автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.15, диссертация на тему:Разработка технологий специализированных продуктов с использованием семени льна и их товароведная оценка

На правах рукописи

КУЛЕШОВА НАДЕЖДА ИОСИФОВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЕМЕНИ ЛЬНА И ИХ ТОВАРОВЕДНАЯ ОЦЕНКА

05.18.15 - Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 о га

Кемерово - 2012

005042402

Работа выполнена в Бийском технологическом институте (филиале) Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор фармацевтических наук, профессор Кошелев Юрий Антонович

Киселёв Владимир Михайлович,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «КемТИПП», профессор кафедры «Товароведение и управление качеством»

Тамова Майя Юрьевна,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «КубГТУ», заведующая кафедрой «Технология и организация питания»

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный экономический университет», г. Екатеринбург

Защита состоится «26» мая 2012 года в 16 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.089.02 при ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» по адресу: 650056, Кемерово, бульвар Строителей, 47, тел/факс 8(3842)39-68-88.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности». С авторефератом можно ознакомиться на официальном сайте ВАК Минобрнауки РФ {http://vak.ed.gov.ru/ru/dissertatinn) и ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» (www.kemtipp.ru).

Ведущая организация:

Автореферат разослан

апреля 2012 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Голуб О. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Политика здорового питания, проводимая Российской Федерацией, диктует необходимость разработки новых продуктов с повышенной пищевой ценностью и функциональной направленностью (В. А. Тутельян, Г. Г. Оннщенко, В. Б. Спиричев). Немаловажное значение приобретает возможность использования местных сырьевых ресурсов, что позволяет сократить затраты на транспортировку, обеспечить доступный уровень цен и сохранение традиций национальной кухни.

Одним из традиционных видов растительного сырья является лен -«1лпшп ивка^звтит», который выращивают в виде двух культур: льна-долгунца, идущего на волокно, и льна-кудряша - для производства масла.

Семена льна обладают уникальным химическим составом, формирующим потребительские свойства как самого семени, так и продуктов его переработки. Значительный вклад в рассматриваемое направление внесли работы В. Г. Щербакова, В. В. Живетина, В. П. Ржехина, Е. Н. Степановой, других отечественных ученых. Вместе с тем технологические аспекты обработки семени льна, направленные на сохранение вкусовых и функциональных свойств, остаются малоизученными. Следует отметить необходимость расширения ассортимента новой продукции с использованием льняного семени.

В связи с изложенным представляется актуальным разработка новых технологий обработки семени льна и исследование показателей качества продуктов с его использованием.

Цель и задачи работы. Целью исследования явилась разработка технологий специализированных продуктов из семени льна с проведением их товароведной оценки.

Задачи:

- изучить витаминную и минеральную ценность семени льна местного производства;

- разработать технологию обработки семени льна с использованием инфракрасного излучения;

- исследовать физико-химические характеристики семени льна до и после обработки инфракрасным излучением;

- определить регламентируемые показатели качества специализированного продукта - биологически активной добавки (БАД) «Лен-Баланс» Цельное семя льна;

- разработать рецептуру и технологию хлеба пшеничного с семенем льна, исследовать потребительские свойства и пищевую ценность;

- провести клинические испытания эффективности и функциональной направленности БАД «Лен-Баланс»;

- разработать и утвердить техническую документацию с организацией промышленного производства.

Научная новизна. Получены данные по витаминному и минеральному составу семян льна местного производства.

Разработана технология обработки семени льна инфракрасным излучением. Показано, что в результате термохимической обработки семена приобретают сорбционные свойства в отношении токсичных металлов, усиливают способность к экстракции водорастворимых антиоксидантов. Новизна технических решений подтверждена патентом.

Определены регламентируемые показатели качества, сроки и режимы хранения новых специализированных продуктов с использованием семени льна: БАД «Лен-Баланс» Цельное семя льна и хлеб пшеничный с семенем льна.

Установлены эффективность и функциональная направленность БАД «Лен-Баланс» в клинических испытаниях.

Практическая значимость. Внедрена технология обработки семени льна инфракрасным излучением с получением специализированного продукта БАД «Лен-Баланс» Цельное семя льна, а также технология пшеничного хлеба с семенем льна. Утверждена техническая документация на БАД «Лен-Баланс» (ТУ 9729-072-05783969-2007), пшеничный хлеб с семенем льна (ТУ 9110-0980578969-2012), проведена производственная апробация новой продукции с организацией промышленного производства на предприятиях ЗАО «Алтайвита-мины» (г. Бийск). Разработаны технико-технологические карты и технологические схемы приготовления напитков, блюд и кулинарных изделий для предприятий общественного питания: киселя льняного, заварных бубликов, салата сырного с помидорами, халвы льняной по-старорусски, постных льняных котлет, оригинальной льняной каши, котлет мальтийских, тушеного риса с красной фасолью и льном.

Результаты работы внедрены в ученый процесс на кафедрах «Биотехнология», «Общая химия и экспертиза товаров» Бийского технологического института (филиала) Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова».

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на конференциях различного уровня: «Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов» (Кемерово, 2009), «Алтайский биофармацевтический кластер: развитие отечественного рынка пантовой продукции. Состояние, проблемы, задачи» (Бийск, 2009), «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2010), «Пища, экология, качество» (Новосибирск, 2010), «Окружающая среда и здоровье» (Пенза, 2010), «Управление инновациями в торговле и общественном питании» (Кемерово, 2010), «Региональный рынок потребительских товаров: особенности и перспективы развития, формирование конкуренции, качество и безопасность товаров и услуг»

(Тюмень, 2011), «Актуальные проблемы потребительского рынка товаров и услуг» (Киров, 2011), «Экологическая, продовольственная и медицинская безопасность человечества» (Москва, 2011).

