Развитие теоретических основ и разработка  технологий мучных изделий повышенной биологической ценности с использованием дикорастущего сырья Красноярского края (27.09.2010)

Автор: Струпан Екатерина Анатольевна

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 66 работах, в том числе 7 патентах,10 статьях, опубликованных в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ и монографии.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка использованных источников, приложений, Работа изложена на 278 страницах основного текста, содержит 64 таблицы, 57 рисунков, 25 приложений, 307 наименований использованных источников, в том числе 47 зарубежных.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В аналитическом обзоре научной и научно-технической отечественной и зарубежной информации изложены теоретические предпосылки и практические аспекты создания новых видов функциональных пищевых продуктов массового и целевого назначения с использованием различного традиционного и дикорастущего растительного пищевого сырья. Рассмотрен химический состав многолетних травянистых растений, произрастающих в почвенно-климатических условиях Красноярского края, и широко применяемых в фитотерапии.

Приведен анализ состояния рынка функциональных хлебобулочных и кондитерских изделий с различными пищевыми и биологически активными добавками. Показана необходимость теоретического и экспериментального обоснования применения экологически безопасного и дешевого пищевого дикорастущего сырья, широко распространенного в различных регионах РФ, в том числе в Красноярском крае, в технологии функциональных пищевых продуктов на примере мучных изделий – как основных продуктов питания населения РФ.

Проведенный системный анализ имеющейся информации позволил обосновать цель и задачи исследований, а также разработать научную концепцию применения продуктов переработки дикорастущего сырья для повышения биологической ценности пищевых продуктов, в частности, мучных изделий.

Научная концепция включает теоретические и экспериментальные исследования, основанных на принципах конструирования пищевых продуктов заданного химического состава, обогащения их эссенциальными нутриентами, на анализе особенностей питания и характерных алиментарно-зависимых заболеваний населения Восточной Сибири (на примере Красноярского края).

Маркетинговые исследования показали высокий уровень потребления населением этого региона выпеченных изделий из пшеничной муки первого и высшего сортов. Известно, что при технологической переработке зерновых культур, в том числе пшеницы на сортовую муку значительная часть микронутриентов удаляется вместе с оболочкой зерна и теряется в процессе производства мучных изделий. Кроме того, большинство мучных изделий, выпеченных из различных видов теста, отличаются высокой калорийностью, так как содержат значительное количество моно- дисахаридов и триацилглицеринов. Систематическое употребление таких продуктов приводит к ожирению и развитию диабета – широко распространенного заболевания не только в нашей стране, в том числе в Красноярском крае, но и во многих странах мира.

Одним из эффективных путей повышения, прежде всего, биологической ценности пищевых продуктов, в том числе мучных изделий, целесообразных с физиологических, экономических и технологических позиций, может быть использование дикорастущих многолетних травянистых растений и продуктов их переработки, как источников минорных биологически активных веществ: биофлавоноидов, инулина, витаминов, минеральных элементов и других соединений. Применение дикорастущего сырья позволит не только повысить биологическую ценность пищевых продуктов, в частности мучных изделий, интенсифицировать технологические процессы производства, снизить микрообсемененность, но и значительно расширить сырьевую базу для пищевых отраслей, в том числе для хлебопекарной, кондитерской промышленности и общественного питания.

Объекты исследования. На основании теоретического анализа научной информации по химическому составу, биологической ценности и медико-биологическим свойствам дикорастущих растений, распространенных в Красноярском крае, а также учитывая перспективы применения их в пищевых технологиях, выбраны следующие объекты исследования:

- дикорастущие многолетние растения семейства Asteraceaе (Compositae): Arstium lappa L-лопух большой (ЛБ) (Р. 97.167.12.), Taraxacum officinale Wigg одуванчик лекарственный (ОЛ) (Р.70.730.46.), Achillea milletolium L.- Asteraceae l (Compositae) тысячелистник обыкновенный (ТО) (Р.74.684.13.); семейства Rosaceae(Compositae)- Sanguisorba officinalis L(Sanguisorba glanduloza Kom.) кровохлебка лекарственная (КЛ) (Р.76.760.23.),

