диабетических каш, исследовали химический состав муки из различного сырья, таблица 2. Одним из главных факторов в выборе муки является минимальное содержание крахмала. Чем меньше становятся частицы крахмала при измельчении крахмалсодержащего продукта, тем проще он будет расщепляться впоследствии, что приведет к повышению гликемического индекса.

Таблица 2 - Химический состав муки, полученной из различных круп

Массовая доля, % Мука овсяная диетическая Мука гречневая диетическая Мука рисовая Мука кукурузная

Белок 13,0 13,6 7,4 7,2

Жир 6,8 1,2 0,6 1,5

НЖК 1,1 0,2 0,2 0,2

Крахмал 63,5 70,2 79,1 70,6

Углеводы 64,9 71,9 80,2 72,1

Пищевые волокна 4,5 2,8 2,3 4,4

Учитывая, что мука овсяная диетическая и мука гречневая диетическая содержат меньшее количество крахмала - 63,5 % и 70,2 % соответственно, при этом для них характерно более высокое содержание пищевых волокон -4,5 % и 2,8 %, данное сырье является перспективным для производства специализированных продуктов питания.

Таким образом, клубни топинамбура сорта «Интерес» могут являться ценным сырьем для создания натуральной добавки и компонентом каш из овсяной и гречневой муки диабетического назначения, в связи с чем, следующим этапом исследования явилась разработка технологических режимов переработки клубней топинамбура.

3.4 Разработка технологических режимов получения муки из клубней топинамбура. Клубни топинамбура имеют ограниченные сроки хранения за счет тонкого кожного покрова, поэтому быстро вянут, легко обсеменяются микроорганизмами. Нами предложена переработка клубней топинамбура, с целью сохранения полезных веществ, методом сушки.

При разработке оптимальных параметров сушки для получения муки из клубней топинамбура белого цвета использовали программируемый паро-

конвектомат. Данный способ имеет ряд преимуществ: мгновенный прогрев сырья до температуры инактивации полифенолоксидазы, интенсификация процесса влагоудаления, ликвидация перегрева продукта. Каждый сорт клубней топинамбура исследовали в очищенном и неочищенном виде.

Очищенные и неочищенные образцы клубней топинамбура нарезали, укладывали на перфорированные гастроемкости в один слой и помещали в пароконвектомат при различных температурах. Отмечали начальную массу продукта, а затем через каждые 20 минут взвешивали образцы при установленной скорости воздуха 7 м/с. Эксперимент заканчивали после того, как прекращалась убыль продукта и наступало состояние близкое к равновесному.

На рисунке 3 показано изменение времени сушки в зависимости от температуры. По полученным данным построены графики сушки для трех сортов клубней топинамбура, на которых показана зависимость влагосодер-жания материала и, %, от времени т, с. (рисунок 4).

В диапазоне температур от 50 °С до 70 °С время сушки составляет от 375 до 200 минут, цвет высушенных образцов сохраняется белым. При температурах 75 °С, 80 °С, 85 °С время сушки сокращается. Изучены кинетические закономерности процесса сушки клубней топинамбура отдельно для каждого сорта.

Для определения скорости сушки N. кг/кгхс использовали кривую сушки, пользуясь методом графического дифференцирования. Для этого находили тангенс угла наклона касательной, проведенной к кривой сушки для заданного влагосодержания, и получили зависимость N = Г (и), (рисунок 5).

Выявлено что, с точки зрения снижения энергетических затрат на сушку следует отдать предпочтение клубням топинамбура сорта «Интерес»,

400

350 4

I

s S 300 -

s 2ЬО -

и

Э 200 -

о

к 150 -

S

к о. 100 -

га

50 -

о -L

- 2 ■ 3

50 55 60 65 70 75 80 85 Температура сушки, °С Рисунок 3 - Изменение времени сушки измельченных полуфабрикатов клубней топинамбура: I - «Интерес»; 2 - «Новость ВИРа»; 3 — «Скороспелка»

и, % т, с

Рисунок 4 - Кривые сушки измель- Рисунок 5 - Скорость сушки измельченных клубней топинамбура сортов: ченных клубней топинамбура сор-1 - «Новость ВИРа»; 2 - «Скороспел- тов: 1 - «Новость ВИРа»; 2 - «Скока»; 3 - «Интерес» роспелка»; 3 - «Интерес» т.к. количество связанной влаги и продолжительность сушки во втором периоде значительно меньше.