Публикации. Результаты диссертационных исследований опубликованы в 15 работах, из них 3 в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора литературы, экспериментальной части, заключения, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 143 страницах, содержит 26 рисунков, 38 таблиц, приложения. Список использованных источников литературы включает 169 наименований, в том числе 30 зарубежных.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, раскрыта ее новизна, дана характеристика научной и практической значимости, сформулированы цель и задачи.

В первой главе проанализированы и обобщены литературные данные в области разработки продуктов здорового питания как одного из приоритетных направлений государственной политики РФ в области сохранения здоровья и обеспечения благополучия населения. Дана характеристика химического состава, пищевой ценности, функциональной направленности и направлений использования льна, рассмотрена методология и экспертиза специализированных продуктов питания, в т. ч. БАД.

Во второй главе изложена организация работы в соответствии с целью и задачами диссертации. Схема проведения исследований представлена на рисунке 1.

Объектами являлись: семена льна масличного, произведенного в с. Кировское Алейского района Алтайского края; специализированный продукт -БАД «Лен-Баланс» Цельное семя льна, полученный с использованием инфракрасного излучения; облепиховый сок, сок черноплодной рябины; хлеб пшеничный с семенем льна; репрезентативная группа больных сахарным диабетом 2-го типа и метаболическим синдромом.

Для решения поставленных задач использованы общепринятые и специальные методы исследования - органолептические, физико-химические, микробиологические, инструментальные, биохимические, клинические, статистические.

В третьей главе представлены результаты собственных исследований и их обсуждение.

Рисунок 1 — Схема проведения исследований

Проведены исследования химического состава местных сырьевых ресурсов — семени льна масличного, произведенного в указанном выше регионе.

Поскольку общий состав семени льна изучен достаточно полно представляло целесообразным дать анализ витаминной и минеральной ценности рассматриваемого объекта (табл. 1).

Таблица 1 — Витаминный и минеральный состав семени льна (усредненные данные, п=5)

Элемент Витамины

мг/100 г Водорастворимые, мг/100 г

Кальций 236 Аскорбиновая кислота 0,50

Медь 1 Тиамин (витамин В)) 0,53

Железо 5 Рибофлавин (витамин В2) 0,23

Магний 431 Ниацин (никотиновая кислота) 3,21

Марганец 3 Пиридоксин (витамин В6) 0,61

Фосфор 622 Пантотеновая кислота 0,57

Калий 831 мкг/100 г

Натрий 27 Фолиевая кислота 112

Цинк 5 Биотин 6

мг/100 г Жирорастворимые, мг/100 г

Алюминий 3,00 Каротин Не обнаружено

Барий 2,00 Токоферолы (витамин Е)

Кадмий 0,25 а-Токоферол 0,55

Хром 1,00 Р-Токоферол Не обнаружено

Кобальт 0,17 5-Токоферол 0,45

Молибден 0,50 у-Токоферол 29,70

Никель 1,70 р-Токоферол Не обнаружено

Свинец 0,25 8-Токоферол Не обнаружено

Олово 3,00 у-Токоферол Не обнаружено

Имеющиеся литературные данные, полученные нами материалы и санитарно-гигиенические исследования свидетельствуют о сравнительно высокой пищевой ценности и безопасности испытуемого сырья, возможности его использования в пищевой промышленности и общественном питании, для производства специализированных продуктов, блюд и кулинарных изделий различной функциональной направленности.

Разработка технологии обработки льняного семени инфракрасным излучением. Оценка показателей качества и безопасности.

Разработаны технология и установка для производства новой формы БАД «Лен-Баланс» с использованием в качестве термообработки инфракрасного излучения.

Семена льна засыпают в бункер установки в количестве 30—40 кг. Зерно из бункера через щель дозатора попадает на конвейерную сетку и поступает в зону нагрева с температурой 140-150 °С, где происходит подсушивание, прогрев или обжаривание. После прохождения зоны нагрева зерно по ссыпному лотку попадает в приемную тару. Время экспозиции зерна в зоне нагрева 3050 с. Возможна корректировка технологических параметров сушки семян в зависимости от исходной влажности.

Инфракрасное излучение проникает в зерно, вызывает быстрый внутренний нагрев. При этом разрушается структурный каркас зерна, снижается его прочность, что способствует уменьшению энергозатрат при его дальнейшей обработке (помоле, плющении).

Вода в семенах превращается в пар, оболочка, состоящая в основном из клетчатки, изменяет свои свойства, образуются многочисленные микроотверстия, через которые пар выходит наружу. Происходит деполимеризация клетчатки, семена приобретают новый специфический вкус и легко измельчаются.

При нагревашш зерна до 20 % крахмала переходит в декстрины, которые легче усваиваются организмом человеком. Благодаря незначительному времени обработки (30-50 с) сохраняется витаминная ценность продукта.

Под воздействием вышеуказанной температуры происходит снижение микробиологической обсеменеиности, которая у необработанных семян льна находится в пределах 1><105-1х107 КОЕ/г. После гидротермической обработки, вследствие теплового удара и гибели основного количества микрофлоры, обсе-мененность уменьшается до 1><102-1х103 КОЕ/г, а при необходимости продукт можно получить стерильным.

Термохимическая обработка семян усиливает сорбционные свойства оболочки, которая приобретает функции фитосорбента.

На базе института биохимической физики РАН выполнены исследования физико-химических характеристик семян льна до и после обработки инфракрасным излучением. В таблице 2 и на рисунке 2 представлены данные по измерению сорбционной емкости в отношении ионов тяжелых металлов для наиболее токсичных и важных на практике элементов, таких как Pb, Sr, Cd (с использованием стандартных растворов фирмы «Merck»),

Установлена сравнительная эффективность сорбции ионов металлов сорбентами LS (сорбент № 2 — обработанные семена) и LN (сорбент № 1 — необработанные семена) из многокомпонентного стандартного раствора с концентрацией элементов 0,5 мг/л (табл. 2).

