На правах рукописи УЛЬЯНОВА Ольга Владимировна РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ОЦЕНКА ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ
реклама
На правах рукописи УЛЬЯНОВА Ольга Владимировна РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ОЦЕНКА ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОЙ ДОБАВКИ НА ОСНОВЕ СЕМЯН И ВЫЖИМОК АРБУЗА Специальность 05.18.15 – Товароведение пищевых продуктов и технология продуктов общественного питания АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Краснодар - 2006 Работа выполнена в Кубанском государственном технологическом университете Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор Мартовщук Евгения Владимировна Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Касьянов Геннадий Иванович; кандидат технических наук Багалий Татьяна Михайловна Ведущая организация: Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии Защита состоится 30 января 2007 года в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.03 при Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, конференц-зал С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета Автореферат разослан 28 декабря 2006 г. Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук, доцент М.В. Жарко 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 1.1 Актуальность темы. Одним из приоритетных направлений Государственной политики России является формирование системы здорового питания, для реализации которой эффективным приемом является разработка и применение биологически активных добавок. Использование биологически активных добавок (БАД) позволяет комплексно решать существующую проблему, а именно, расширения ассортимента традиционных продуктов питания, обладающих функциональными свойствами. В качестве перспективных источников для создания биологически активных добавок, содержащих в своем физиологически функциональные ингредиенты, целесообразно использовать вторичные ресурсы растительного происхождения, из которых большой интерес представляют семена и выжимки арбуза, получаемые при промышленной переработке плодов арбуза. Учитывая изложенное, актуальной является разработка технологии и оценка потребительских свойств биологически активной добавки (БАД) на основе вторичного растительного сырья – семян и выжимок арбуза. Диссертационная Минобразования РФ работа выполнялась «Научные в соответствии исследования приоритетным направлениям науки и техники», высшей № с НТП школы по Госрегистрации 01200109253, а также в соответствии с Губернаторской программой «Здоровье – функция питания». 1.2 Цель работы. Целью работы являлась разработка технологии и оценка потребительских свойств биологически активной добавки из семян и выжимок арбуза, отвечающей современным требованиям науки о питании. 1.3 Основные задачи исследования: - анализ и систематизация научно-технической литературы и патентной информации по теме исследования; - исследование особенностей состава и свойств семян и выжимок арбуза для обоснования возможности их использования в качестве сырья для получения БАД; - выявление влияния метода механического воздействия на потребительские свойства БАД из семян и выжимок арбуза; - разработка технологических режимов обработки семян и выжимок арбуза для получения комплексной БАД; - проведение комплексной оценки органолептических, физико- химических показателей и показателей безопасности, а также пищевой ценности разработанной БАД; анализ - изменения потребительских свойств БАД «Арбуз» в процессе хранения; - разработка комплекта технической документации на БАД «Арбуз», включающего технические условия, технологический регламент и эффективности разработанных технологическую инструкцию; оценка - экономической технологических решений. 1.4 Научная экспериментально новизна. подтверждена Впервые теоретически целесообразность и обоснована и эффективность применения семян и выжимок арбуза, а также их композиционной смеси в качестве сырья для получения БАД, содержащей комплекс физиологически функциональных компонентов. Научно обоснована и экспериментально подтверждена эффективность применения метода механохимической активации при переработке композиционной смеси из семян и выжимок арбуза с получением комплексной БАД, обладающей высокими потребительскими свойствами и пищевой ценностью. Показано, что измельчение композиционной смеси из семян и выжимок арбуза в роторно-валковом дезинтеграторе обеспечивает получение БАД с высокой степенью дисперсности и растворимостью в воде. Впервые установлено, что БАД, полученная на основе композиционной смеси из семян и выжимок арбуза, обладает антиоксидантными, гипохолестеринимическими и гепатопротекторными свойствами. Новизна разработанных технологических решений подтверждена 1 патентом и 2 решениями о выдаче патентов РФ на изобретения. 