С целью определения оптимальной формы нарезки сырья перед процессом сушки очищенные и неочищенные клубни выбранного сорта «Интерес» нарезали на овощерезательной машине разными способами: на кубики размером 10x10x10 мм, на пластины толщиной 2 мм и 3 мм, стружкой толщиной 2 мм и 3 мм. Органолептические показатели высушенного сырья, различных форм нарезки при выбранных ранее режимах сушки представлены в таблице 3, показатели очищенных и неочищенных образцов идентичны. Таблица 3 - Органолептические показатели сухих полуфабрикатов,

полученных из клубней топинамбура сорта «Интерес»

Показатель Вид нарезки клубней топинамбура

кубики 10x10x10 мм пластины 2 мм пластины 3 мм стружка 2 мм стружка 3 мм

Время сушки, мин

200 130 140 135 145

Цвет белый с желтыми краями белый белый белый со светло коричневыми краями белый со светло коричневыми краями

Вкус сладкий натуральный без постороннего привкуса

Запах свойственный топинамбуру

Из приведенных в таблицы 3 данных видно, что по органолептическим показателям и по времени сушки перспективной формой нарезки являются пластины толщиной 2 мм. Далее определяли энергетические затраты и время измельчения высушенных клубней топинамбура различных форм нарезки на фаринографе фирмы Brabender с насадкой Hardness tester при рабочем зазоре 0,5 ед.пр. Фракционный состав определяли путем сортировки проб на рассеве - анализаторе PJ1 - 3 с набором сит, позволяющим извлекать продукты различной крупности в диапазоне от 280 мкм до 0,8 мм. Анализ полученных данных показал, что в процессе диспергирования высушенных образцов топинамбура образуются преимущественно крупнодисперсные фракции в диапазоне крупности от 0,59 до 0,73 мм, доля которых составляет до 59 %. Модуль крупности составил от 0,3 до 0,5 мм, время измельчения от 10,6 до 15,9 с, энергетические затраты на измельчение от 1351,20 Нм до 1599,87 Нм. Таким образом, лучшей формой нарезки являются пластины толщиной 2 мм, как с точки зрения органолептических показателей и времени сушки, так и по минимальным энергетическим затратам - 1351,20 Нм и по времени измельчения - 10,6 с. Муку исследовали на гигроскопичность высушиванием. Гигроскопичность составила 4,64 %, то есть, продукт, полученный после сушки, является легкодиспергируемым, но с высокой гигроскопичностью. При производстве специализированных продуктов питания из клубней топинамбура для людей больных сахарным диабетом необходимо сохранение защитных нутриентов - пектина, клетчатки, инулина, витаминов, макро-, микроэлементов, поэтому было исследовано содержание этих веществ в муке, полученной из очищенных и неочищенных клубней топинамбура (таблица 4). Таблица 4 - Содержание пищевых компонентов в муке, полученной

из клубней топинамбура

Наименование компонентов Содержание компонентов

мука из очищенных клубней топинамбура мука из неочищенных клубней топинамбура

Белки, % 9,5 9,9

Жиры, % 0,5 0,5

Углеводы, % 69,5 70,0

в т.ч. инулин, % 20,45 39,2

Клетчатка, % 2,8 3,5

Пектин, % 12,2 13,5

Окончание таблицы 4

Наименование компонентов Содержание компонентов

мука из очищенных клубней топинамбура мука из неочищенных клубней топинамбура

Витамины, мг %

С 12,58 12,64

В, 0,83 0,83

в2 3,34 3,36

Минеральные вещества, мг %

К 118,30 300,29

Са 165,87 187,03

Ре 7,03 10,32

Установлено, что наиболее ценной является мука из неочищенных клубней топинамбура, поэтому нами разработана технология производства муки, в которой отсутствует операция очистки клубней от кожицы, обеспечивающая не только безотходное производство и уменьшение потерь сырья, но и попадание в конечный продукт большого количества пищевых нутриентов, находящихся в подкожном слое клубней топинамбура. На основании проведенных исследований для производства диабетических продуктов питания могут быть использованы следующие высушенные полуфабрикаты из клубней топинамбура: измельченный полуфабрикат (мука), пластины толщиной 2 мм (чипсы), кубики 10x10x10 мм, стружка - 2 мм. Использование в рецептурах диабетических продуктов измельченного полуфабриката показано ниже, остальные полуфабрикаты могут быть применены в рецептурах супов, соусов, запеканок, фаршевых изделий, сладких блюд и др.

