Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Аналитический обзор литературы
1.1 Характеристика инулиносодержащего сырья как объекта биотехнологии 10
1.1.1 Состав, свойства и применение инулина 10
1.1.2 Сравнительная характеристика цикория и топинамбура как сырья для производства инулина 14
1.2 Технологии получения инулина из инулиносодержащего растительного сырья 20
1.2.1 Технологии получения инулина из цикория 20
1.2.2 Технологии получения инулина из топинамбура 21
1.3 Существующие методики определения инулина 26
1.4 Влияние инулина на рост и развитие дрожжевых культур 28
1.5 Инулин как функциональный компонент при создании пищевых продуктов 30
Глава 2 Объекты и методы исследований
2.1 Организация работы и схема проведения исследований 34
2.2 Объекты и методы исследований 37
2.2.1 Физико-химические методы исследований 37
2.2.2 Химические методы исследований 49
2.2.3 Биохимические методы исследований 52
2.3 Технология получения ФГС из топинамбура 54
2.4 Математическая обработка экспериментальных данных 55
Глава 3 Биотехнология инулина: получение, изучение физико-химических показателей и применение
3.1 Разработка и модификация технологий получения инулина из цикория и топинамбура 56
3.2 Определение молекулярной массы инулина 60
3.2.1 Определение молекулярной массы инулина методом гельпроникающей хроматографии 60
3.2.2 Определение молекулярной массы инулина методом МАЛДИ 63
3.3 Изучение влияния инулина на активность дрожжей Saccharomyces cerevisiae-ZS и Kluyveromyces marxianus ВКМ Y-l 148 65
3.3.1 Метаболизм дрожжей при культивировании на молочной сыворотке 68
3.3.2 Метаболизм дрожжей при культивировании на сусле 71
3.3.3 Оценка физиологического состояния дрожжей при культивировании 75
3.3.4 Влияние инулина на газообразующую активность дрожжей Saccharomyces cerevisiae-ZS 3.4 Влияние инулина, ФГС и молочной сыворотки на реологические характеристики полуфабрикатов 81
3.5 Технология хлебобулочных изделий с инулином, ФГС и молочной сывороткой 88
3.6 Качественное и количественное определение инулина и ФГС в сырье и готовых продуктах 92
3.7 Антиоксидантная активность сырья и готовых изделий 94
3.7.1 Измерение АОА на кулонометре «Эксперт-006-антиоксиданты» 97
3.7.2 Измерение АОА на анализаторе «ЦветЯуза-01 -АА» 98
3.8 Влияние инулина, ФГС н молочной сыворотки на органолептические и физико-химические показатели готовых изделий 105
3.8.1 Реологические характеристики готовых изделий 109
3.8.2 Определение аромата хлебобулочных изделий сенсорными методами 113
3.8.3 Влияние инулина, ФГС и молочной сыворотки на цветометрические характеристики готовых изделий 115
3.9 Влияние инулина, ФГС и молочной сыворотки на изменение удельного объема и пористости 120
Глава 4 Технико-экономическая оценка разработанных пищевых продуктов
4.1 Маркетинговая оценка инулина и функциональных продуктов 126
4.2 Оценка экономической эффективности производства пищевых продуктов с инулином и ФГС 129
Выводы 133
Список использованной литературы 135
Приложения 150
- Сравнительная характеристика цикория и топинамбура как сырья для производства инулина
- Разработка и модификация технологий получения инулина из цикория и топинамбура
- Измерение АОА на анализаторе «ЦветЯуза-01 -АА»
- Оценка экономической эффективности производства пищевых продуктов с инулином и ФГС
Введение к работе
Объем рынка инулина в РФ составляет 15-20 тыс. тонн в год. В настоящее время инулин в Российской Федерации не производится, а высо-кофруктозные сиропы готовятся изомеризацией глюкозных сиропов, полученных гидролизом крахмалсодержащего сырья. Экспортом инулина в Россию занимается бельгийская компания Beneo-Orafti, которая также занимает 70% мирового рынка инулина. Остальную долю делят между собой компании Cosucra из Бельгии и Sensus из Голандии.