1.5 Практическая значимость. Разработаны технологическая схема и технологические режимы получения БАД из композиционной смеси семян и выжимок арбуза с применением роторно-валкового дезинтегратора. Разработан комплект технической документации на БАД «Арбуз», включающий технические условия, технологический регламент и технологическую инструкцию, в том числе рекомендации по хранению, обеспечивающие безопасность и максимальное сохранение потребительских свойств БАД. Подготовлены рекомендации по применению комплексной БАД «Арбуз» для производства хлебобулочных изделий. 1.6 Реализация результатов исследования. Разработанная технология получения БАД «Арбуз» на основе семян и выжимок арбуза принята к внедрению в IV кв. 2006 года в условиях научно-производственной фирмы «Росма-плюс». Экономический эффект от внедрения и реализации 200 тонн разработанной БАД «Арбуз» составит более 500 тыс. руб. в год. 1.7 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены: на Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы качества и безопасности продовольственного сырья и пищевой продукции» г. Краснодар, 2005г.; Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Пищевая промышленность: интеграция науки, образования и производства», г.Краснодар, 2005.г; Юбилейной выставке-конференции с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации», г. Москва, 2005г.; Всероссийской научно-практической конференции с Международным участием «Инновационные технологии в создании продуктов питания нового поколения», г.Краснодар, 2005г.; Межрегиональной научно-практической конференции «Товароведение и экспертиза товаров: состояние, проблемы и перспективы развития», г. Уфа, 2006 г.; Международной научно- практической конференции «Приоритеты и научное обеспечение реализации государственной политики здорового питания в России», г.Орел, 2006г. 1.8 Публикации. По материалам выполненных исследований опубликованы 1 научная статья, 9 тезисов докладов, получен 1 патент РФ и 2 решения о выдаче патентов РФ. 1.9 Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора, методической части, экспериментальной части, списка литературных источников и приложений. Основная часть работы выполнена на 122 страницах, включает 24 таблицы и 11 рисунков. Список литературных источников включает 175 наименований на русском и иностранном языках. 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 2.1 Методы исследований исследования. использовали При современные проведении аналитических физико-химические методы анализа. Определение массовой доли азота в объектах исследования проводили по методу Кьельдаля. Массовую долю углеводов определяли на жидкостном хроматографе высокого давления в смеси ацетонитрил - вода. Жирнокислотный состав липидов, выделенных из семян арбуза, определяли методом газожидкостной хроматографии. Определение массовой доли витаминов в семенах и выжимках арбуза осуществляли колориметрическим и титрометрическим методами, а также методом инверсионной вольтамперометрии. Содержание макро- и микроэлементов определяли методом атомноабсорбционной спектрофотометрии на анализаторе AAS-1 фирмы «Цейс», а также молибдено-ванадиевым и флуориметрическим методами. Фракционный состав углеводов и липидов определяли методами тонкослойной и высокоэффективной жидкостной хроматографии. Степень измельчения семян и выжимок арбуза определяли по методу Реутова. Безопасность семян и выжимок арбуза, а также разработанной БАД «Арбуз» оценивали по содержанию токсичных микробиологическим и радиологическим показателям. элементов, Для определения влияния механохимических воздействий на свойства композиционной смеси из семян и выжимок арбуза применяли роторновалковый дезинтегратор вертикального типа, позволяющий создавать в зоне контакта рабочих элементов давление 5-15 МПа с частотой механохимической обработки 66,7 Гц, кратной количеству рабочих элементов, и частотой вращения 16,6 с-1. Медико-биологические исследования проводили совместно со специалистами Института аллергии и астмы г.Краснодара. Оценку результатов и их статистическую достоверность проводили с использованием современных методов расчета. На рисунке 1 приведена структурная схема исследования. 