Схема технологической линии производства муки из клубней топинамбура приведена на рисунке 6.

1 2 3 14 '5 67518193

Рисунок 6 - Схема технологической линии производства муки из клубней топинамбура: 1 - конвейер питатель; 2 - универсальная плодомоеч-ная машина; 3 - конвейер инспекционный роликовый; 4 - овощереза-тельная машина; 5 - тележка; 6 - тележка пароконвектомата; 7 - паро-конвектомат; 8 - мельница; 9 - дозатор-упаковщик

и

Из овощехранилища клубни топинамбура по конвейеру питателю (1) поступают в универсальную плодо-моечную машину (2), которая наряду с мойкой и полировкой сырья значительно снижает его микробиологическую обсемененность, что дало основание исключить из технологической схемы операцию «очистка» сырья, далее клубни инспектируются (3). Подготовленные клубни топинамбура поступают по конвейеру питателю (1) в овощереза-тельную машину (4), где в зависимости от вида полуфабриката нарезаются. Нарезанные клубни топинамбура попадают в накопительные тележки (5), после чего раскладываются на противни тележки пароконвектомата (6), подготовленные тележки поступают в пароконвектомат (7), в котором подвергаются сушке. Высушенные и охлажденные (5) полуфабрикаты из клубней топинамбура, в зависимости от использования могут подвергаться измельчению на мельнице. Полученные полуфабрикаты поступают на дозатор-упаковщик (9), где их расфасовывают в герметичную упаковку.

3.5 Исследование сроков безопасного хранения муки, полученной из клубней топинамбура. Для определения сроков безопасного хранения муки проводили микробиологический контроль в течение 18 месяцев (таблица 5). Проведенные исследования позволили установить, что муку целесообразно хранить при температуре 18 °С и относительной влажности воздуха 75 % в мешках из термосварных полимерных материалов массой не более 15 кг. При этом срок безопасного хранения составляет 15 месяцев. Таблица 5 - Микробиологические показатели муки, полученной из клубней

топинамбура

Наименование показателя Количество, шт Допустимое значение по СанПиН 2.3.2.1078 (индекс 1.6.2.4)

Количество мезофильных аэробных и факультативно анаэробных организмов, КОЕ/г, не более 50 2104

Масса продукта (г), в которой не допускается БГКП (колифор-мы) не обнаружено 0,01

В. сегеиз, КОЕ/г, не более не обнаружено 1103

Патогенные (в том числе сальмонеллы) не обнаружено 25

Плесени, КОЕ/г, не более 8 5-10^

Целью дальнейших исследований является разработка рецептур продуктов для питания людей больных сахарным диабетом с использованием муки из высушенных клубней топинамбура.

3.6 Разработка научно-обоснованных рецептур и технологии сухих диабетических продуктов на основе топинамбура. С целью определения оптимальной дозировки муки из клубней топинамбура, готовили опытные образцы каш с заменой в контрольных рецептурах гречневой и овсяной муки на 5, 10, 15, 20 и 25 % мукой из клубней топинамбура. Полученные образцы оценивали по органолептическим показателям дегустационной комиссией по пятибалльной шкале. В качестве контроля были взяты рецептуры каш овсяной «Ясно солнышко» и гречневой «Nestle». Результаты дегустационной оценки приведены на рисунке 7.