Из представленных материалов следует, что практически все ионы, находящиеся в многокомпонентной смеси, связываются препаратами из семян льна. Наиболее эффективно удалялись ионы свинца, бария, кадмия и алюминия.

Таблица 2 - Сравнительная эффективность сорбции ионов металлов сорбентами Ь8 (сорбент № 2 - обработанные семена) и ЬЫ (сорбент № 1 -необработанные семена) из многокомпонентного стандартного раствора с концентрацией элементов 0,5 мг/л

Образец Мо,5 Среднеквадратичное отклонение, % + 1Л\[ сорбент №1 Среднеквадратичное отклонение, % сорбент №2 Среднеквадратичное отклонение, % S (LN) S (LS)

Ag3208 0,42 0,90 0,31 1,11 0,29 0,57 27,90 30,81

А13961 0,51 0,97 0,30 0,91 0,32 0,67 41,32 37,62

В 2496 0,40 0,41 0,40 1,25 0,40 0,17 0,94 0,94

Ва4554 0,46 0,47 0,26 0,68 0,26 1,59 44,78 44,48

В12230 0,27 4,88 0,18 3,89 0,23 2,48 33,02 16,36

СА 2265 0,49 1,98 0,29 2,02 0,29 1,11 41,71 40,41

Со 2286 0,50 1,09 0,35 0,86 0,37 0,96 29,87 25,40

Сг 2677 0,47 1,27 0,30 0,40 0,31 1,18 37,44 33,94

Си 3247 0,49 0,97 0,42 1,41 0,39 1,09 13,00 20,70

Ре 2599 0,44 0,49 0,27 1,06 0,28 0,23 39,72 35,84

Мп 2576 0,46 0,77 0,33 0,66 0,34 0,86 28,38 25,84

N¡2316 0,47 0,89 0,38 0,79 0,40 0,99 19,45 15,20

РЬ 2203 0,49 0,99 0,27 0,60 0,20 1,13 46,19 59,23

Эг 3464 0,44 1,82 0,28 1,47 0,29 2,66 35,28 33,16

гп2138 0,52 1,00 0,40 1,01 0,41 0,24 22,04 21,24

М0,5 - М1 югоэлементный стандартный раствор фирмы «Merk» (Germany) - 0,5 мг/л

□ Мо^ □ >1.N сорбент № 1 □+ LS сорбент № 2 "]

Рисунок 2 - Изменение концентрации ионов металлов сорбентами Ьв (сорбент № 2 - обработанные семена) и ЬК (сорбент № 1 - необработанные семена) при их сорбции из многокомпонентного стандартного раствора с концентрацией элементов ~ 0,5 мг/л

Представляет интерес относительно высокая сорбционная емкость обоих сорбентов в отношении ионов свинца. Таким образом, семена льна, прошедшие гидротермическую обработку, могут быть успешно использованы для выведения из организма наиболее распространенных в окружающей среде токсичных металлов.

Измерения сорбционной емкости в отношении органических красителей и антиоксидантной активности показали следующие результаты. Сорбционная емкость (осветляющая способность) определялась по органическому красителю метиленовому голубому. Максимальное связывание составляет 54 мг метиле-нового голубого на 1 г препарата ЬЫ и примерно 62 мг/г для препарата Ь8.

Показано, что спиртовые экстракты практически не проявляли никаких сколько-нибудь заметных антиоксидантных свойств. В то же время водные экстракты (экстракция водным буферным раствором) эффективно ингибировали хемилюминесценцию люминола, уменьшая ее по амплитуде и увеличивая латентный период свечения. При этом антиоксидантная активность препарата ЬЭ была в 1,54 раза выше, чем препарата ЬЫ.

Таким образом, ПК-обработка семян льна увеличивает доступность сорбирующегося красителя к местам связывания, что свидетельствует об усилении способности к экстракции водорастворимых антиоксидантов.

В результате предложенной технологии разработан новый продукт «Лен-Баланс», в котором семена льна приобретают особые вкусовые и функциональные свойства.

Термообработанные семена льна могут быть дополнительно обогащены витаминами, минеральными веществами и их премиксами, а также соками прямого отжима, например, облепихи и черноплодной рябины. На горячие после обработки семена, содержащие 3-5 % остаточной влаги, наносят распылением сок из расчета, чтобы конечная влажность не превысила 9-10 %. Нанесенные соки поглощаются поверхностью семян и не требуют дополнительной сушки. Семена льна приобретают новый вкус и запах, присущие наносимому соку.

Предлагаемая гидротермическая обработка воздействует только на оболочку семени льна, изменяя ее физико-химические свойства. Жирнокислотный состав масла остается неизменным, что подтверждено экспериментальными исследованиями.

Определение регламентируемых показателей качества БАД «Лен-Баланс».

Выполнены органолептические, физико-химические и микробиологические исследования разработанного продукта, что позволило установить регламентируемые показатели качества (табл. 3, 4).

Таблица 3 - Органолептические показатели качества БАД «Лен-Баланс»

Наименование показателя Наименование продукта

«Лен-Баланс» Цельное семя льна «Лен-Баланс с облепиховым соком» Цельное семя льна «Лен-Баланс с соком черноплодной рябины» Цельное семя льна

Характеристика показателя

Внешний вид Ядра льняного семени сплюснутые, вытянутой формы, заострённые с одного конца и округлые с другого, неравнобокие; длиной до 6 мм, толщиной до 3 мм. Поверхность семян гладкая, блестящая. Допускается растрескивание плодовой оболочки.