2.2 Экспериментальное обоснование выбора вторичного растительного сырья для создания БАД. Среди вторичных ресурсов агропромышленного комплекса Краснодарского края значительный объем приходится на семена и выжимки бахчевых культур, в том числе арбуза. Это определяет целесообразность исследований в направлении их использования в качестве источника физиологически ценных веществ при производстве биологически активных добавок к пище. Как правило, состав и свойства зависят от сортовых особенностей сырьевых источников, поэтому для выбора наиболее эффективных сортов для получения БАД изучали сорта арбузов, возделываемых на Кубани. Наиболее распространенными сортами арбузов на Кубани являются: раннеспелые – Фотон (Ильинский), Ницца, Шуга-бэби; среднеспелые – Астраханский, Монастырский, Мелитопольский, Кримсон Свит, причем наиболее значительные объемы производства в южном регионе, и в том числе в Краснодарском крае, принадлежат сортам раннеспелому – Фотон и среднеспелому – Астраханский. Учитывая это, оценку органолептических и физико-химических показателей семян, предварительно высушенных в лабораторных условиях инфракрасными лучами сортов. до влажности 6-7%, проводили для указанных Анализ и систематизация научно-технической литературы и патентной информации по теме исследования Исследование особенностей химического состава и показателей безопасности семян арбуза Исследование особенностей химического состава и показателей безопасности выжимок арбуза Исследование влияния метода механохимической активации на состав и свойства композиционной смеси из семян и выжимок арбуза Разработка технологической схемы и режимов получения комплексной БАД из семян и выжимок арбуза Исследование медико-биологических показателей БАД «Арбуз» Выработка опытных партий БАД «Арбуз» Исследование органолептических, физико-химических, микробиологических показателей и показателей безопасности БАД «Арбуз» Определение пищевой ценности БАД «Арбуз» Оценка потребительских свойств БАД «Арбуз» в процессе хранения Разработка комплекта технической документации на производство и применение БАД «Арбуз» Оценка экономической эффективности от внедрения разработанных технологических решений Рисунок 1 – Структурная схема исследования Таблица 1 – Органолептические и физико-химические показатели семян арбуза Наименование показателя Органолептические показатели: вкус и запах цвет Массовая доля, %: влаги и летучих веществ липидов белков углеводов, в том числе: моно- и дисахаридов крахмала пищевых волокон Значение показателя для семян арбуза сорта Астраханский Фотон терпкий, горьковатый, без посторонних привкусов и запахов от светло-коричневого до темнокоричневого 6,2-7,0 26,1-26,8 19,1-19,5 43,1-44,5 0,2-0,3 7,0-7,2 35,9-37,0 6,2-7,0 18,4-20,0 18,2-18,6 50,2-52,4 0,2-0,3 8,4-8,6 41,6-43,5 2,5-3,0 1,8-2,0 0,35-0,37 0,65-0,69 0,70-0,75 0,30-0,31 0,51-0,58 0,49-0,50 минеральных веществ Массовая доля витаминов, мг/100г: тиамина (В1) рибофлавина (В2) ниацина (РР) Показано, что семена арбуза содержат в своем составе комплекс таких физиологически ценных ингредиентов, как белки, липиды, пищевые волокна и минеральные вещества. Следует отметить, что семена арбуза сорта Астраханский содержат в большем количестве липидов, белков и минеральных веществ, а семена арбуза сорта Фотон - углеводов, в том числе пищевых волокон. Особенностью семян анализируемых сортов арбуза является значительное содержание липидов. Для установления биологической эффективности липидов исследовали их жирнокислотный состав (таблица 2). Таблица 2 - Жирнокислотный состав липидов семян арбуза Наименование жирной кислоты Пальмитиновая С16:0 Стеариновая С18:0 Арахиновая С20:0 Бегеновая С22:0 Сумма насыщенных Пальмитолеиновая С16:1 Олеиновая С18:1 Сумма мононенасыщенных Линолевая С18:2 Линоленовая С18:3 Сумма полиненасыщенных Содержание жирных кислот, % к сумме липиды, выделенные из семян арбуза сорта Астраханский Фотон 10,56 10,52 6,23 6,88 0,17 0,28 0,22 отсутств. 17,18 17,68 0,14 отсутств. 24,38 26,85 24,52 26,85 58,00 55,32 0,30 0,16 58,30 55,48 Показано, что в липидах, выделенных из семян арбуза, содержится более 80% физиологически ценных ненасыщенных жирных кислот, причем в липидах сорта семян Астраханский содержание линолевой и линоленовой кислот почти на 3% выше, чем в липидах сорта Фотон. Состав физиологически функциональных ингредиентов липидов, выделенных из семян арбуза анализируемых сортов, представлен в таблице 3. Таблица 3 – Состав физиологически функциональных ингредиентов липидов, выделенных из семян арбуза Наименование показателя Массовая доля, %: полиненасыщенных жирных кислот стеролов Массовая доля токоферолов, мг%, в том числе: - токоферол γ – токоферол δ - токоферол Массовая доля каротиноидов, мг% Значение показателя для