а) б)

Внешний вид

Консистенция

Запах

Внешний вид

Консистенция

-Ф-5% 10%

15% -Х-20%

—Ж—25% _а_ Контроль

Рисунок 7 - Профили дегустационной оценки каши овсяной с

топинамбуром (а) и каши гречневой с топинамбуром (б)

При дегустационной оценке каши овсяной было определено, что при дозировке от 10 до 20 % муки из клубней топинамбура органолептические показатели готового блюда остаются высокими. Ясно выраженные органолептические показатели продукт приобретает при дозировке муки - 20 %, большее добавление муки приводит к их ухудшению: вкус и запах становятся слабо выраженными, компоненты, предусмотренные рецептурой, неравномерно распределяются по всей массе. При дегустационной оценке каши

гречневой определено, что оптимальные органолептические показатели изделий достигаются при дозировке муки из клубней топинамбура от 10 до 15 %.

Таким образом, оптимальная дозировка муки из клубней топинамбура в каше овсяной - 20 %, в каше гречневой - 15 %. На основании проведенных исследований были составлены рецептуры каш с использованием муки из клубней топинамбура - каша овсяная и каша гречневая. Рецептуры (таблица 6) приведены в расчете на разовую норму потребления. Разовая норма потребления составляет 50 г, разведенная в 130 мл3 горячей воды.

Таблица 6 - Рецептуры каш на разовую норму потребления

Наименование компонентов Содержание компонентов, г

каша овсяная с топинамбуром каша гречневая с топинамбуром

Мука из топинамбура 10 7,5

Мука гречневая - 29,5

Мука овсяная 27 -

Молоко сухое 12,5 12,5

Соль 0,1 0,1

Цикломат 0,4 0,4

Технологический процесс производства каш заключается в подготовке сырья, дозировании, смешивании, фасовке и упаковке.

3.7 Определение потребительских свойств разработанных диабетических продуктов питания. В таблице 7 приведены данные, характеризующие химический состав и показатели качества разработанных диабетических продуктов питания.

Таблица 7 - Химический состав и показатели качества каш с добавлением

муки, полученной из клубней топинамбура

Наименование показателя Значение показателя

с гречневой мукой с овсяной мукой

«N65116» (контроль) каша гречневая с топинамбуром «Ясно солнышко» (контроль) каша овсяная с топинамбуром

Белки, % 9,2±0,02 11,39±0,02 9,7±0,02 12,54±0,02

Жиры, % 2,2±0,31 0,51±0,02 4,2±0,31 2,81 ±0,02

Углеводы, % 64,2±0,23 45,57±0,11 72,3±0,23 47,97±0,11

в т.ч. инулин, % - 7,44±0,11 - 7,84±0,11

Окончание таблицы 7

Значение показателя

с гречневой мукой с овсяной мукой

показателя «Кевйе» (контроль) каша гречневая с топинамбуром «Ясно солнышко» (контроль) каша овсяная с топинамбуром

Пектин, % 0,1±0,17 3,15±0,17 0,1±0,17 3,32±0,17

Клетчатка, % 0,1±0,17 2,6±0,17 0,1±0,17 2,74±0,17

Витамины, мг %:

В1 - 4,8 - 4,8

в2 0,45 0,96 0,60 1,02

С 3,5 2,22 1,01 2,52

Минеральные вещества, мг %:

Са 25,7 35,54 25,9 37,40

К 100,67 228,21 100,80 240,23

Р 75,89 78,87 75,99 78,32

Содержание в-разработанных кашах инулина, пектина, клетчатки, витаминов, макро- и микроэлементов обуславливает их пищевую ценность и функциональные свойства, а также подтверждает возможность использования в диетическом лечебном и профилактическом питании людей, предрасположенных к заболеванию и больных сахарным диабетом, с целью нормализации их пищевого статуса.

3.8 Определение пищевон и энергетической ценности диабетических продуктов питания. Проведение клинических испытаний.

Оценка пищевой и энергетической ценности разработанных продуктов питания на примере каши овсяной представлена на рисунках 8.

Выявлено, что количество углеводов в каше гречневой с топинамбуром уменьшилось. Энергетическая ценность продукта также на 30 % ниже по сравнению с контрольным образцом.

Анализ представленных на рисунке 8 данных показал, что в каше овсяной с топинамбуром количество углеводов на 24,3 г/100 г продукта меньше, энергетическая ценность на 35 % ниже по сравнению с контрольным образцом.

