Содержание к диссертации
Введение
1. Теоретические и практические аспекты применения дикорастущего сырья в пищевых технологиях 15
1.1 Биологически активные вещества дикорастущего сырья 17
1.2 Роль биологически активных веществ в профилактике алиментарно-зависимых заболеваний 34
1.3 Агробиологическая характеристика дикорастущего сырья Красноярского края 41
1.4 Научная концепция использования дикорастущего сырья в технологии мучных изделий повышенной биологической ценности 52
2. Методология и организация экспериментальных исследований 55
2.1 Объекты исследований 55
2.1.1 Дикорастущее сырье и продукты его переработки 55
2.1.2 Полуфабрикаты из теста, кремы и мучные изделия 57
2.2 Методы исследования 64
2.2.1 Методы исследования дикорастущего сырья и продуктов его переработки 64
2.2.1.1 Моно-ди-и полисахариды 65
2.2.1.2 Методы исследования фенольных соединений 68
2.2.1.3 Определение эфирныхмасел 71
2.2.1.4 Методы определения антиоксидантной активности продуктов переработки сырья 73
2.2.1.5 Методы определения мико-и бактериостатических свойств продуктов переработки сырья 73
2.2.1.6 Методы определения показателей безопасности 74
2.2.2 Методы исследования теста, отделочных полуфабрикатов и мучных изделий 74
2.2.2.1 Методы определения структурно-механических характеристик теста, кремов и мучных изделий 74
2.2.2.2 Методы исследования показателей качества мучных изделий 76
2.2.2.3 Методы определения показателей безопасности мучных изделий 76
2.3 Методы биологических исследований мучных изделий 77
2.4 Постановка эксперимента 77
3. Технология продуктов переработки дикорастущего сырья 81
3.1 Технология порошков 81
3.2 Технология экстрактов 92
4. Исследование биологически активных веществ в дикорастущем сырье и продуктах его переработки; изменение их при хранении 109
4.1 Углеводная фракция 110
4.2 Минеральные элементы и витамины 111
4.3 Эфирное масло 113
4.4 Фенольные соединения 114
4.4.1 Качественный и количественный состав фенольных соединений 114
4.4.2 Антиоксидантная активность продуктов переработки сырья 134
4.4.3 Мико- и бактериостатические свойства продуктов переработки сырья 138
5. Разработка рецептур и технологии мучных изделий с добавлением продуктов переработки дикорастущего сырья 147
5.1 Исследование влияния продуктов переработки сырья на свойства теста и качество мучных изделий из пшеничной муки 148
5.1.1 Рецептуры и технология дрожжевого теста и изделий из него 148
5.1.2 Рецептуры и технология бисквитного теста и изделий из него 159
5.1.3 Рецептуры и технология песочного теста и изделий из него 169
5.2 Рецептуры и технология отделочных полуфабрикатов 177
5.2.1 Рецептура и технология сливочного крема 177
5.2.2 Рецептура и технология суфле 185
5.2.3 Рецептура и технология белково-заварного крема 188
6. Исследование изменений показателей качества и безопасности мучных изделий повышенной биологической ценности при холодильном хранении; обоснование сроков их годности 191
6.1 Исследование изменений структурно-механических показателей качества мучных изделий 191
6.2 Исследование изменений продуктов гидролиза и окисления молочного жира при хранении кондитерских изделий 196
6.3 Микробиологические и другие показатели безопасности мучных изделий 203
6.4 Органолептические и физико-химические показатели качества мучных изделий; пищевая и биологическая ценность продуктов 209
6.5 Результаты биологических исследований 223
7. Маркетинговые исследования и социально- экономическое обоснование применения продуктов переработки дикорастущего сырья в технологиях мучных изделий 226
Маркетинговые исследования 226
Отношение потребителей к пищевым продуктам, обогащенным БАВ 227
Определение интегрального показателя качества мучных изделий 238
Экономические показатели производства мучных изделий повышенной биологической ценности 241
Выводы 253
Список использованной литературы 258
Приложения 289
- Роль биологически активных веществ в профилактике алиментарно-зависимых заболеваний
- Методы определения структурно-механических характеристик теста, кремов и мучных изделий
- Качественный и количественный состав фенольных соединений
- Исследование изменений продуктов гидролиза и окисления молочного жира при хранении кондитерских изделий
Введение к работе
Актуальность темы. В реализации Концепции государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации особая роль отводится созданию качественно новых пищевых продуктов, обогащенных биологически активными веществами, способными корректировать процессы метаболизма в организме человека, повышать его защитные механизмы, снижать риск развития алиментарнозависимых заболеваний.