семян арбуза сорта Астраханский Фотон 58,30 0,20 97,80 46,36 2,54 48,90 7,30 55,48 0,05 88,20 41,81 2,29 44,10 6,10 Из полученных представляют собой данных следует, физиологически что ценный липиды семян комплекс, арбуза содержащий полиненасыщенные жирные кислоты, токоферолы, стеролы и каротиноиды. Ценность сырья для производства биологически активных добавок определяется также и наличием минеральных элементов. Учитывая это, изучали качественный и количественный состав минеральных элементов семян арбуза (таблица 4). Таблица 4 - Состав минеральных элементов семян арбуза Содержание в семенах арбуза сорта Наименование элемента Макроэлементы, мг/100г: фосфор калий магний кальций натрий Микроэлементы, мкг/100г: железо цинк селен Астраханский Фотон 273,1-280,2 170,2-176,1 59,9-62,5 24,2-28,3 10,5-11,1 255,7-260,3 164,3-170,0 57,3-60,1 22,9-26,1 9,1-10,1 12900-14000 9300-9800 5800-6100 11100-13500 8700-9300 5100-5400 Показано, что минеральные элементы в семенах арбуза представлены такими макроэлементами, как калий, кальций, фосфор, натрий, магний и микроэлементами - железо, цинк, селен. Особо значимым является содержание цинка и селена, которые участвуют в реакциях биосинтеза белка и метаболизма нуклеиновых кислот, а также предотвращают процесс нарушения структурной функции содержанию данных элементов целостности мембран клеток. По семена арбуза сорта Астраханский значительно превосходят семена сорта Фотон. Таким образом, оценка особенностей химического состава арбуза исследуемых сортов семян подтверждает рациональность использования их в качестве сырья для получения биологически активной добавки. В качестве второго объекта исследования были выбраны выжимки арбуза, полученные после производства арбузного сока. В таблице 5 приведены основные показатели выжимок арбуза, предварительно высушенных в лабораторных условиях в вальцовом сушильно-дробильном агрегате. Таблица 5 – Органолептические показатели и химический состав выжимок арбуза Наименование показателя Органолептические показатели: вкус и запах цвет Массовая доля, %: влаги и летучих веществ белков липидов углеводов, в том числе: моно - и дисахаридов пищевых волокон Значение показателя для сорта арбуза Астраханский Фотон приятный, сладкий, свойственный арбузу от розового до светло-коричневого 6,50-7,00 6,10-6,21 1,77-1,79 76,27-79,48 66,90-69,73 9,37-9,75 6,50-7,00 5,75-5,85 1,77-1,80 75,16-78,31 66,11-69,01 9,05-9,30 органических кислот, в том числе: лимонной яблочной 1,06-1,09 0,89-0,91 0,17-0,18 1,06-1,10 0,89-0,92 0,17-0,18 минеральных веществ 3,19-3,44 3,01-3,25 70,85-71,10 2,12-2,41 1,06-1,10 0,80-0,84 0,35-0,37 0,27-0,30 79,65-80,15 2,12-2,18 0,97-1,03 0,70-0,76 0,35-0,38 0,18-0,20 Массовая доля витаминов, мг/100г: аскорбиновой кислоты (С) ниацина (РР) – каротина (провитамин А) пиридоксина (В6) тиамина (В1) рибофлавина (В2) Представленные данные показывают, что в составе выжимок арбуза содержатся пищевые волокна, органические кислоты, минеральные вещества и витамины. Следует отметить высокое содержание витамина С в выжимках арбуза, которое составляет от 70,85 до 80,15 мг/100г. Отличительной особенностью химического состава выжимок арбуза является высокое содержание углеводов (таблица 6). Таблица 6 – Состав углеводов выжимок арбуза Наименование углевода Глюкоза Фруктоза Сахароза Крахмал Пищевые волокна, в том числе: гемицеллюлоза клетчатка пектин протопектин Содержание углеводов, г/100г выжимок арбуза сорта Астраханский Фотон 18,09 18,25 33,05 32,17 17,70 17,70 0,89 0,89 9,75 9,30 0,89 0,89 3,31 3,33 4,43 3,98 1,12 1,10 Установлено, что выжимки арбуза представлены моно-, ди- и полисахаридами, а также значительным количеством пищевых волокон, в том числе пектином и протопектином, оказывающих положительное влияние на моторную функцию пищеварительной системы, липидный обмен и снижение содержания токсичных продуктов в организме. Наряду с углеводами, в выжимках арбуза отмечено высокое содержание минеральных веществ (таблица 7). Таблица 7 - Минеральный состав выжимок арбуза Наименование элемента 1 Макроэлементы, мг/100г: магний калий фосфор Содержание в выжимках арбуза сорта Астраханский 2 Фотон 3 1982,40-2010,00 1062,00-1080,00 320,00-336,00 1940,40-2000,00 973,50-983,50 318,60-322,30 Продолжение таблицы 7 1 кальций натрий сера Микроэлементы, мкг / 100г: железо цинк марганец медь фтор селен 2 3 194,00-200,00 141,60-146,00 отсутствие 177,00-182,00 141,60-145,50 17,70-17,75 4425,00-4455,00 1681,50-1710,00 973,50-995,00 752,30-772,00 141,60-151,60 8,85-8,95 4602,00-4630,00 1593,00-1610,00 885,00-890,00 708,00-712,00 132,75-135,50 