80i 70605040-

30-20-f 1 О

□ Каша овсяная с топи нам б>ром 9 Контроль

Жиры Углеводы г/100 г

Энергетическая ценность, ккал

Рисунок 8 - Пищевая и энергетическая ценность каши овсяной с топинамбуром

Таким образом, за счет снижения энергетической ценности, большого содержания ценных нутриентов, полного отсутствия в рецептуре сахарозы, разработанные изделия могут быть рекомендованы для диабетического питания, в связи с чем на базе Краевой клинической больницы г. Краснодара проведены клинические испытания.

Определен гликемический индекс каш, приготовленных по разработанной нами рецептуре и технологии. В таблице 8 показана динамика послепи-щевой гликемии у больных сахарным диабетом II типа при потреблении каши овсяной с топинамбуром и без.

Таблица 8 - Динамика послепищевой гликемии у больных сахарным диабетом II типа при употреблении каш с добавлением топинамбура и без (контроль)

Интервал времени после завтрака, мин Значение показателя

каша овсяная «Ясно солнышко» (контроль) каша овсяная с топинамбуром

W, ммоль/л % от исходного уровня W, ммоль/л % от исходного уровня

Натощак 6,5 - 7,29 -

30 9,86 +52,0 9,41 +29,1

60 12,8 +96,9 11,0 +50,9

120 10,8 +66,2 9,4 +28,9

180 8,09 +24,5 8,16 +11,9

Установлено, что уровень глюкозы в крови через 30, 60, 120 минут после потребления каш с топинамбуром повысился в меньшей степени ( в среднем на 29,1 %; 50,9 % и 28,9 % от исходного уровня соответственно), чем после потребления каши без добавления топинамбура (в среднем на 52,0 %; 96,9 % и 66,2 % от исходного уровня соответственно).

Изменение послепищевой гликемии в % от исходного уровня и площади под гликемической кривой у больных сахарным диабетом II типа при потреблении каши гречневой с добавлением топинамбура и без (контроль) представлено на рисунке 9.

а) б)

3 120 Г § шо -

о

2 80 ~

8 60 -§

8 40 -

О

2 20 -н о

чо О 1

04

Рисунок 9 - Изменение послепищевой гликемии (в % от исходного уровня) (а) и площади под гликемической кривой (Б моль/л х мин) (б) у больных сахарным диабетом II типа при потреблении каш с добавлением топинамбура - 1 и без (контроль) - 2

Таким образом, результаты исследования послепищевой гликемической реакции у больных сахарным диабетом II типа показывают достоверно меньшее повышение уровня глюкозы в крови через 30-120 мин.

Результаты клинических испытаний позволяют рекомендовать использование в питании больных сахарным диабетом II типа каши с топинамбуром для уменьшения риска развития сосудистых осложнений при этом заболевании.

3.9 Определение сроков хранения диабетических продукгов питания. В процессе хранения разработанных специализированных продуктов питания бактерии группы кишечных палочек (БГКП) обнаружены не были, а рост мезофильных аэробных и факультативно анаэробных организмов был незначителен; по содержанию токсичных элементов, пестицидов и ради-

онуклидов продукты соответствуют требованиям СанПиН 2.3.2.1078 (таблица^.

Таблица 9 - Содержание токсичных элементов, пестицидов и радионуклидов

в разработанных диабетических продуктах питания

Наименование показателя Допустимый уровень содержания мг/кг (для радионуклидов Бг/кг), не более Содержание в разработанных продуктах питания

Токсичные элементы свинец 0,5 0,08

мышьяк 0,2 -

кадмий 0,03 -

ртуть 0,02 -

Пестициды гексахлорциклогек-сан (альфа-, бета-, гамма- изомеры) 0,5 0,06

ДЦТ и его метаболиты 0,1 0,03

Нитраты 1400 290

Радионуклиды цезий-137 600 50

стронций-90 200 30

Проведенные исследования позволили установить, что срок безопасного хранения разработанных каш при температуре 20-25 °С и относительной влажности воздуха 75% составляет 15 месяцев, что превышает срок хранения традиционных изделий на 3 месяца.

Ожидаемый экономический эффект от реализации сухих диабетических продуктов: каши гречневой с топинамбуром и каши овсяной с топинамбуром составит 1431 руб. и 1064 руб. на 100 кг готовой продукции.