На сегодняшний день выделяются два основных направления использования инулина: фармацевтическая и пищевая промышленность. В фармацевтике инулин используется в виде биологически активных добавок (капли, таблетки) для профилактики и лечения различных заболеваний (противоопухолевые и противовоспалительные препараты, диабет, ожирение, болезнь почек, артрит и т.д.). В пищевой промышленности он используется не только как пищевое волокно (функциональные продукты питания), но и как технологический ингредиент (жирозаменитель, стабилизатор эмульсий и аэрированных продуктов и т.д.). Перспективно в этом плане изучение биологических особенностей инулиносодержащих растений и возможности их использования в разработке технологий получения инулина.
К известным инулиносодержащим растениям относят якон, цикорий, топинамбур, лопух большой, одуванчик лекарственный и др. Из них наиболее перспективными растениями являются топинамбур и цикорий, обладающие уникальным химическим составом и наличием инулина. Топинамбур и цикорий нашли широкое применение в диетическом питании как в натив-ном виде, так и в виде комбинированных продуктов. Продукты, содержащие инулин рекомендуются при широком спектре заболеваний. В настоящее время известны многочисленные исследования по данной проблеме ученых (Жеребцов Н.А., Корнеева О.С., Пащенко Л.П., Зеленков В.Н., Манешин В.В., Бобровник Л.Д., Голубев В.Н. и др.).
Наряду с актуальностью проблемы получения инулина, не менее актуально получение полифруктозида с различной молекулярной массой и достоверность определения этого показателя. По литературным данным, эта величина имеет широкий диапазон 315-6000. В тоже время согласно медицинским исследованиям наиболее полезным является инулин с молекулярной массой более 4000 Da (Заключение Самарского военно-медицинского института, 2007 г.). Кроме того, в настоящее время недостаточно полно изучено влияние инулина на метаболическую активность дрожжевых культур при получении биомассы.
Таким образом, исследование особенностей инулинсодержащих растений, возможности их применения при производстве инулина различной
молекулярной массы, а также использование инулина в составе питательных сред при получении биомассы дрожжей и создании функциональных пищевых продуктов является актуальным.
Цель работы: научное и практическое обоснование способов получения инулина из инулиносодержащего растительного сырья и его использование в биотехнологии дрожжей и пищевой промышленности.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
обосновать выбор инулиносодержащего растительного сырья для использования в технологии получения инулина;
-
разработать технологию получения инулина из инулиносодержащего растительного сырья;
-
определить состав и свойства полученного инулина и фруктозо-глюкозного сиропа;
-
исследовать влияние инулина на интенсификацию метаболической активности дрожжей;
-
обосновать возможность использования инулина, фруктозо-глюкозного сиропа и молочной сыворотки при создании функциональных продуктов питания.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
технология получения инулина из цикория и модифицированная технология получения инулина из топинамбура;
-
адаптированная методика определения высокомолекулярных углеводов методом гелыгроникающей хроматографии;
-
способ интенсификации метаболической активности дрожжей добавлением инулина при производстве биомассы;
-
улучшение физико-химических и органолептических свойств, а также повышение антиоксидантной активности функциональных продуктов при внесении инулина.
Научная новизна. Впервые подобраны условия гельхроматографи-рования растворов, содержащих инулин, и определена его молекулярная масса.
Разработана технология получения инулина из отечественного инулиносодержащего растительного сырья (цикорий).
Экспериментально подтверждена и модифицирована технология получения высокомолекулярного инулина из топинамбура
Научно обосновано применение инулина для интенсификации метаболической активности дрожжей Saccharomyces cerevisiae-ZS и Kluyveromyces marxianus - ВКМ Y-l 148.