8,85-8,90 Анализ представленных данных показывает, что в выжимках арбуза в достаточных количествах содержатся макро- и микроэлементы. Такой комплекс минеральных веществ определяет потенциальную Исследования микробиологических показателей и показателей физиологическую ценность выжимок арбуза. безопасности семян и выжимок арбуза показали, что по указанным показателям они соответствуют требованиям СанПиН. Таким образом, на основе исследования особенностей химического состава, а также показателей безопасности семян и выжимок арбуза, можно сделать вывод о том, что они являются ценным сырьем для создания биологически активных добавок. Учитывая особенности химического состава и механических свойств семян и выжимок арбуза необходимы технологические решения по достижению достаточной степени их измельчения и обеспечению высоких органолептических показателей разрабатываемой БАД. 2.3 Исследование влияния метода МХА на состав и свойства семян и выжимок арбуза. Известно, что одним из эффективных способов переработки растительного сырья для получения биологически активных добавок является его обработка в механохимическом активаторе специальной конструкции. С этой целью применяли роторно-валковый дезинтегратор вертикального типа, позволяющий создавать в зоне контакта рабочих элементов давление 5-15 МПа с частотой механохимической обработки 66,7 Гц, кратной количеству рабочих элементов, и частотой вращения ротора 16,6с-1. Предварительные исследования показали, что наиболее оптимальными режимами получения БАД из семян и выжимок арбуза являются: температура 25 0С и давление в зоне контакта рабочих элементов 10 МПа. Для достижения оптимальной степени измельчения, а также получения необходимых органолептических показателей разработанной БАД с устранением горького и терпкого вкуса, свойственного семенам, композиционную смесь из семян и выжимок арбуза варьировали в соотношении (1:1)(1:3). Эффективность механического воздействия на композиционную смесь семян и выжимок арбуза оценивали по степени измельчения, которую устанавливали по гранулометрическому составу (таблица 8). Таблица 8 – Гранулометрический состав порошка, полученного из композиционной смеси семян и выжимок арбуза Размер фракций, 10-6м Более 630 400-315 315-200 200-160 160-100 100-63 63-50 50-40 40-30 30-20 20-10 10-5 менее 5 Содержание фракций, % от общего количества при соотношении семена - выжимки арбуза 1:1 0,20 0,45 0,63 0,58 1,22 4,31 4,87 5,13 5,59 6,80 24,78 30,02 15,34 1:2 0,14 0,28 0,69 3,88 4,27 12,33 27,29 33,08 18,04 1:3 0,12 0,34 4,54 33,44 40,26 21,30 Показано, что в гранулометрическом составе композиционной смеси из семян и выжимок арбуза, полученной в результате измельчения в роторно- валковом дезинтеграторе, при соотношении семена-выжимки арбуза 1:3, полностью отсутствуют крупные фракции (315-630·10-6м). Кроме того, наблюдается общая тенденция увеличения фракций с размером частиц от 20 до 5·10-6м, которые обеспечивают высокие потребительские свойства продукта. Эффективность обработки композиционной смеси из семян и выжимок арбуза в РВД оценивали также по изменению содержания витамина С и по перекисному числу липидов, выделенных из порошка. Для оценки вкуса порошка, полученного из композиционной смеси семян и выжимок арбуза, при соотношениях (1:1) (1:3) использовали метод профилирования (рисунок 2). Сладкий Травянистый 5 4 3 2 1 0 Пряный Горький Терпкий Рисунок 2 – Профиль характеристики вкуса порошка, полученного из композиционной смеси семян и выжимок арбуза при соотношении: 1:1 1:2 1:3 Арбузный Таким образом, исследования гранулометрического состава и профиля характеристики вкуса порошка, полученного из композиционной смеси семян и выжимок арбуза, показали, что наилучшими показателями обладает порошок, полученный из композиционной смеси при соотношении семенавыжимки арбуза 1:3. Полученному порошку, полученному из композиционной смеси семян и выжимок арбуза, присвоено наименование БАД «Арбуз». В условиях научно-производственной фирмы «Росма-плюс» были проведены опытно-промышленные испытания и выработка опытных партий биологически активной добавки «Арбуз» по технологической схеме, приведенной на рисунке 3. Технологические режимы получения БАД из семян и выжимок арбуза приведены в таблице 9. Таблица 9 – Технологические режимы получения БАД «Арбуз» Наименование стадии и режима Значение показателя Обработка семян и выжимок арбуза в роторновалковом дезинтеграторе: влажность семян арбуза, % влажность выжимок арбуза, % температура, 0С давление в зоне контакта рабочих элементов, МПа частота механохимической обработки,Гц