ВЫВОДЫ

1. Маркетинговые исследования рынка специализированных продуктов питания для больных сахарным диабетом показали, что в настоящее время наибольшим спросом пользуются изделия быстрого приготовления с натуральными добавками. При этом 70 % товаров представлены импортными производителями, в связи с чем, организация производства каш быстрого приготовления с использованием местного растительного сырья необходима на территории Краснодарского края.

2. Теоретически обоснована целесообразность использования клубней топинамбура сорта «Интерес» при получении специализированных продуктов питания для больных сахарным диабетом, так как клубни этого сорта содержат наибольшее количество сухих веществ, инулина, пектиновых веществ, витаминов, макро- и микроэлементов.

3. Экспериментально доказано, что формой нарезки клубней топинамбура, позволяющей получить высушенный продукт с лучшими органолепти-ческими показателями и снизить энергетические затраты при его измельчении, является нарезка топинамбура пластинами толщиной 2 мм.

4. Показано, что применение в технологической схеме универсальной плодо-моечной машины, которая наряду с мойкой и полировкой сырья значительно снижает его микробиологическую обсемененность, позволяет исключить операцию «очистка сырья», что приводит к снижению трудоемкости процесса и экономному расходованию сырья.

5. Обоснованы технологические режимы производства высушенных полуфабрикатов из клубней топинамбура с применением прграммируемого пароконвектомата: оптимальная температура сушки 70 °С, скорость воздуха 7 м/с, продолжительность - 130 минут.

6. Исследован химический состав сухих полуфабрикатов, полученных из клубней топинамбура, характеризующийся высоким содержанием инулина, пектина, клетчатки и легкоусвояемых белков. Установлено, что оптимальными условиями хранения являются: температура 18 °С и относительная влажность воздуха 75 %. При этом срок безопасного хранения составляет 15 месяцев.

7. Разработаны рецептуры диабетических продуктов питания с добавлением муки, полученной из клубней топинамбура. Установлены оптимальные дозировки муки при производстве диабетических каш: овсяной 20 %, гречневой 15 %.

8. С использованием пятибалльной оценки качества каш проведено формирование потребительских свойств разработанных диабетических продуктов питания. Установлено положительное влияние муки из клубней топинамбура на их потребительские свойства. В результате проведенных иссле-

дований установлено, что разработанные каши с топинамбуром обладают низким гликемическим индексом.

9. Определены пищевая и энергетическая ценности каш с топинамбуром. Энергетическая ценность каши гречневой с добавлением муки из клубней топинамбура составляет 240 ккал, что на 30 % ниже и каши овсяной — 270 ккал, что на 35 % ниже по сравнению с контрольными образцами. С учетом умеренной энергетической ценности, высокого содержания инулина, пектиновых веществ, клетчатки, витаминов и минеральных веществ разработанные специализированные продукты питания могут быть отнесены к продуктам диабетического назначения.

10. Срок безопасного хранения разработанных диабетических продуктов питания при температуре 18 °С и относительной влажности воздуха — 75 % составляет 15 месяцев, что на 3 месяца превышает срок хранения контролируемых изделий.

11. Разработана техническая документация на муку, полученную из клубней топинамбура ТУ 9293-401-02067862-2015 и ТИ 9293-401-020678622015, а также комплект технической документации, включающий ТУ 9197400-02067862-2015 и ТИ 9197-400-02067862-2015 на каши диабетического назначения: каша гречневая с топинамбуром и каша овсяная с топинамбуром. Разработанные рецептуры апробированы в условиях промышленного производства.

12. Ожидаемый экономический эффект от реализации каши гречневой с топинамбуром и каши овсяной с топинамбуром составит 1431 руб. и 1064 руб. на 100 кг готовой продукции.

Список научных работ, опубликованных по теме диссертации Научные статьи, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России 1. Тетенева (Баранова), А.Г. Сравнительный анализ химического состава клубней топинамбура различных сортов и способов их хранения [Текст] / В.Ю. Токарев, Н.Т. Шамкова, А.Г. Тетенева (Баранова), A.B. Яковлева // Ред. журн. «Известия вузов. Пищевая технология». - 2012. - С. 31: ил. - Библиогр. 67 назв. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ.