В настоящее время получены принципиально новые данные в отношении важной роли для человека так называемых минорных биологически активных веществ(БАВ), к которым относятся различные экзогенные пептиды, полисахариды, органические кислоты, фенольные соединения, микроэлементы, витамины и витаминоподобные вещества.
Накопленные в области нутрициологии данные свидетельствуют о том, что в современных условиях жизни человека невозможно адекватное обеспечение потребности организма всеми необходимыми для поддержания его жизнедеятельности пищевыми и минорными биологически активными компонентами за счет традиционного питания. Необходимы альтернативные источники, к которым относятся дикорастущие съедобные растения различных семейств, отличающиеся повышенным содержанием БАВ. Однако, в настоящее время они неоправданно мало используются в качестве источников природных биологически активных веществ при производстве функциональных пищевых продуктов.
Одним из путей решения проблемы создания пищевых продуктов заданного химического состава, является использование экологически безопасных нетрадиционных сырьевых ресурсов растительного происхождения, в частности дикорастущего сырья, широко распространенного во многих регионах нашей страны, в том числе в Восточной Сибири. В почвенно-климатических условиях Красноярского края на территории, занимающей около 150 тыс. га, произрастают многолетние травянистые растения различных семейств.
Особое место занимают многолетние растения семейства Asteraceaе (Compositae): Arstium lappa L-лопух большой, Taraxacum officinale Wigg- одуванчик лекарственный, Achillea milletolium L) - тысячелистник обыкновенный, а также семейства Rosaceaе-Sanguisorba officinalis L (Sanguisorba glanduloza Kom.)- кровохлебка лекарственная, которые являются ценными источниками БАВ и разрешены Министерством здравоохранения и социального развития РФ в качестве лекарственного и пищевого сырья. В связи с сезонностью значительная часть дикорастущего сырья ежегодно заготавливается в переработанном виде в среднем по 25 тонн каждого вида. Важнейшая роль в разработке и внедрении пищевых продуктов повышенной биологической ценности, расширении ассортимента отводится хлебопекарной и кондитерской промышленности, так как изделия этой отрасли ежедневно употребляются всеми группами населения РФ.
К недостаткам мучных изделий, имеющих определяющее значение в структуре питания населения, относится низкая биологическая ценность и высокая калорийность, что указывает на необходимость коррекции химического состава этих продуктов.
Теоретико-методологические аспекты и основы практической реализации производства функциональных пищевых продуктов изложены в работах Р.Д. Поландовой, А.П. Нечаева, Р.И. Шаззо, Г.И. Касьянова, Л.И. Пучковой, Т.Б. Цыгановой, Ю.Ю. Гичева, В.В. Андреева, А.Р. Ветчинкина, М.Н. Запрометова, А.И. Жаринова, Л.А.Устиновой, О.А. Сухомлиновой, Ф.Майера, G. Britton, A. Stoll, E. Wiedemann и других отечественных и зарубежных авторов.
Однако ограниченность и противоречивость научной информации о химическом составе и функционально-технологических свойствах дикорастущего сырья в зависимости от условий произрастания и других факторов предопределяет необходимость исследования их применительно к почвенно-климатическим условиям Красноярского края. Отсутствует теоретическое обоснование и практическая реализация технологических решений по применению продуктов переработки дикорастущего сырья при производстве мучных изделий, как функциональных пищевых продуктов профилактического назначения.
В связи с изложенным, исследования, направленные на решение важной народно-хозяйственной проблемы, связанной с созданием качественно новых функциональных пищевых продуктов профилактического назначения, обогащенных биологически активными компонентами, выделенными из экологически безопасных дикорастущих многолетних травянистых растений семейств Asteraceaе u Rosaceaе (Compositае), являются актуальными и имеют важное социально – экономическое значение.
Цель и задачи исследования. Цель работы – теоретически обосновать применение продуктов переработки многолетних травянистых растений семейств Asteraceaе (Compositае) u Rosaceaе (Compositае) в пищевых отраслях и разработать технологии мучных изделий, обогащенных биологически активными веществами, выделенными из дикорастущего сырья.
Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:
- обосновать выбор дикорастущих многолетних травянистых растений, оценить сырьевые ресурсы нетрадиционного пищевого сырья Красноярского края с целью расширения ассортимента и сырьевой базы пищевой промышленности и возможности применения его в технологии функциональных продуктов профилактического назначения;
- исследовать и разработать технологии продуктов переработки дикорастущего сырья, обеспечивающих минимальные потери биологически активных веществ;
- изучить показатели безопасности дикорастущего сырья и продуктов его переработки;
-исследовать биологически активные вещества в сырье и продуктах его переработки в процессе хранения;
- исследовать антиоксидантные и антимикробные свойства продуктов переработки дикорастущего сырья;
- изучить влияние продуктов переработки сырья на структурно-механические и физико-химические показатели качества различных видов теста и отделочных полуфабрикатов для кондитерских изделий;
- разработать рецептуры и технологии мучных изделий из дрожжевого, бисквитного и песочного теста и отделочных полуфабрикатов с добавлением продуктов переработки дикорастущего сырья;
- исследовать изменения органолептических, физико-химических, микробиологических показателей качества и безопасности мучных изделий от продолжительности хранения в охлажденном состоянии;
- определить пищевую и биологическую ценность разработанных мучных изделий с добавлением продуктов переработки дикорастущего сырья; обосновать сроки годности их при холодильном хранении;
- провести медико-биологическую оценку разработанных мучных изделий;
- разработать техническую документацию на новые виды мучных изделий и отделочных полуфабрикатов для кондитерских изделий, провести опытно-промышленную апробацию предложенных технологий.
- провести маркетинговые исследования и дать социально-экономическое обоснование целесообразности производства разработанных мучных изделий, как функциональных пищевых продуктов профилактического назначения.
Научная новизна. На основании анализа химического состава, функционально- технологических и медико-биологических свойств многолетних травянистых растений семейств Asteraceaе и Rosaceaе обоснована целесообразность и эффективность использования безопасных для здоровья человека продуктов переработки дикорастущего сырья Красноярского края в пищевых технологиях.
Установлено, что дикорастущие многолетние травянистые растения семейств Asteraceaе (Compositае) и Rosaceaе(Compositае), произрастающие в почвенно-климатических условиях Красноярского края, отличаются высоким содержанием биологически активных веществ: фенольных соединений, моно- и полисахаридов, макро- и микроэлементов, водорастворимых витаминов и пищевых волокон.
Выявлены особенности химического состава продуктов переработки различных видов дикорастущего сырья. В корнях лопуха большого и одуванчика лекарственного из полисахаридов преобладает инулин, количество которого составляет от 36,5 до 42 % ; в корнях с корневищами кровохлебки лекарственной – крахмал (12.4%). Димерные фенольные соединения – флавоноиды (флавоны, флавононы, флавонолы, лейкоантоцианы, катехины, ксантоны) содержаться во всех исследуемых растениях. Суммарное содержание флавоноидов изменяется в пределах от 2,8 до 6,9 % в зависимости от вида сырья и анатомических частей растений. В корнях с корневищами кровохлебки лекарственной содержаться полимерные фенольные соединения – танины.
В надземной части тысячелистника обыкновенного преобладают фенолкарбоновые кислоты С6 –С1 ряда (п- оксибензойная, галловая, эллаговая), а также халконы, флавононы. Корни и корневища исследуемого сырья отличаются высоким содержанием флавонолов (рутина, кверцетина, мирицитина, кемпферол- 7-гликозида).
Показано, что максимальное количество эфирного масла содержится в надземной части тысячелистника обыкновенного; изучен фракционный состав и определено 15 соединений, принадлежащих к углеводородам, карбонильным соединениям, терпеноидам и изотерпеноидам; значительную часть составляет низкокипящая фракция терпеновых углеводородов, состоящая из – и – пиненов; основными компонентами являются: кариофиллен, линалилацетат, туйон, бизаболол и азулен.
В исследуемых анатомических частях дикорастущего сырья определено 23 минеральных элемента, из которых преобладают фосфор, магний, кремний, кальций, железо, селен.
В надземных частях, корнях и корневищах исследуемых растений определены водорастворимые витамины, из которых преобладают L – аскорбиновая кислота и витамин РР.
Установлено, что продукты переработки корней лопуха большого и одуванчика лекарственного обладают антиоксидантными свойствами, а корней с корневищами кровохлебки лекарственной и надземной части тысячелистника обыкновенного мико-и бактериостатическими.
Выявлены закономерности изменения структурно-механических свойств различных видов теста в зависимости от массовой доли добавок; показано, что добавление порошков в количестве 5-10 % увеличивает влагоудерживающую способность дрожжевого теста, укрепляет клейковину, снижает разжижение теста.