частота вращения ротора, с-1 6,2-7,0 6,5-7,0 25 10 66,7 16,6 Охлаждение продукта после обработки в роторно-валковом дезинтеграторе: температура, 0С Упаковка: потребительская: вид упаковки масса, г для технологических целей: вид упаковки масса, кг 182 баночки из полимерного материала 300 бумажные мешки 10 2.4 Исследование потребительских свойств БАД «Арбуз». Оценку потребительских органолептическим свойств и разработанной физико-химическим БАД осуществляли показателям, а также по по показателям безопасности. Органолептические и физико-химические показатели БАД приведены в таблице 10. «Арбуз» Семена арбуза Выжимки арбуза пары воды высушенные семена 1 2 3 4 5 измельченные семена 6 6 охлажд. вода 7 охлажд. вода 8 холодный воздух БАД 9 БАД- «Арбуз» на фасовку Рисунок 3 - Технологическая схема производства биологически активной добавки «Арбуз» из композиционной смеси семян и выжимок арбуза: 1 – сушилка инфракрасными лучами для семян; 2 – вальцовая сушилка для выжимок арбуза; 3 - размольное устройство для выжимок; 4 – бункер для высушенных семян арбуза; 5 – дисковая дробилка для семян арбуза; 6 – бункер-дозатор для грубоизмельченных семян и выжимок арбуза; 7 – роторно-валковый дезинтегратор; 8 – колорифер; 9 – накопительный бункер для БАД Таблица 10 – Органолептические и физико-химические показатели БАД «Арбуз» Наименование показателя Вкус и запах Цвет Внешний вид Значение и характеристика показателя Продукт, измельченный в ножевом РВД измельчителе (БАД «Арбуз») (контроль) травянистый, сладкий вкус, горьковатый вкус, легкий, приятный резкий запах запах коричневый, коричневый, неоднородный однородный порошок тонкодисперсный порошок Состав белков, % к общему количеству: альбумины глобулины 18,00 59,35 18,25 59,10 Массовая доля клетчатки, % 8,10 7,85 Содержание витамина С, мг/100г 52,12 52,10 Содержание токоферолов, мг/100г 24,60 24,45 Содержание β - каротина, мг/100г 1,75 2,25 Показатели окислительной стойкости липидов, выделенных из образцов: кислотное число, мгКОН/г перекисное число, ммоль ½О/кг 1,12 1,35 1,14 1,37 Степень измельчения, % частиц с размером менее 35 мкм 10,00 98,00 Растворимость в воде при 250С,% 13,00 95,00 Из приведенных данных видно, что БАД «Арбуз» обладает приятным сладким вкусом, без травянистого привкуса, имеет насыщенный коричневый цвет, хорошо растворима в воде, что имеет важное значение при производстве функциональных пищевых продуктов, а также при употреблении ее в качестве самостоятельного продукта. Показано, что при разработанных режимах механохимической обработки содержание основных пищевых ингредиентов в БАД практически не изменилось по сравнению с продуктом, полученным в ножевом измельчителе. Кислотное и перекисное числа липидов БАД «Арбуз» незначительно отличаются от контрольного образца. Следует отметить, что в БАД по сравнению с контрольным образцом снизилось содержание клетчатки и увеличилось содержание β-каротина. По-видимому, это можно объяснить частичным высвобождением β-каротина из сложных соединений его с клетчаткой. Установлено, что по всем показателям безопасности БАД «Арбуз» соответствует требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01. В таблице 11 приведены данные по содержанию физиологически функциональных ингредиентов в БАД «Арбуз». Таблица 11 – Состав функциональных ингредиентов БАД «Арбуз» Наименование ингредиента Массовая доля, %: липидов, в том числе: полиненасыщенных жирных кислот белков пищевых волокон, в том числе: пектина и протопектина органических кислот, в том числе: лимонной яблочной Макроэлементы, мг/100г: магний фосфор кальций натрий Микроэлементы, мкг/100 г: железо цинк марганец медь селен фтор Витамины, мг/100 г: С Е РР В6 В2 В1 β – каротин, мг/100 г БАД «Арбуз» 7,84 7,57 9,35 16,20 7,40 0,80 0,67 0,13 1515,6 322,05 152,57 108,97 3668,75 1505,00 730,12 564,22 159,13 106,20 53,13 24,45 1,77 0,60 0,34 0,26 1,83 Показано, что полиненасыщенные БАД «Арбуз» содержит в своем жирные кислоты, пищевые волокна, составе водо- и жирорастворимые витамины, а также макро- и микроэлементы. В таблице 12 приведены данные, позволяющие оценить способность разработанной БАД «Арбуз» нормализовать пищевой статус человека при ее употреблении в количестве 20 г в сутки. Таблица 12 – Удовлетворение суточных норм в пищевом статусе человека при употреблении БАД «Арбуз» Наименование физиологически функциональных ингредиентов Обеспечение Суточная суточной потребность (по потребности, % А.А.