2. Тетенева (Баранова), А.Г. Особенности процесса сушки клубней топинамбура перспективных сортов, районированных в Краснодарском крае [Текст] / А.Г. Тетенева (Баранова), Г.М. Зайко, В.Н. Мамин // Известия вузов. Пищевая технология. - 2013. - № 4. - С. 8-9.

3. Тетенева (Баранова), А.Г. Направления использования топинамбура в технологии продуктов питания функционального назначения [Текст] / А.Г. Тетенева (Баранова), Г.М. Зайко // Ред. журнал «Известия вузов. Пищевая технология». - 2013. - С. 26: ил. - Библиогр. 67 назв. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ.

4. Баранова, А.Г. Разработка технологии инстантных продуктов для питания диабетиков [Текст] / А.Г. Баранова, Г.М. Зайко // Известия вузов. Пищевая технология. - 2014. -№ 2 - 3. С. 29-31.

Материалы научно-практических конференций

5. Тетенева (Баранова), А.Г. Определение оптимальной температуры сушки топинамбура [Текст] / А.Г. Тетенева (Баранова), Г.М. Зайко // Сб. матер. I Межд. науч.-практич. конф. «Инновационные технологии в пищевой и перерабатывающей промышленности». - Краснодар: Изд. ФГБОУ ВПО «КубГТУ», 2012.-С. 311-313.

6. Баранова, А.Г. Специализированные продукты питания для профилактики сахарного диабета [Текст] / А.Г. Баранова, Г.М. Зайко, Е.М. Ко-взалова // Сб. всерос. науч.-практич. конф. «Инновации в развитии сферы общественного питания». - Красноярск. - 2013. С. 38-41.

7. Баранова, А.Г. Применение топинамбура в профилактике диабета [Текст] / А.Г. Баранова, Г.М. Зайко, Н.Ю. Яворский, Г.А. Купин // Электронный сб. матер. I Межд. науч.-практич. конф., посвященной 30-летию кафедры технологии и организации питания «Инновации в индустрии питания и сервисе». - Краснодар: Изд. ФГБОУ ВПО «КубГТУ», 2014. - С. 206209.

8. Баранова А.Г. Технология получения муки из клубней топинамбура [Текст] / А.Г. Баранова, Г.М. Зайко, Е.М. Ковзалова // Электронный сб. матер. I Межд. науч. -практич. конф., посвященной 30-летию кафедры технологии и организации питания «Инновации в индустрии питания и сервисе». - Краснодар: Изд. ФГБОУ ВПО «КубГТУ», 2014. - С. 204-205.

9. Баранова, А.Г. Технология специализированных продуктов питания для диабетиков [Текст] / А.Г. Баранова, Г.М. Зайко // Межд. науч. -практич. Интернет-конф. «Инновационные технологии переработки сырья животного происхождения». -Краснодар: Изд. ФГБОУ ВПО «КубГТУ», 2015.-С. 78-80.

10. Баранова, А.Г. Новые диабетические продукты [Электронный ресурс] / А.Г. Баранова, Г.М. Зайко, В.Ю. Токарев // Межд. научн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и наука: проспект С

11. вободный», посвященная 70-летию Великой Победы, г. Красноярск. - 2015 г.

Объекты интеллектуальной и промышленной собственности

12. Пат. РФ 75543. Технологическая линия для производства сухих порошковых полуфабрикатов из корнеплодов / A.A. Чумак, Г.М. Зайко, А.Г. Тетенева (Баранова), Н.С. Гриценко. Заявка № 2008116796122; Заявл. 20.04.2008; Опубл. 20.08.2008; Бюл. № 23.

13. Барашкина Е.В., Третьякова Н.Р., Тетенева (Баранова) А.Г. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2012620939 «База данных по терминологии пищевых волокон» / Зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 20.08.2012 г.

Подписано в печать 30.04.2015. Печать трафаретная. Формат 60x84 'Л6. Усл. печ. л. 1,35. Тираж 100 экз. Заказ № 1374. Отпечатано в ООО «Издательский Дом-Юг» 350072, г. Краснодар, ул. Московская 2, корп. «В», оф. В-120, тел. +7(918) 41-50-571

e-mail: olfomenko@yandex.ru Сайт: http://id-yug.com