Запах, вкус Свойственный жареным семенам льна без затхлого, плесневого и других посторонних запахов и привкусов Свойственный жареным семенам льна и плодам облепихи без затхлого, плесневого и других посторонних запахов и привкусов Свойственный жареным семенам льна и плодам черноплодной рябины без затхлого, плесневого и других посторонних запахов и привкусов

Цвет От коричпевого до тёмно-коричневого

Таблица 4 - Физико-химические показатели качества БАД «Лен-Баланс»

Наименование показателя Значение показателя

Массовая доля влажности, % не более 13,0

Массовая доля золы общей, не более % 6,0

Массовая доля серной и масличной примеси (суммарно), %, не более Не допускается

Массовая доля маслшпгчности, %, не менее 25,0

Проведены исследования разработанного продукта по показателям безопасности: токсические элементы, микотоксины, пестициды, радионуклиды, микробиологические критерии согласно требованиям СанПиНа. Показано гигиеническое благополучие БАД «Лен-Баланс». Получено санитарно-эпидемиологическое заключение Роспотребнадзора.

Установлен срок годности разработанного продукта — 1 год при хранении в темном, сухом, прохладном месте.

Инфракрасная обработка увеличивает не только сорбционную, но и водо-удерживающую и жироэмульгирующую способность полисахаридов льняного семени, что представляет практический интерес при их использовании в качестве водоудерживающих, связывающих агентов и текстуратов в производстве

различных пищевых продуктов, в т. ч. хлебобулочных изделий, а также блюд и кулинарных изделий.

Для обеспечения здорового питания льняное семя можно добавлять в салаты, гарниры, соки и т. д. При этом вкус становится более богатым, а пища полезной.

Разработаны рецептуры и технология пшеничного хлеба с использованием семени льна. Измельченное семя льна размером 1 мм добавлялось в рецептуру в количестве 5 % от массы муки. На основании исследования потребительских свойств в процессе производства и хранения определены регламентируемые показатели качества, сроки и режимы хранения.

Физико-химические показатели разработанного продукта представлены в таблице 5, пищевая ценность — в таблице 6.

Таблица 5 - Физико-химические показатели качества пшеничного хлеба

с семенем льна

Наименование показателя Значение показателя

высшего сорта первого сорта второго сорта

подового формового подового формового подового формового

массой 0,8 кг массой 0,5 кг

Влажность мякиша, %, не более 43,0 44,0 44,0 43,0 45,0 45,0 45,0

Кислотность мякиша, град, не более 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 4,0 4,0

Пористость мякиша, %, не менее 72,0 74,0 67,0 67,0 70,0 64,0 67,0

Таблица 6 - Показатели пищевой и энергетической ценности пшеничного хлеба с семенем льна (на 100 г продукта)

Наименование показателя Значение показателя

Пищевая ценность, г белки 8,0

жиры 1,0

углеводы 45,0

Энергетическая ценность, ккал 210

Железо, мг 1,8

Витамины, мг тиамин (ВО 0,15

рибофлавин (В2) 0,1

ниацин (РР) 1,5

Отмечено, что добавление измельченных семян льна не оказывает значительного влияния на структурно-механические свойства хлеба, вместе с тем, хлеб за счет льняного масла семени приобретает хрустящую корочку и высокую эластичность мякиша.

Проведены исследования по показателям безопасности: токсические элементы, микотоксины, пестициды, количество мезофильных аэробных и факультативных анаэробных микроорганизмов, БГКП (колиформы), S. aureus, патогенные микроорганизмы (в том числе сальмонеллы), плесени и зараженность возбудителем «картофельной болезни» хлеба. Полученные результаты показали соответствие требованиям нормативных документов и послужили основанием для выдачи санитарно-эпидемиологического заключения.

Установлено, что срок выдержки хлеба на предприятии должен составлять не более 10 часов, срок реализации в розничной торговой сети — не более 24 часов.

Разработаны технико-технологические карты и технологические схемы приготовления напитков, блюд и кулинарных изделий для предприятий общественного питания: киселя льняного, заварных бубликов, салата сырного с помидорами, халвы льняной по-старорусски, постных льняных котлет, оригинальной льняной каши, котлет мальтийских, тушеного риса с красной фасолью и льном.

Оценка эффективности БАД «Лен-Баланс» в клинических испытаниях.

Семена льна широко используются в современной и традиционной медицине с учетом свойств и фармакологической направленности их биологически активных компонентов и действующих начал.

В настоящей работе проведены натурные испытания БАД «Лен-Баланс» путем включения продукта в рационе пациентов, больных сахарным диабетом 2-го типа и метаболическим синдромом. Исследования выполнены на базе отделения эндокринологии ГУЗ «Краевая клиническая больница», г. Барнаул.

Сформирована группы пациентов (45 человек) с клинико-лабораторными признаками указанного заболевания (абдоминальное ожирение, артериальная гипертензия, уровень глюкозы в крови натощак от 6 до 8,5 ммоль/л). Пациенты были разделены на две группы методом случайной выборки (30 человек -основная группа, 15 человек составили группу сравнения).

В основной группе пациентов назначался препарат «Лен-Баланс» 3 раза в день (утром, днем и вечером). Семя льна предварительно измельчалось в объеме 1 столовой ложки добавлялось в стакан 1 %-ного кефира, перешивалось и выпивалось. Пациенты из группы сравнения «Лен-Баланс» не получали.

На время поведения исследования пациентам основной группы и группы сравнения рекомендована единая диета, ограничивающая потребление высо-

кокалорийных продуктов и исключающая прием рафинированных углеводов. Все пациенты, вошедшие в основную и контрольную группу, не получали са-хароснижающие таблетированные препараты.

Влияние БАД «Лен-Баланс» оценивали по динамике уровня глюкозы в крови, улучшению общего самочувствия, отсутствию побочных эффектов.