Покровскому) от нормы Полиненасыщенные жирные кислоты Пищевые волокна Макро- и микроэлементы: магний марганец селен 4,5 г 22,5 г 33,65 14,40 250мг 250мкг 60мкг 95,00 58,40 53,04 Витамины: С 85 мг 12,50 Е 9 мг 54,33 Показано, что употребление 20 г в сутки БАД «Арбуз» позволяет достаточно полно удовлетворить потребность организма в таких физиологически функциональных ингредиентах, как полиненасыщенные жирные кислоты, пищевые волокна, минеральные элементы (магний, марганец, селен), а также в витаминах С и Е. Медико-биологические исследования разработанной БАД показали ее высокие гипохолестеринимические, гепатопротекторные и антиоксидантные свойства. 2.7 Изменение потребительских свойств БАД «Арбуз» в процессе хранения. Для выявления сроков и условий безопасного хранения разработанную БАД «Арбуз» расфасовывали в потребительскую упаковку – баночки из полимерного материала массой 300 г, а для технологических целей - в бумажные мешки массой 10 кг. Хранение осуществляли при температуре 18±30С и относительной влажности воздуха не более 75%. БАД «Арбуз», расфасованную в потребительскую и технологическую Перекисное число, ммоль 1/2 О/кг упаковку, хранили в течение 12 месяцев (рисунки 4 и 5). 5 Рисунок 4 – Изменение перекисного числа липидов, выделенных из БАД «Арбуз», в процессе хранения: 1 – массой 300 г; 4 2 3 1 2 2 – массой 10 кг 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 Срок хранения, меc. Показано, что перекисное число липидов, выделенных из БАД «Арбуз», расфасованной в потребительскую упаковку, в течение 6 месяцев хранения, и перекисное число липидов, выделенных из БАД «Арбуз», расфасованной в технологическую упаковку, в течение 3 месяцев хранения не превышает 5 ммоль ½ О/кг, что соответствует требованиям Содержание витамина С, мг/100г международных стандартов. 54 53 Рисунок 5 – Изменение содержания витамина С в процессе хранения БАД «Арбуз»: 1 – массой 300 г; 2 – массой 10 кг 1 52 51 50 2 49 48 0 1 2 3 4 5 Срок хранения, мес. 6 7 Показано, что потери витамина С в БАД «Арбуз», расфасованной в потребительскую упаковку, в течение 6 месяцев хранения и потери витамина С в БАД «Арбуз», расфасованной в технологическую упаковку, в течение 3 месяцев хранения составляют 5-6%. Следует отметить, что в БАД «Арбуз» в процессе всего срока хранения бактерии группы кишечной палочки и патогенные микроорганизмы не обнаружены, а содержание мезофильных аэробных и факультативноанаэробных микроорганизмов значительно ниже допустимой нормы. На основании проведенных исследований разработан комплект технической документации на БАД «Арбуз», включающий технические условия, технологический регламент и технологическую инструкцию, а также подготовлены рекомендации по применению БАД «Арбуз» в производстве хлебобулочных изделий. ВЫВОДЫ Выполненный комплекс экспериментальных исследований позволил выявить состав и свойства семян и выжимок арбуза и разработать технологию получения функциональной биологически активной добавки, обладающей высокими потребительскими и медико-биологическими свойствами. 1. Экспериментально обоснована целесообразность и эффективность применения семян и выжимок арбуза различных сортов в качестве сырья для получения БАД, обладающей высокими потребительскими свойствами и содержащей комплекс физиологически функциональных пищевых ингредиентов таких, как полиненасыщенные жирные кислоты, пищевые волокна, витамины и минеральные вещества. 2. Установлено, что обработка семян и выжимок арбуза с применением метода механохимической активации по выявленным режимам позволяет получить БАД в виде тонкодисперсного порошка при максимальном сохранении в продукте перекисного числа. витамина С и незначительном изменении 4. Определены эффективные режимы получения БАД из семян и выжимок арбуза при обработке в роторно-валковом дезинтеграторе: температура 25 0С; давление в зоне контакта рабочих элементов 10 МПа; частота механохимической обработки 66,7Гц; частота вращения ротора 16,6с-1. 5. Установлено, что обработка семян и выжимок арбуза в роторновалковом дезинтеграторе при установленных режимах позволяет получить БАД, обладающую высокой растворимостью в воде, что позволяет использовать ее не только для создания пищевых продуктов функционального назначения, но и для непосредственного употребления в пищу. 6. Выявлено, что разработанная БАД «Арбуз» обладает высокими потребительскими и функциональными свойствами, а также высокой пищевой ценностью, которая формируется за счет комплекса полиненасыщенных жирных кислот, пищевых волокон, минеральных элементов (магний, марганец, селен и др.), а также витаминов. 7.Определены режимы и установлены сроки хранения БАД «Арбуз» в потребительской упаковке не более 6 месяцев, а в технологической упаковке - не более 3 месяцев, обеспечивающие безопасность и максимальное сохранение потребительских свойств. 