Установлено совместное влияние инулина и молочной сыворотки, фрук-тозо-глюкозного сиропа и молочной сыворотки на технологические процессы и качество готовых пищевых продуктов.
Выявлено изменение содержания инулина и фруктозы в готовых изделиях в зависимости от вносимых дозировок инулина и молочной сыворотки и фруктозо-глюкозного сиропа и молочной сыворотки.
Техническая новизна работы подтверждается патентом РФ № 2428885 от 20.06.2010.
Практическая значимость работы. Получен высокомолекулярный инулин из топинамбура по модифицированной технологии и проведена апробация его использования при создании функциональных пищевых продуктов в условиях производства на ООО «Исток».
Определены рациональные дозировки инулина и молочной сыворотки при создании функциональных пищевых продуктов.
Установлены рациональные дозировки фруктозо-глюкозного сиропа и молочной сыворотки при создании функциональных пищевых продуктов.
Основные положения диссертационного исследования рекомендуются к внедрению в учебный процесс по курсу «Пищевая химия» по специальности 110 305 «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на конференциях преподавательского состава и научных работников ВГАУ (г. Воронеж, 2007 - 2010 гг.);
IV Международная научно-практическая конференция «Перспективы производства продуктов питания нового поколения» посвященной 80-летию факультета Технологии молочных продуктов (г. Омск, 2011 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 5 статьей в журналах, рекомендуемых ВАК и 1 патент.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных источников и приложений. Основное содержание работы изложено на 150 страницах, включая 17 таблиц и 53 рисунка. Список литературы включает 178 источников российских и зарубежных авторов.
Сравнительная характеристика цикория и топинамбура как сырья для производства инулина
Цикорий. Известны девять видов цикория, распространенных в Европе и Северной Африке. В России практическое применение нашел главным образом цикорий корневой [158].
Цикорий является одним из наиболее используемых источников инулина. Однако традиционно его используют для получения пастообразных или порошкообразных растворимых продуктов, используемых для кофецикорных напитков. Корнеплоды цикория содержат 75-80% водорастворимых сухих веществ, значительную часть из которых составляет инулин 50-58%, остальная часть представлена - фруктозой и глюкозой. Наряду с водорастворимыми формами углеводов в цикории содержатся также клетчатка, слизистые вещества (гумми) и другие полисахариды. Важнейшие вещества корнеплодов (углеводы, азотистые вещества, соли минеральных и органических кислот) растворены в основном в свободной воде, составляющей 70-80 % общего количества воды в свежем цикории. Область использования цикория расширяется при выделении из корнеплодов фруктаносодержащих продуктов со степенью полимеризации (СП) 2, с содержанием длинноцепочного инулина, наличие которого в исходном сырье 17-20% по отношению к свежим корнеплодам. Инулин в корнеплодах цикория служит запасным углеводом и может легко подвергаться гидролитическому расщеплению с образованием фруктозы и сахарозы. В благоприятных условиях хранения энергичный гидролиз инулина под действием инулиназы сопровождается образованием фруктозы.
Помимо инулина в цикории содержатся витамины группы В - 0,03 мг %, Bj - 0,05 мг %, РР - 0,24 мг %, С - 10 мг %. В цветках обнаружен шикозид цикория, в семенах каротин, витамин С, ряд макро и микроэлементов (Na -4,4 мг %, К - 192 мг %, Са - 0,7 мг %, Мл - 12 мг %, Р - 26 мг %, Fe - 0,7 мг % и др.) органические кислоты, дубильные вещества, пектин, белковые вещества, смолы. Основным отличием корней цикория является наличие глико-зида - интибина (0,032-0,2%). Это бесцветное желатинообразное вещество с неопределенным составом и горьким вкусом. Он ограничивает использование цикория в пищевой промышленности, но благодаря ему цикорий активно используют для производства заменителей кофе. В составе сухих порошковых экстрактов обнаружены органические кислоты, основную часть которых составляют уксусная, яблочная, янтарная и лимонная, а также молочная и винная кислоты. Их общее содержание в корнях первого года достигает 11-12% в перерасчете на сухую массу.