В таблице 7 представлено содержание глюкозы в крови исследуемых пациентов.

Таблица 7 - Влияние БАД «Лен-Баланс» на уровень глюкозы в крови у пациентов с метаболическим синдромом (М±п)

Группы обследованных пациентов Количество (п) Уровень глюкозы в крови (ммоль/л)

исходный уровень после 2-месячного приема «Лен-Баланс»

Основная группа 30 7,4±0,56 5,7±0,44*

Группа сравнения 15 6,9±0,78 7,4±0,60

Примечание. * Р <0,05 по сравнению с соответствующим показателем в группе сравнения.

Установлено, что на фоне приема БАД «Лен-Баланс», по описанной схеме в течение 2 месяцев, наблюдается достоверное снижение уровня глюкозы в крови. В группе сравнения концентрация глюкозы в крови в течение указанного периода наблюдения достоверно не изменялась. Аллергических и иных неблагоприятных реакций во время приема БАД не наблюдалось.

В основной группе пациентов улучшение общего самочувствия отмечено у 26 человек (86 %). В группе сравнения - у 4 пациентов (26 %).

У пациентов основной группы на фоне приема «Лен-Баланс» наблюдалось повышение работоспособности, улучшение эмоционального настроения.

Таким образом, профилактический прием БАД «Лен-Баланс» способствует снижению глюкозы в крови у пациентов с сахарным диабетом 2-го типа и метаболическим синдромом.

Аллергических и иных побочных эффектов при назначении продукта не выявлено.

Можно заключить, что БАД оказывает положительное влияние на уровень гипергликемии, не обладает побочным действием и может быть рекомендован к широкому клиническому применению. Полученные данные являются определяющими при оценке потребительских свойств и функциональной направленности исследуемой группы специализированных продуктов.

ВЫВОДЫ

1. Определен витаминный и минеральный состав семени льна, свидетельствующий об относительно высокой пищевой ценности и возможности использования в качестве местного сырья при производстве специализированных продуктов питания.

2. Разработана технология обработки семени льна инфракрасным излучением. Установлено, что термохимическое воздействие в течение 30—50 с при 140-150 °С обеспечивает повышение сорбционной емкости в отношении наиболее токсичных и важных на практике тяжелых металлов - свинца, стронция и кадмия. Оценка сравнительной эффективности сорбции ионов металлов показала усиление способности к экстракции водорастворимых антиоксидаитов.

3. Определены регламентируемые показатели качества биологически активной добавки «Лен-Баланс», сроки и режим хранения путем органолептиче-ских, физико-химических и микробиологических исследований.

Пищевая и энергетическая ценность на 100 г продукта составляет, г: белки — 20, жиры -31, углеводы - 13, энергетическая ценность - 407 ккал.

Срок годности — 1 год в темном, сухом, прохладном месте.

4. Разработана технология хлеба пшеничного с семенем льна. Определены регламентируемые показатели качества. Введение в рецептуру 5 % измельченных (1 мм) семян льна повышает органолептические свойства и пищевую ценность. Хлеб приобретает хрустящую корочку и высокую эластичность мякиша. Структурно-механические свойства изменяются незначительно. Потребление 100 г продукта обеспечивает, мг: железо - 1,8; тиамин (ВО - 0,15, рибофлавин (В2) - 0,1; ниацин(РР)- 1,5; энергетическая ценность - 210 ккал.

Срок выдержки хлеба на предприятии не более 10 часов, срок реализации в розничной торговой сети - 24 часа.

5. Разработаны технико-технологические карты и технологические схемы приготовления напитков, блюд и кулинарных изделий для предприятий общественного питания: киселя льняного, заварных бубликов, салата сырного с помидорами, халвы льняной по-старорусски, постных льняных котлет, оригинальной льняной каши, котлет мальтийских, тушеного риса с красной фасолью и льном, которые можно идентифицировать как продукцию здорового питания, учитывая пищевую ценность и функциональные свойства термообрабо-танных семян льна.

6. Проведены клинические испытания эффективности и функциональной направленности БАД «Лен-Баланс» путем включения в рацион больных сахарным диабетом 2-го типа и метаболическим синдромом. Употребление семени льна по 1 столовой ложки 3 раза в день в течение 2 месяцев приводило к достоверному снижению глюкозы в крови, улучшению общего самочувствия,

эмоционального настроения и работоспособности. Какого-либо отрицательного влияния не отмечено.

ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ:

1. Кулешова, Н. И. Новый функциональный продукт на основе семени льна: получение, оценка качества / Н. И. Кулешова, Ю. А. Кошелев // Ползу-новский вестник. - 2011. - № 3/2. - С. 145-150.

2. Кулешова, Н. И. Использование цельного семени льна в производстве нового инновационного продукта с заданными свойствами и его товароведная характеристика / Н. И. Кулешова, В. М. Позняковский // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. — 2011. —№ 6 (11).-С. 57-60.

3. Кулешова, Н. И. Клинические испытания эффективности БАД «Лен-Баланс» у больных сахарным диабетом 2 типа и метаболическим синдромом / Н. И. Кулешова, Г. И. Костюченко // Новые технологии. — 2011. — № 4. — С. 221223.

4. Myz, S. A. Synthesis of co-crystals of meloxicam with carboxylic acids by grinding / S. A. Myz, T. P. Shakhtshneider, K. Fucke, A. P. Fedotov, E. V. Bol-dyreva, V. V. Boldyrev, N. I. Kuleshova // Mendeleev Communications. Ail rights reserved. - 2009. - № 19. - C. 272-274.

5. Кулешова, H. И. Новые технологические подходы, формирующие функциональные показатели качества цельных семян льна «Лен-Баланс» // Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: сб. научных трудов КемТИПП. - Вып. 20. - Кемерово, 2009. - С. 152-154.