- корни ЛБ, ОЛ, шишки, стебли, листья ЛБ, корни с корневищами КЛ, надземная часть ТО в свежем и высушенном состоянии;

- порошки, полученные из высушенных корней ЛБ, ОЛ, корней с корневищами КЛ, надземной части ТО;

- экстракты, полученные из свежих и высушенных корней ЛБ, ОЛ, корней с корневищами КЛ, надземной части ТО и ЛБ ;

- тесто дрожжевое, бисквитное, песочное, кремы, мучные изделия с добавлением различных продуктов переработки дикорастущего сырья (порошков, экстрактов, инулина, эфирных масел) в зависимости от целевого назначения.

Кроме того, при разработке рецептур отделочных полуфабрикатов и мучных изделий были использованы продукты и вспомогательное сырье, соответствующие по показателям качества и безопасности требованиям нормативных документов и СанПиН 2.3.2 1078-01.

Сбор исследуемых растений проводили в Мотыгинском, Новоселовском, Кежемском, Боградском и Усть-Абаканском районах Красноярского края. Ежегодно с 1998 по 2008 гг. корни ЛБ, ОЛ, корни с корневищами КЛ собирали в сентябре- октябре, а листья и соцветия ТО и ЛБ - в июле – августе в стадии, характеризующейся максимальным накоплением БАВ. Заготавливали сырье на базе предприятия ОАО «Красфарма», г. Красноярск.

Методы исследования. В свежем, высушенном сырье, продуктах его переработки и в готовых мучных изделиях определяли показатели безопасности в соответствии с нормативными документами общепринятыми физико-химическими и микробиологическими методами анализа.

В свежем сырье и продуктах его переработки определяли содержание:

- углеводов: моно- и дисахаридов цианидным методом, полисахаридов: крахмала и клетчатки, методом Кольтгофа, инулина - методом Ермакова в модификации автора диссертации;

- моно-, ди- и полимерные фенольные соединения – методами спектрофотометрии, тонкослойной и высокоэффективной газожидкостной хроматографии, ИК- иУФ – спектроскопии;

- эфирные масла выделяли отгонкой водяным паром и идентифицировали методоми хроматомасс -, ИК- и УФ-спектроскопии.

В порошках определяли макро – и микроэлементы атомно – абсорционным методом; восстановленную форму аскорбиновой кислоты – методом Тильманса, витамина РР – флюорометрическим методом.

Антиоксидантную активность продуктов переработки дикорастущего сырья определяли кулонометрическим методом окислительного галогенирования электрогенерированным бромом с использованием серийного кулонометра «Эксперт-006» по сертифицированной методике (МВИ 01-44538054-07). В процессе хранения жиросодержащих продуктов общепринятыми методами определяли продукты гидролиза и окисления триацилглицеринов

Мико- и бактериостатические свойства продуктов переработки определяли общепринятыми микробиологическими методами в соответствии с СаНПиН 2.3.2.1078-01.

Структурно – механические свойства различных видов теста (плотность, эффективную вязкость), отделочных полуфабрикатов (пенообразующая способность кремов, стабильность пены), тестовых полуфабрикатов и готовых мучных изделий (сжимаемость, пористость, хрупкость, крошковатость, удельный объем) определяли общепринятыми физико – химическими методами.

Кроме того, в полуфабрикатах из теста, кремах и мучных изделиях стандартными методами определяли массовую долю сухих веществ, жира, сахара, титруемую и активную кислотность.

В процессе хранения мучных изделий в охлажденном состоянии (t=3±1)оС определяли органолептические, физико-химические показатели качества, показатели безопасности и устанавливали сроки годности с учетом коэффициента резерва 1,5 (МУК 4.2.1847-04).

Медико-биологические методы исследования. Для изучения токсичного, аллергенного, гиполипидемического и гипохолестеринемического действий мучных изделий, обогащенных продуктами переработки сырья, использованы общепринятые медико-биологические методы исследования биохимических показателей крови, экспериментальных животных (крысы - самцы в возрасте 19 мес., массой 180-200 г). Кормление животных проводилось в течение 30 сут.