Кроме того, в состав корней растения входят жирные кислоты (линоле-вая, пальмитиновая, лнноленовая, стеариновая), стерины (а-амирин, тараксастерол, Р-ситостерол), смолы, холин. В состав цикория разных сортов входят 16 аминокислот, в том числе незаменимые [151, 158].
В настоящее время, цикорий является также ценной технической культурой, дающей сырье для спиртовой промышленности. Исследованиями было показано, что процесс осахаривания инулина идет более полно, чем у крахмала и может происходить без солода при использовании минеральных кислот или же при повышенном давлении. Это значительно упрощает производственный процесс и дает возможность увеличить выход спирта в 1,5 раза, снизив его себестоимость. Цикорный сахар слабо кристаллизуется и используется в виде фруктозо-глюкозных сиропов, в качестве пищевых добавок, в консервной и кондитерской промышленности, при производстве напитков, хлебобулочных изделий, мармелада, молочных продуктов и т.д. Цикорий используется для получения различного вида кофецикорной продукции. В результате температурной обработки корнеплодов (180С), при обжаривании, из углеводов и белков образуется около 2-7 % эфирного масла - цикореоля, обладающего своеобразным запахом, свойственным цикорию. Обжаренные и размолотые корнеплоды содержат безазотистые экстрактивные вещества до 45,8 %, сахара - 17,5 %, азотистые вещества -7,4 %, жиры - 2,5 %, Высокий процент растворимых в воде веществ, приятный горьковатый привкус, кофейный цвет порошка позволяют применять цикорий в качестве самостоятельного напитка или примеси от 10 до 70 % к натуральному кофе, повышая интенсивность окраски и его вкусовые качества.
Многочисленные исследования показали целебное действие цикория на различные органы человека, об этом имеется более 300 древних и современных документов. Растение используется, как успокаивающее, противовоспалительное, бактерицидное, жаропонижающее, кровоочистительное, желчегонное, мочегонное, сосудорасширяющее, улучшающее обменные процессы - средство [36, 158].
Топинамбур. В последнее время значительно возрос интерес к топинамбуру как культуре широких возможностей. Топинамбур и продукты его переработки активно используют в пищевой промышленности, для корректировки пищевой ценности продуктов питания. Полезные свойства и доступность топинамбура делают перспективным его широкое использование. Сырые клубни топинамбура служат ценным сырьем для производства кулинарной продукции с функциональными свойствами, что позволяет увеличить ассортимент продуктов, обогащенных биологически активными веществами, снижать включение в рецептуры дорогостоящего сырья, калорийность и себестоимость продукции. Наибольший интерес представляют продукты переработки топинамбура (инулин, олигофруктоза, фруктозо-глюкозный сироп). Благодаря своим свойствам, инулин и фруктозо-глюкозный сироп используют как пищевую добавку при производстве продуктов функционального питания [69,85,96,104,105,116,131].
Топинамбур (Heliantaus tuberosus) - многолетнее клубненосное крупное травянистое растение семейства астровых, в Росси больше известен как «земляная груша». Ближайшим родственником топинамбура является подсолнечник. Однако в отличие от подсолнечника топинамбур образует многочисленные подземные клубни. Зеленое растение выдерживает заморозки до -5С, а клубни в земле, укрытой снегом, переносят длительные морозы до -40С. Клубни топинамбура неправильной формы, с выростами и буграми. Масса их от 10 г до 300 г, в среднем 150 г. В земле они залегают компактно и неглубоко [34, 96,115].