6. Кошелев, Ю. А. Термообработка ядер льняного семени для получения продукта с высокими потребительскими свойствами / Ю. А. Кошелев, Н. И. Кулешова // Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: сб. научных трудов КемТИПП. - Вып. 20. - Кемерово, 2009. - С. 50-52.

7. Кошелев, Ю. А. Возможности внедрения пантового сырья в практику работы фармацевтической компании / Ю. А. Кошелев, Н. И. Кулешова, Е. С. Баташов // Алтайский биофармацевтический кластер: развитие отечественного рынка пантовой продукции. Состояние, проблемы, задачи: доклады 2-й науч,-практ. конф. с межд. участием. — Бийск, 2009. — С. 85-87.

8. Кулешова, Н. И. Инновационная технология получения специализированного продукта на растительной основе и его товароведная характеристика // Пищевые продукты и здоровье человека: материалы III Всерос. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. — Кемерово, 2010. - С. 172—173.

9. Кулешова, Н. И. Оценка качества БАД «Лен-Баланс» в рационе паци-

ентов с метаболическим синдромом // Пища, экология, качество: труды VII Меж-дунар. науч.-практ. конф. - Новосибирск, 2010. - С. 140-141.

10. Кулешова, Н. И. Семена льна как алиментарно-гигиенический фактор в экологии питания // Окружающая среда и здоровье: сб. статей VII Междунар. науч.-практ. конф. - Пенза, 2010. - С. 63-65.

11. Кулешова, Н. И. Натурные наблюдения — основной показатель, характеризующий потребительские свойства новой формулы БАД // Управление инновациями в торговле и общественном питании: материалы Междунар. конф. с элементами научной школы. - Кемерово, 2010. - С. 168-170.

12. Кулешова, II. И. Определение регламентируемых показателей качества специализированного продукта «Лен-Баланс» // Региональный рынок потребительских товаров: особенности и перспективы развития, формирование конкуренции, качество и безопасность товаров и услуг: материалы 4-й Всерос. науч.-практ. конф. ученых и аспирантов. — Тюмень, 2011. — С. 189—190.

13. Кулешова, Н. И. Биохимическая характеристика и фармакологические свойства льна — как фактор, формирующий функциональную направленность продуктов его переработки // Актуальные проблемы потребительского рынка товаров и услуг: материалы Всерос. науч.-практ. конф. - Киров, 2011.— С. 69-70.

14. Кулешова, Н. И. Изучение влияния ИК-облучения на качество семени льна // Экологическая, продовольственная и медицинская безопасность человечества: материалы I Междунар. конгресса. - М., 2011. - С. 327-328.

15. Пат. 2443766 Российская Федерация, МПК7 С И В 1/04, А 23 L 1/30. Способ обработки семян льна / Ю. А. Кошелев, Б. А. Чернуха, Н. И. Кулешова, Е. С. Баташов. -№ 2010138073; заявл. 15.09.10; опубл. 27.02.12.

Подписано в печать 24.04.2012. Формат 60х84'Лб. Бумага офсетная № 1. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,16. Тираж 80 экз. Заказ № 153

Адрес издательства и типографии: ООО «Издательство «Кузбассвузиздат». 650043, г. Кемерово, ул. Ермака, 7. Тел. 8 (3842) 58-29-34, т/факс 36-83-77. E-mail: 58293469@mail.ru

61 12-5/3370

ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой

промышленности»

На правах рукописи

КУЛЕШОВА НАДЕЖДА ИОСИФОВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЕМЕНИ ЛЬНА И ИХ

ТОВАРОВЕДНАЯ ОЦЕНКА

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук

05.18.15 - Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания

Научный руководитель: доктор фармацевтических наук, профессор

Кошелев Юрий Антонович

Кемерово - 2012

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Введение......................................................................................................................................................4

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ....................................................................................7

1.1. Разработка продуктов здорового питания - одно из приоритетных направлений государственной политики РФ в области сохранения здоровья и благополучия населения............................................................................................7

1.2. Лен: химический состав, пищевая ценность, функциональная направленность, приоритеты использования в пищевой, перерабатывающей промышленности и общественном питании......................13

1.3. Влияние способов обработки на качество семян льна......... ................28

1.4. Методология товарной экспертизы специализированных продуктов. 32 Заключение по литературному обзору. Цель и задачи работы..............................36

Глава 2. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ............................................................................................37

2.1. Схема проведения исследований..........................................................................................37

2.2. Объекты и материалы......................................................................................................................39

2.3. Методы испытаний............................................................................................................................44

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ........................................................................70

3.1. Изучение пищевой ценности семени льна......................................................................70

3.2. Разработка способа обработки семян льна инфракрасным излучением..........................................................................................................................................................73

3.3. Определение регламентируемых показателей качества, сроков и режимов хранения БАД «Лен-Баланс»......................................................................................81

3.4. Разработка хлебобулочного изделия с использованием цельного

семени льна............................................................................................................................................................86

3.4.1. Рецептура и технология производства..........................................................................87

3.5. Разработка напитков, блюд и кулинарных изделий с использованием цельного семени льна........................................................................................93

3.6. Оценка эффективности БАД «Лен-Баланс» в натурных испытаниях.. 109

ВЫВОДЫ..........................................................................................................................................................113

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................................................................115

ПРИЛОЖЕНИЯ..........................................................................................................................................132

ВВЕДЕНИЕ

Политика здорового питания, проводимая Российской Федерацией, диктует необходимость разработки новых продуктов с повышенной пищевой ценностью и функциональной направленностью (В. А. Тутельян, Г.Г. Онищенко, В.Б. Спиричев). Немаловажное значение приобретает возможность использования местных сырьевых ресурсов, что позволяет сократить затраты на транспортировку, обеспечить доступный уровень цен и сохранение традиций национальной кухни.