В работе приведены средние арифметические значения изучаемых показателей по химическому составу с учётом многолетних данных по районам произрастания. Полученные экспериментальные данные обрабатывали методами математической статистики с нахождением доверительного интервала при вероятности 0,95. Проведен корреляционный и регрессионный анализ полученных результатов исследований с использованием прикладных программ Office Pro (Word Excel), программы Statistica 5,0 фирмы Microsoft.

Схема проведения исследований представлена на рис.1.

Технология продуктов переработки дикорастущего сырья

В качестве продуктов переработки сырья выбраны порошки и экстракты, как наиболее удобные формы для использования в технологии пищевых продуктов, в частности, при производстве мучных изделий из различных видов теста и отделочных полуфабрикатов для кондитерских изделий.

Технология порошков. Порошки получали из высушенных корней ЛБ, ОЛ, корней и корневищ КЛ, надземной части ТО и ЛБ. Свежесобранное сырье предварительно инспектировали, мыли в холодной проточной воде при температуре 12/15о С, механически чистили корни и корневища, нарезали их и надземную часть ТО, сушили на ИК-установке «Феруза-2».

С целью максимального сохранения биологически активных веществ, содержавшихся в исходном сырье, и интенсификации процесса сушки подбирали размер частиц, обеспечивающий проникновение лучей на возможно большую глубину, что зависит как от пропускающей способности высушиваемого сырья, так и от длины волны ? ИК-лучей. При выборе размера частиц и толщины слоя учитывали также, что с понижением влажности высушиваемых образцов и уменьшением толщины слоя проницаемость сырья увеличивается. Обоснованы технологические параметры сушки сырья: мощность теплового потока N=700-900 Вт, коротковолновое излучение (? = 1,8 / 2,0 мкм), размер частиц корней и корневищ в виде кружков и пластин толщиной 2 / 3 мм; листьев, соцветий в форме пластин размером 3 / 5 мм. Корни и корневища сушили при температуре 50 / 55 оС, надземную часть – при 35 / 40оС до конечной влажности не более 14%. Получены и проанализированы кинетические кривые, характеризующие изменение влагосодержания сырья в процессе сушки. По кривым сушки определены скорость и продолжительность этого процесса ?s, мин; для корней ЛБ ?s – 210; и ОЛ -240; корней и корневищ КЛ – 220; для надземной части ТО и ЛБ – 150. Различие в продолжительности сушки исследуемого сырья обусловлена химическим составом и соотношением низко – и высокомолекулярных соединений.

Рисунок 1- Структурная схема проведения исследования В порошках, полученных из корней ЛБ и ОЛ, содержится до 42,5 % инулина (табл. 1), который, как известно, рекомендуется для больных сахарным диабетом и может использоваться как заменитель сахара при производстве мучных изделий, заменителя жира при изготовлении отделочных полуфабрикатов, а также в качестве пищевых волокон и пребиотик. В связи с этим из корней этих растений выделяли чистый инулин по модифицированному нами методу. Инулин экстрагировали водой при температуре 70 / 80 оС до полного извлечения. В полученном экстракте инулин осаждали 96% - ным этиловым спиртом при температуре минус 14 оС, затем его подвергали повторной перекристаллизации, сушили, получали порошок, который использовали в технологии отделочных полуфабрикатов и мучных изделий в качестве заменителя сахара (патенты № 2351166 и № 2360927).

Опытную партию мелкоизмельченных порошков из исследуемого сырья получали на предприятии ОАО «Красфарма», г. Красноярска.

Порошки хранили в герметичных полимерных упаковках по 3-5 кг при температуре ( 20± 5)°С и относительной влажности воздуха (70±5) %.

По результатам органолептических, физико-химических и микробиологических показателей срок годности порошков при данных условиях составляет 18 мес.

Определены показатели безопасности сырья и порошков. Показано, что содержание токсичных элементов (свинец, ртуть, кадмий, мышьяк) и пестицидов (ГХЦГ, ДДТ и его метаболиты) не превышает допустимых уровней, приведенных в соответствующих нормативных документах.


загрузка...