По своему составу топинамбур является полноценным продуктом питания. Содержание витаминов В і и В2 в нем в 2,5 раз выше чем в свекле и моркови, а витамина С более чем в 5 раз больше чем в картофеле. Клубни богаты минеральными веществами, в том числе (мг % на сухое вещество): железа - 10,1; марганца - 44,0; кальция - 78,8; магния - 31,7; калия - 1382,5; натрия - 17,2. Особенно много в нем кремния, калия и железа. По содержанию железа, кремния и цинка топинамбур превосходит картофель, морковь и свеклу. По пищевым волокнам и пектину он превосходит все известные корнеплоды и может сравниться среди сельскохозяйственных культур лишь с укропом. Основная доля белков приходится на водо- и солерастворимые. В топинамбуре содержится 3,2% белков (в пересчете на сухое вещество), представленных 17 аминокислотами, среди которых превалирует глютаминовая и аспарагиновая. Белок достаточен по содержанию лейцина, треонина, триптофана, фенилаланина и тирозина, но лимитирован по лизину, что характерно для большинства растительных белков. В то же время, по данным Новосибирского научно-исследовательского института клинической иммунологии СО РАМН имеющиеся в топинамбуре белковые соединения очень близки по своей структуре белкам вюючковой (тимуса) железы и обладают свойствами, практически идентичными свойствами этих белков. Наличие в топинамбуре растительных жиров, образованных непредельными и полинепредельными жирными кислотами, также увеличивает его пищевую ценность.
Основная ценность топинамбура, отличающая его от других овощей, это его углеводная фракция, представленная полифруктозаном инулином (до 25%), который сопровождается в небольших количествах псевдоинулином, инуленином, гелиантелианом и синантрином, а также моно- и дисахаридами: сахароза, глюкоза, фруктоза. В таблице 1.1 представлены средние показатели химического состава топинамбура в процентах на абсолютно сухое вещество (20,2 - 25,0 % к массе свежих клубней) [34, 96,104,105,116,127,144].
Разработка и модификация технологий получения инулина из цикория и топинамбура
Основной задачей диссертационного исследования была разработка и модификация технологий получения инулина из инулиносодержащего растительного сырья. К наиболее распространенному сырью для получения инулина в нашей климатической зоне относятся цикорий и топинамбур [96, 105, 115,116,158].
Предложена модификация существующей технологии получения инулина из топинамбура [73]. Технология выбрана благодаря своей простоте, доступности материалов, оборудования и как наиболее экономически эффективная в сложившихся условиях. Способ заключается в физико-механическом отделении водорастворимых веществ от нерастворимых в воде волокнистых веществ из клубней. Из полученного сока нагреванием до температуры 80-85С в течение 1-3 мин и последующим фильтрованием удаляют белковые и окрашенные вещества, после чего сок очищают при помощи ультрафильтрации, диафильтрации и нанофильтрации, осветляют активированным углем, концентрируют и из полученного раствора кристаллизуют инулин (рисунок 3.1 А).
Необходимо отметить, что рассматриваемая технология предусматривает получение инулина с доброкачественностью -95-96%. В качестве изменений в способе было предложено не использовать очистку сока ультра- и диафильтрацией (рисунок 3.1 В), а также использовать ферментный препарат протеазы, для гидролиза белков, содержащихся в топинамбуре. Это позволяет снизить затраты на технологию и соответственно снизить стоимость конечного продукта.
Для очистки сока, полученного после прессования от белков использовали ферментный препарат - Протосубтилин ГЗХ, протеолитической актив 57 ностью 120 ед. ПС/г [19]. Фермент вносили из расчета 5 ед/г белка, сразу после объединения сока, отделенного самотеком и прессованием, время проте-олиза -2 ч. Затем раствор нагревали до 80-85С, в результате чего происходила инактивация фермента и коагуляция белков, после чего фильтровали.