Одним из традиционных видов растительного сырья является лен -«Linum Usitatissimum», который выращивают в виде двух культур: лен-долгунец, идущий на волокно и лен-кудряш - для производства масла.

Семена льна обладают уникальным химическим составом, формирующим потребительские свойства как самого семени, так и продуктов его переработки. Значительный вклад в рассматриваемое направление внесли работы Щербакова В.Г., Живетина В.В., Ржехина В.П., Степановой E.H., других отечественных ученых. Вместе с тем технологические аспекты обработки семени льна, направленные на сохранение вкусовых и функциональных свойств, остаются малоизученными. Следует отметить необходимость расширения ассортимента новой продукции с использованием льняного семени.

В связи с изложенным представляется актуальным разработка новых технологий обработки семени льна и исследование показателей качества продуктов с его использованием.

Научная новизна. Получены данные по витаминному и минеральному составу семян льна местного производства.

Разработана технология обработки семени льна инфракрасным излучением. Показано, что в результате термохимической обработки семена приобретают сорбционные свойства в отношении токсичных металлов,

усиливают способность к экстракции водорастворимых антиоксидантов. Новизна технических решений подтверждена патентом.

Определены регламентируемые показатели качества, сроки и режимы хранения новых специализированных продуктов с использованием семени льна: БАД «Лен-Баланс» Цельное семя льна и хлеб пшеничный с семенем льна.

Установлены эффективность и функциональная направленность БАД «Лен-Баланс» в клинических испытаниях.

Практическая значимость. Внедрена технология обработки семени льна инфракрасным излучением с получением специализированного продукта БАД «Лен-Баланс» Цельное семя льна, а также технология пшеничного хлеба с семенем льна. Утверждена техническая документация на БАД «Лен-Баланс» (ТУ 9729-072-05783969-2007), пшеничный хлеб с семенем льна (ТУ 9110-0980578969-2012), проведена производственная апробация новой продукции с организацией промышленного производства на предприятиях ЗАО «Алтайвитамины» (г. Бийск). Разработаны технико-технологические карты и технологические схемы приготовления напитков, блюд и кулинарных изделий для предприятий общественного питания: кисель льняной, заварные бублики, салат сырный с помидорами, халва льняная по-старорусски, постные льняные котлеты, оригинальная льняная каша, котлеты мальтийские, тушеный рис с красной фасолью и льном.

Результаты работы внедрены в ученый процесс на кафедрах «Биотехнология», «Общая химия и экспертиза товаров» Бийского технологического института (филиала) Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова».

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на конференциях различного уровня: «Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов» (Кемерово, 2009),

«Алтайский биофармацевтический кластер: развитие отечественного рынка пантовой продукции. Состояние, проблемы, задачи» (Бийск, 2009), «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2010), «Пища, экология, качество» (Новосибирск, 2010), «Окружающая среда и здоровье» (Пенза, 2010), «Управление инновациями в торговле и общественном питании» (Кемерово, 2010), «Региональный рынок потребительских товаров: особенности и перспективы развития, формирование конкуренции, качество и безопасность товаров и услуг» (Тюмень, 2011), «Актуальные проблемы потребительского рынка товаров и услуг» (Киров, 2011), «Экологическая, продовольственная и медицинская безопасность человечества» (Москва, 2011).

Публикации. Результаты диссертационных исследований опубликованы в 15 работах, из них 3 в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора литературы, экспериментальной части, заключения, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 131 странице, содержит 24 рисунка, 49 таблиц, приложения. Список использованных источников литературы включает 169 наименований, в том числе 30 зарубежных.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Разработка продуктов здорового питания - одно из приоритетных направлений государственной политики РФ в области сохранения здоровья и благополучия населения

В настоящее время ассортимент пищевых продуктов постоянно расширяется, исходя из особенностей рациона и состояния здоровья современного человека, достижений в области гигиены питания и пищевых технологий.

Особую актуальность приобретают вопросы создания продуктов здорового питания, в т. ч. биологически активных добавок (БАД) для профилактики алиментарных (неинфекционных) заболеваний.

С учетом накопленного научного и практического опыта можно дать следующее определение продуктам здорового питания - пищевые продукты, соответствующие по показателям качества и безопасности требованиям нормативных или технических документов и удовлетворяющие требованиям человека в пищевых веществах и энергии, в зависимости от особенностей своего химического состава [91].

Рассматривая вопросы здорового питания и производства специализированных продуктов для его обеспечения представляет целесообразным остановиться на основных причинах кризиса питания современного человека.

1. Снижение энергозатрат и пищевой плотности рациона

В настоящее время энергозатраты человека в большинстве экономически развитых стран достигли критического уровня и составляют 2,2-2,5 ккал. Это связано с механизацией и автоматизацией труда как на производстве, так и в быту. При этом значительно снизилась пищевая плотность рациона, характеризующаяся содержанием питательных веществ в единице ккал. Такой

рацион не в состоянии обеспечить организм человека необходимыми нутриентами и энергией.

2. Переедание, избыточная масса тела и ожирение

Избыточным весом страдают около 50% женщин, 30 % мужчин и 12 % детского населения. Установлена прямая и достоверная связь между ожирением и такими заболеваниями «цивилизации» как гипертоническая болезнь, инфаркт миокарда, сахарный диабет, злокачественные новообразования. При этом значительный процент излишней калорийности обусловлен чрезмерным употреблением сахара, алкоголя, других «пустых» пищевых продуктов, о которых более подробно будет сказано ниже.

3. Недоедание и голод

Ежедневно в мире умирает от голода около 35 тыс. человек, главным образом в развивающихся странах. Наибольшее количество - дети, что делает эту проблему особо актуальной.