Получены математические модели, характеризующие зависимость изменения структурно-механических, микробиологических и физико-химических показателей качества мучных изделий, выпеченных из различных видов теста, от продолжительности хранения в охлажденном состоянии.
Практическая значимость работы. Разработаны технологии продуктов переработки дикорастущего сырья. Обоснованы параметры ИК-сушки, обеспечивающие интенсификацию этого процесса и максимальное сохранение БАВ, а также получение порошков из корней, корневищ и надземной части растений высокого качества.
Оптимизированы технологические режимы экстрагирования биофлавоноидов и эфирных масел из различных анатомических частей свежего и высушенного сырья.
Определены показатели безопасности исследуемого дикорастущего сырья и продуктов его переработки.
Разработана нормативно-техническая документация на продукты переработки дикорастущего сырья.
Разработаны рецептуры и технологии мучных изделий с добавлением порошков, экстрактов, инулина и эфирного масла, полученных из дикорастущего сырья и предназначенных для профилактического питания.
Определены технологические параметры холодильного хранения и сроки годности мучных изделий, изготовленных с добавлением продуктов переработки исследуемого сырья.
Разработаны и утверждены технико-технологические карты на отделочные полуфабрикаты: сливочный крем «Шарлотт», крем белковый заварной, суфле «Нежность», с добавлением инулина, экстрактов и эфирного масла, выделенного из надземной части ТО.
Разработаны технические условия и технологические инструкции на хлебобулочные и кондитерские изделия (ТУ-913483-166-02061262-2008; ТУ-911302-165-02061262) с использованием продуктов переработки сырья для профилактического питания. Разработанные технологии мучных изделий прошли производственную апробацию с внедрением на предприятиях общественного питания г. Красноярска.
Получены санитарно-эпидемиологические заключения центра гигиены и эпидемиологии Красноярского края на производство, использование и реализацию новых видов продуктов питания.
Разработанные автором научные положения и практические решения нашли применение в учебном процессе: при организации учебно-исследовательской и практической работы студентов, курсах лекций для студентов специальности 260501 «Технология продуктов общественного питания» ГОУ ВПО КГТЭИ г. Красноярска. Результаты исследований включены в авторскую монографию, методические указания. Новизна технологических решений защищена 7-ю патентами РФ.
Основные положения, выносимые на защиту:
- обоснование целенаправленного использования продуктов переработки многолетних травянистых растений семейств Asteraceaе и Rosaceaе в технологии пищевых продуктов, основанных на знании химического состава дикорастущего сырья, функционально-технологических и медико-биологических свойств;
- технологии переработки экологически безопасного дикорастущего сырья, произрастающего в почвенно-климатических условиях Красноярского края, результаты исследования их компонентного состава и биологически активных веществ;
- функционально-технологические, мико- и бактериостатические и антиоксидантные свойства продуктов переработки дикорастущего сырья;
- рецептуры и технологии мучных изделий и отделочных полуфабрикатов с добавлением порошков, экстрактов, инулина и эфирных масел, полученных из дикорастущего сырья;
- результаты исследований влияния продуктов переработки дикорастущего сырья на показатели качества и безопасности, а также сроки годности мучных изделий при хранении в охлажденном состоянии.
Апробация работы. Основные результаты диссертации опубликованы, доложены и обсуждены на республиканских и международных конференциях: научно-практической конференции (Красноярск, 1999 г); на научной конференции КГТЭИ (Красноярск, 2000 г); на научно-практической конференции с международным участием (Красноярск, 2000 г); на второй Всероссийской научно-практической конференции с международным участием и выставка (Красноярск, 2000 г); на 4-ом Международном симпозиуме (Москва-Пущино , 2001 г); на 2-ой Межрегиональной научно-практической конференции (Красноярск, 2001 г; на межрегиональном семинаре (Красноярск, 2001 г); на 5-ом Международном симпозиуме (Красноярск, 2001 г); на всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвященной 25-летию НИИ медицинских проблем Севера СО РАМН (Красноярск, 2001 г); на международных и научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава, докторантов, аспирантов и сотрудников СПбГУНиПТ (Санкт-Петербург, 2005-2009гг.); Russian Federation Ministry of Economic Development and Trade State Educational lnstitution of Higher Professional Education Krasnoyarsk State lnstitute of Economic and Trade Sclentlflc notes Volume 1 (Boston, 2005г.); на региональных научно-практических конференциях (Красноярск, 2005- 2006г.); КрасГАУ (Красноярского государственного аграрного университета (Красноярск, 2006-2008 гг.). 3-ем Всероссийском форуме «Здоровое питание с рождения: медицина, образование, пищевые технологии. Санкт-Петербург, 2008».