Без ультра- и диафильтрации в раствор инулина переходят высокомолекулярные полифруктозаны с массой более 4500 Da, клетчатка, коллоидно-дисперсные веществ и т.д. При очистке нанофильтрацией из пермеата удаляются неорганические примеси, низкомолекулярные соединения и инулиды с молекулярной массой менее 4500 Da, а инулин накапливается в концентрате. Упрощение технологии позволяет выделять не высокоочищенный инулин с высокой доброкачественностью, а инулин пищевого и микробиологического назначения. Подобный полимер содержит примесь минералов, растворимых окрашенных веществ и аминокислот (доброкачественность 86%). Его использование позволяет обогащать продукты комплексом микроэлементов и пищевых волокон, а также вносить в среды для культивирования микроорганизмов дополнительные источники азота, в виде аминокислот, образующихся при гидролизе белков ферментами.
Полученный инулин представляет собой мелкодисперсный гигроскопичный порошок светло-кремового цвета, влажностью 7,3%, плохо растворимый в воде и нерастворимый в спирте. Содержание инулина 86%, 6% клетчатки, 7% низкомолекулярные сахара (фруктоза, глюкоза), 1% минеральные вещества и микроэлементы (Мп, К, Na, Р, Са). Себестоимость полученного инулина составляет 200 руб./кг, что значительно ниже стоимости зарубежных аналогов.
Кроме топинамбура в исследованиях разрабатывалась технология получения инулина и всего комплекса полифруктозанов из цикория. На основании обзора существующих технологий можно заключить, что к недостаткам имеющихся способов следует отнести удорожание технологий за счет экстракции сырья 70% и 96% спиртом, очистка на ионообменных колонках также удорожает технологию. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к разрабатываемой технологии является способ производства порошкообразного растворимого цикория описанный в авторском свидетельстве №1658969 (рисунок 3.2 А) [1]. Способ заключается в приемке, очистке и измельчении сырья, экстрагирование водорастворимых веществ, фильтрование экстракта, его термообработку при 160-180С в течение 30-40 мин. для обеспечения частичной и равномерной карамелизации продукта, после чего экстракт с массовой долей сухих веществ 20-22% сушат на распылительной сушилке. К недостаткам данного способа следует отнести термообработку экстракта при 160-180С в течение 30-40 мин., режимы которой способствуют разрушению в результате гидролиза как инулина, так и фруктозы до темно-окрашенных соединений продуктов реакции меланоидообразования и кара-мелизации. Для нагревания жидкостей до указанной температуры требуется использовать реактор, способный выдержать высокое давление, и потому известный способ является периодическим, малопроизводительным и в определенном смысле небезопасным. Кроме того, при обжаривании цикорий теряет в массе за счет угара 13,5-14,0%, а неравномерное проведение обжаривания оказывает неблагоприятное влияние на запах экстракта.
Схема разработанной нами технологии представлена на рисунке 3.2 В.
По технологии корнеплоды замачивают в воде на 1,5-2 часа, отмывают от почвы в моечной машине, измельчают на молотковой кормодробилке, снабженной сеткой с ячейками диаметром 3-5 мм. Полученную кашку направляют в двутельный котел, добавляют воду в количестве 1:(2,5-3,0) и проводят двукратную экстракцию при температуре 80-85С в течение 60 мин. По окончании процесса суспензию фильтруют через ткань или центрифугируют, получают экстракт и жом. Полученные экстракты объединяют, упаривают под вакуумом при температуре 50-60С до содержания сухих веществ 25-30%, а затем обесцвечивают активным углем ОУ-В, добавляя его в количестве 1,5-2,0% от массы сухих веществ упаренного экстракта при температуре 55-60С в течение 40-60 мин.
Отработанный уголь отфильтровывают под вакуумом через ткань или центрифугируют. Для облегчения фильтрации используют фильтровальный перлит в количестве 1:1 к осветляющему углю. Обесцвеченный раствор фруктозанов с температурой 40-45С сушат на распылительной сушилке при подаче горячего воздуха с температурой 120-125С и выходящем из камеры воздухе с температурой 70С. Получают мелкодисперсный гигроскопичный порошок светло-желтого цвета с содержанием фруктозанов со степенью полимеризации СП 2 не менее 85% и влажностью 8-10%.