4. Нерациональное питание

Характеризуется избыточным потреблением животных жиров, полисахаридов на фоне недостаточного содержания животных белков, растительных жиров, овощей и фруктов. При этом следует отметить, что та пища, которую употребляли наши предки (мясо диких животных, дикие растения), в значительной степени превосходила по своей питательной ценности современные источники мясного сырья и культивируемые растения, особенно по минорным компонентам пищи.

Низкий уровень калорийности рациона и его разбалансированность по основным пищевым веществам являются причиной дефицита практически всех жизненно-важных витаминов, макро- и микроэлементов, полиненасыщенных жирных кислот, пищевых волокон. Недостаточность незаменимых нутриентов носит всесезонный характер и является постоянно действующим вредным фактором, отрицательно влияющим на здоровье человека. В качестве примера можно привести программы Всемирной организации здравоохранения и

Организации Объединенных Наций по преодолению йодной недостаточности, витаминного дефицита, железодефицитных состояний и др.

5. Употребление в пищу консервированных, рафинированных, подвергнутых технологической обработке и хранению продуктов питания

Бурное развитие новых технологий переработки сырья, производства и хранения пищевых продуктов привело к значительному снижению содержания в рационе современного человека нативных продуктов питания.

Жесткие технологические режимы обработки и хранения лишают пищу важнейших биологически активных веществ, к потреблению которых наш организм приспосабливался тысячелетиями.

На рис. 1.1 указаны основные факторы, приводящие к недостаточности питания. Наряду с выше рассмотренными, к ним относятся: низкий уровень биодоступности поступающих с пищей некоторых нутриентов; недостаточные знания в области рационального питания; низкий уровень культуры, в т. ч. культуры питания; низкая покупательская способность, бедность (доступность к необходимой «продовольственной корзине»); неправильные и вредные привычки в области питания.

Рисунок 1.1 - Факторы, формирующие недостаточность питания

Проблемы питания современного человека тесно связаны с вопросами качества и безопасности пищевых продуктов.

Понятие качества подразумевает интегральную совокупность свойств, способных удовлетворить через этот продукт необходимые потребности человека.

Приоритетными показателями качества являются органолептические достоинства продукта, пищевая ценность и безопасность.

Последний показатель связан с возможностью загрязнения продовольственного сырья и пищевых продуктов ксенобиотиками химического и биологического происхождения в связи с изменениями экологической обстановки, антропогенным воздействием, применением неразрешенных пищевых добавок, стимуляторов или ингибиторов в растениеводстве и животноводстве, влиянием целого ряда других факторов.

Перечень этих веществ и уровень загрязнения ими пищевой продукции регламентируется действующими санитарными правилами и нормами. Важное внимание в этой связи уделяется генетически модифицированным источникам пищи, что будет рассмотрено более подробно в настоящей статье.

Накопленный в настоящее время опыт и обобщение имеющихся результатов по рассматриваемому вопросу позволили определить следующие важнейшие нарушения пищевого статуса населения России:

- избыточное потребление животных жиров;

- дефицит полиненасыщенных жирных кислот, в т.ч. семейства омега 3 и омега 6;

- дефицит полноценных (животных) белков;

- дефицит практически всех 12 жизненно важных витаминов плюс бета-каротин;

- дефицит минеральных веществ: Са, Бе, I, Б, 8е,

- дефицит пищевых волокон.

Особо важное значение приобретает проблема дефицита микронутриентов и так называемых минорных компонентов пищи.

Недостаточное поступление микронутриентов с пищей - общая проблема всех цивилизованных стран. Она возникла как неизбежное следствие снижения энерготрат и соответствующего уменьшения общего количества пищи, потребляемой современным человеком.

В значительной степени нарушения питания среди населения России обусловлены кризисным состоянием в производстве и переработке продовольственного сырья и пищевых продуктов, ухудшением экономического положения большей части населения страны, а, следовательно, низкой покупательской способностью. Остро стоит проблема качества пищевых продуктов и продовольственного сырья, обращает на себя внимание низкий уровень культуры питания населения. Три главных факторы здорового питания показаны на рис. 1.2.

Рисунок 1.2 - Факторы, формирующие здоровое питание

Таким образом, в основе современных представлений о питании должна лежать концепция оптимального питания, предусматривающая необходимость и обязательность полного обеспечения потребностей организма не только в энергии, эссенциальных макро- и микронутриентах, но и в целом ряде

необходимых минорных непищевых компонентов пищи, перечень и значение которых нельзя считать окончательно изученными и установленными.

Мы постоянно сталкиваемся с дилеммой: необходимостью, с одной стороны, ограничения объема потребляемой пищи с целью достижения соответствия между калорийностью рациона и энерготратами, с другой -значительного расширения ассортимента потребляемых пищевых продуктов для ли ликвидации существенного дефицита микронутриентов. Это сложная, но в современных условиях решаемая проблема. Формула пищи XXI века - это постоянное использование в рационе, наряду с традиционными натуральными пищевыми продуктами, продуктов из генетически модифицированных источников с улучшенными потребительскими свойствами и повышенной пищевой ценностью, продуктов с заданными свойствами (т.е. функциональных пищевых продуктов, обогащенных эссенциальными пищевыми веществами и микронутриентами), БАД, концентратов микронутриентов и других минорных непищевых биологически активных веществ (рис. 1.3).

традиционные (натуральные) продукты

пищевые продукты модифицированного

(заданного) химического состава

генетически модифицированные продукты питания

биологически активные добавки кпише

Рисунок 1.3- Структура пищи XXI века

Мы стоим сейчас у истоков этого нового и перспективного направления нутрициологии. В то же время к весьма эффективным практическим внедрениям этого направления следует отнести развивающиеся отрасли пищевой и фармацевтической промышленности, производящие, соответственно, различные виды так называемой функциональной пищи и биологически активные добавки.

Что касается БАД, то их широкое примене