8. Медико-биологические исследования разработанной БАД показали ее высокие гипохолестеринимические, гепатопротекторные и антиоксидантные свойства. 9. Разработан комплект технической документации на БАД «Арбуз», включающий технические условия, технологический регламент и технологическую инструкцию. Технология получения БАД «Арбуз» принята к внедрению в IV кв. 2006 года в условиях научно-производственной фирмы «Росма-плюс». Экономический эффект от внедрения разработанных технологических решений и реализации 200 тонн БАД «Арбуз» составит более 500 тыс. руб. в год. Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: 1. Ульянова О.В. Исследование состава арбузных семян как сырья для получения орехозаменителя /Ульянова О.В., Мартовщук Е.В., Овсепьян Г.Х., Березовская О.М., Заболотний А.В.// Известия Вузов. Пищевая технология – Краснодар, 2006. - № 2-3, с.24-25. 2. Ульянова О.В. Обоснование использования арбузных семян в качестве сырья для пищевых продуктов /Ульянова О.В., Мартовщук Е.В., Дударев М.С., Попучиева Т.А.// Материалы Всероссийской научнопрактической конференции с международным участием «Пищевая промышленность: интеграция науки, образования и производства», г.Краснодар, 26-28 мая 2005г.,с.318-319. 3. Ульянова О.В. Перспективные направления использования семян арбуза в качестве сырья для БАД / Ульянова О.В., Мартовщук В.И., Варивода А.А., Заболотний А.В., Дударев М.С. //Материалы Международной научнопрактической конференции «Актуальные проблемы качества и безопасности продовольственного сырья и пищевой продукции», Краснодар, октябрь 2005, с.113-115. 4. Ульянова О.В. Изучение возможности применения арбузных семян в качестве нетрадиционного сырья для кондитерских изделий /Ульянова О.В., Мартовщук Е.В., Дударев М.С., Березовская О.М.// Материалы Юбилейной выставки-конференции с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации», МГУПП, г. Москва, 15-16 ноября 2005г., с.120-122. 5. Ульянова О.В. Использование арбузных семян в качестве орехозаменителя / Ульянова О.В., Мартовщук Е.В., Березовская О. М., Шаззо А.А., Лебедева А.О.// Материалы Всероссийской научнопрактической конференции с международным участием «Инновационные технологии в создании продуктов питания нового поколения»,г.Краснодар, 1-3 декабря 2005г., с. 39-41. 6. Ульянова О.В. Исследование физико-механических показателей семян арбуза / Ульянова О. В., Шаззо А.А., Мартовщук В.И., Мартовщук Е.В., Березовская О.М. //Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Инновационные технологии в создании продуктов питания нового поколения», г. Краснодар, 1-3 декабря 2005г, с.212-215. 7. Ульянова О.В. Новая липидно-белковая добавка для пищевых продуктов / Ульянова О.В., Рябуха Н.П., Мартовщук Е.В., Войчик М.А.// Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Инновационные технологии в создании продуктов питания нового поколения» г. Краснодар, 1-3 декабря 2005г., с.108-110. 8. Ульянова О.В. Разработка рецептур хлебобулочных изделий функционального назначения с использованием БАД на основе бахчевых культур/ Ульянова О.В., Березовская О.М., Мартовщук Е.В.// Материалы межрегиональной научно-практической конференции «Товароведение и экспертиза товаров: состояние, проблемы и перспективы развития», г. Уфа, 23-24 ноября 2006 г., с.140-142. 9. Ульянова О.В. Разработка экспресс-методов для проведения экспертизы качества БАД /Ульянова О.В., Дударев М.С., Калманович С.А., МартовщукВ.И. //Материалы Международной научно-практической конференции «Приоритеты и научное обеспечение реализации государственной политики здорового питания в России», г.Орел, 12-14 декабря 2006г. – с.137-139. 10. Ульянова О.В. Разработка новой технологии получения БАД с применением метода механохимической активации/ Ульянова О.В., Дударев М.С., Вербицкая Е.А., Мартовщук Е.В.// Материалы Международной научнопрактической конференции «Приоритеты и научное обеспечение реализации государственной политики здорового питания в России», г.Орел, 12-14 декабря 2006г. – с.139-140. 11. Патент № 2272836. Способ предварительной активации прессованных дрожжей/ Ульянова О.В., Рябуха Н.П., Мартовщук Е.В. и др. Опубл. 27.03.06. Бюл. №9. 12. Способ приготовления хлебобулочного изделия/ Решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке №2006100838// Ульянова О.В., Мартовщук В.И., МартовщукЕ.В. и др. 13. Способ приготовления хлебобулочного изделия/ Решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке №2006100839// Ульянова О.В., Мартовщук В.И., Мартовщук Е.В. и др.