Использование этой технологии позволяет более полно выделить весь комплекс полифруктозанов, избежать темного окрашивания экстракта, снизить теплоэнергозатраты и улучшить качество продукта.
Измерение АОА на анализаторе «ЦветЯуза-01 -АА»
Для предотвращения порчи и снижения интенсивности биохимических и микробиологических превращений в процессе хранения отбирали мякиш готовых изделий по ГОСТ 5670 [25], измельчали до размеров частиц не более 5 мм и подвергали сушке при температуре 120 С в течение 90 мин.
Вытяжку из сушеного мякиша хлебобулочных изделий готовили добавляя к измельченным и просеянным через сито 0,4 мм образцам дистиллированную воду в соотношении 1:10, в пересчете на абсолютно сухой вес (а.с.в.) высушенного продукта, влажность которого определяли при 130С по ГОСТ 8494 [27]. Смесь перемешивали с помощью магнитной мешалки в течение 15 минут и центрифугировали при 5000 об./мин. 15 минут, исследовали жидкую фазу. Определение суммарной антиоксидантной активности осуществляли кулонометрическим методом с использованием электрогенериро-ванного брома. Этот метод, за счет способности вступать в радикальные, окислительно-восстановительные, реакции электрофильного замещения и присоединения по кратным связям позволяет эффективно определить весь спектр антноксидантов исследуемых продуктов [56,98].
В таблице 3.7 представлены значения определения влажности и САОА исследованных высушенных и измельченных образцов хлеба, по ГОСТ 8494 [27]. В таблице3.8 представлены САОА (X) образцов инулина из топинамбура, ФГС и инулина фирмы Sigma.
На основании определений можно заключить, что сам инулин обладает низкой САОА (инулин Sigma), а высокие показатели САОА у инулина и ФГС из топинамбура можно объяснить наличием примесей иных биологически активных веществ. Результаты исследования САОА образцов хлебобулочных изделий с инулином и сывороткой представлены на рисунке 3.24.
Увеличение дозы инулина и сыворотки в хлебобулочных изделиях по отдельности незначительно повышает САОА образцов. Минимальная САОА определена в области при добавлении 12-18% сыворотки и 0-5% инулина. Наибольшая АОА определена при добавлении 20% сыворотки и 8% инулина и эквивалентно 865 мг рутина на 100 г продукта.
Эффект увеличения САОА в зависимости от дозировки инулина и сыворотки в совокупности можно объяснить интенсификацией реакции мела-ноидинообразования (реакция Майяра) с образованием веществ повышающих САОА продукта (гидроксиметилфурфурол, диоксисоединения, производные фурана и т.д.). Сущность реакции меланоидинообразования заключается во взаимодействии редуцирующих Сахаров с аминокислотами. Содержание редуцирующих Сахаров в готовых изделиях повышается при введении инулина в муку и его гидролиз в результате брожения дрожжей в тесте, сывороточные белки служат дополнительным источником аминокислот. Кроме того, внесение сыворотки увеличивает начальную кислотность теста, что также способствует интенсификации реакции. Таким образом, в процессе приготовления функциональных хлебобулочных изделий, увеличение доли вносимых инулина и молочной сыворотки пропорционально повышению АОА готовых изделий.
На рисунке 3.25 представлено изменение САОА образцов хлебобулочных изделий в зависимости от внесения молочной сыворотки и ФГС.
Из рисунка 3.25 видно, что при увеличении доли сыворотки показатели САОА продукта практически не изменяются. Повышение САОА в образцах без сыворотки находится в прямой зависимости от дозировки ФГС в продукте. Совокупное влияние ФГС и сыворотки характеризуется максимальными показателями САОА при добавлении 10% сыворотки и 8% ФГС и соответствует 830 мг рутина в 100 г продукта. Необходимо отметить, что при добавлении 15-20% сыворотки увеличение дозировки ФГС в продукте свыше 5% снижает показатели АОА образцов.
В данном случае, как и в образцах с инулином и сывороткой, увеличение содержания редуцирующих Сахаров внесенных в продукт с ФГС и аминокислот внесенных с сывороткой, способствует интенсификации реакции меланоидинообразования в продукте с образованием веществ обладающих АО свойствами. При добавлении сыворотки происходит частичная пептиза-ция белков, образующих клейковинный каркас. Некоторые дисульфидные -S 101 S-связи восстанавливаются до сульфгидрильных SH-групл, снижая долю активных радикалов в среде и повышая САОА продукта. Однако при повышении доли редуцирующих Сахаров они оказывают дегидратирующее действие на белки клейковинного каркаса, повышение содержания свободных ОН-групп снижает САОА готового продукта. По всей видимости, действие редуцирующих Сахаров и сыворотки по снижению САОА начинается при превышении определенной концентрации Сахаров в продукте. Отсутствие этого эффекта в образцах с добавлением инулина объясняется его неспособностью полностью гидролизоваться за время брожения тестовых заготовок.
Оценка экономической эффективности производства пищевых продуктов с инулином и ФГС
Определение конкурентных возможностей той или иной продукции возможно только при определении потребности и стоимости основного и дополнительного сырья на производство условной единицы продукции. Исходными данными их определения являются:
- нормы и нормативы по расходу основного и дополнительного сырья и вспомогательных материалов;
- действующие оптовые, закупочные и договорные цены.
Расчет стоимости основного, дополнительного сырья и вспомогательных материалов для производства хлебобулочных изделий с молочной сывороткой, инулином и ФГС из топинамбура представлена в таблицах 5.1 и 5.2. В качестве упаковочных материалов используются полиэтиленовые пакеты. Масло растительное используется для смазки форм и готовых изделий (для придания глянца). Изделия планируется выпускать массой 300 г.
Важнейшим этапом плановой работы на предприятиях является определение величины затрат на производство и реализацию единицы продукции каждого вида. Данный расчет служит основой для установления проектной оптовой цены продукции и эффективности ее выработки.
Расчет себестоимости единицы продукции осуществляли методом калькулирования [8], т. е. отнесения всех расходов на производство и реализации продукции 1 т изделия. Плановая калькуляция представлена в таблице 5.3.
Отпускная цена 1т. хлебобулочных изделий с молочной сывороткой и инулином составляет 32,20 тыс. руб. что соответствует при массе единицы продукта 300 г - 9,70 руб. за 1 шт., изделия с молочной сывороткой и ФГС -36,02 тыс. руб. соответствует- 10,80 руб. за 1 шт.
Таким образом, при соизмерении планируемых отпускных цен разрабатываемых продуктов с существующими в настоящее время хлебобулочными изделиями с функциональными ингредиентами, можно заключит, что разработанные изделия являются конкурентоспособными. Полученная цена находится приблизительно в середине ценового диапазона установившегося для диетических хлебобулочных изделий. Так по данным на 01.12.2010 стоимость одного хлебобулочного изделия для диетического питания массой 300 г составила: хлеб Новый с зерновой добавкой из муки пшеничной 1 сорта- 12, 40 руб., хлеб Новый с пряностями (паприка+ лук) из муки пшеничной 1 сорта - 11,00 руб., изд. х/б «Утренние» - 9,00 руб.
Снижение себестоимости продукции, а, следовательно, увеличение экономического эффекта может быть достигнуто за счет:
- поиска рынков сбыта, максимально приближенных к месту производства хлебобулочных изделий (снижение транспортно-заготовительных расходов);
- использования средств автоматического управления технологическими процессами (уменьшение количества рабочего персонала и как следствие затрат на заработную плату).