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.
Роль биологически активных веществ в профилактике алиментарно-зависимых заболеваний
Роль биологически активных веществ в профилактике алиментарно-зависимых заболеваний Анализ научной информации показал, что дикорастущее сырье является источником самых разнообразных биологически активных веществ, способных определенным образом влиять на здоровье человека. Важно отметить, что в растительном сырье одновременно присутствуют десятки и сотни микронутриентов, и профилактические или лечебные свойства пищи определяются не просто биологическими эффектами отдельных БАВ, но являются результатом комплексного взаимодействия между ними. С позиции современной нутриентологии функции БАВ необходимо рассматривать в контексте их комплексных синергичных воздействий на организм человека.
Рассмотрим основные базовые физиологические функции наиболее хорошо изученных БАВ с позиции их функционального взаимодействия [29, 203].
Регуляция жирового, углеводного, белкового и минерального обмена. Некоторые исследователи показали, что правильное усвоение макронутриентов (белков, жиров, углеводов, макроэлементов), а значит и максимально эффективное выполнение ими структурной и энергетической функций, непосредственным образом зависит от присутствия многих БАВ. Например, отсутствие хрома, витаминов В і и В2 нарушает усвоение глюкозы в тканях, что приводит к повышению уровня глюкозы в крови и является фактором риска сахарного диабета. При дефиците витаминов В2, Bg, Ві2, фолевой кислоты и. цинка нарушается усвоение белка, повышается концентрация токсичных метаболитов и концентрация остаточного азота. Эффективность усвоения кальция в кишечнике напрямую зависит от присутствия витамина D, магния, фосфора и других макронутриентов. Оптимизация активности ферментных систем. Большинство микроэлементов и витаминов являются незаменимыми кофакторами важнейших ферментов в организме человека. Так магний входит в состав более чем 300 ферментов, цинк - более чем 200 ферментов, а витамин Вб - более чем 50 ферментных систем, селен и медь -ключевые ферменты антиоксидантной системы.
Антиоксидантная защита. Несмотря на то, что в организме человека могут синтезироваться некоторые эндогенные антиоксиданты (мочевая кислота, глутатион, фосфолипиды), тем не менее основными ингридиентами антиоксидантной системы являются микронутриенты антиоксидантного действия, поступающие с пищей, и прежде всего витамины Е, А, С, каротиноиды, бивофлавоноиды, селен, медь, цинк и др. Значение микронутриентов - антиоксидантов невозможно переоценить, поскольку в основе практически каждого патологического процесса лежит активация процессов свободнорадикального окисления. Обеспечение процессов клеточного дыхания. Целый комплекс биологически активных микронутриентов обеспечивает процессы окислительного фосфорилирования — главного источника энергии в человеческом организме. Если непосредственно в клеточном дыхании участвуют витамины В2, ионы железа и меди, то в образовании субстратов для окислительного фосфорилирования дополнительно участвуют витамин Вь липоевая кислота и карнитин. Наконец, очень важное значение в этом процессе имеет и антиоксидантная защита, поскольку окислительное фосфорилирование сопровождается образованием агрессивных радикалов. При этом главная роль принадлежит витамину Е, коэнзиму Q10 и марганец - зависимой супероксиддисмутазе и т.д.
Поддержание электролитного баланса. Важнейшим элементом гомеостаза организма является поддержание постоянства электролитного баланса, от колебаний которого зависят возбудимость клеточных мембран, и в первую очередь миокарда и нервных клеток, а также сосудистый тонус и вязкость крови. Между тем, соотношение основных электролитов в биологических жидкостях организма зависит исключительно от поступления калия, кальция натрия и магния с пищей и их соотношения.
Поддержание кислотно-щелочного равновесия. Кислотно-щелочное равновесие крови является еще одним важным элементом гомеостаза. Сейчас уже не вызывает сомнений, что пища и ее отдельные компоненты могут значительно влиять на состояние кислотно-щелочного равновесия в организме человека. Увеличение доли белка (прежде всего животного происхождения) в рационе современного человека приводит к образованию большого количества кислых метаболитов, что приводит к закисленню крови, к усилению кристаллообразавания в почках и т.д. Это отрицательным образом сказывается на функционирование многих ферментных систем организма, состоянии костной ткани и внутренних органов. Этому в немалой степени способствует относительный дефицит в рационе питания калия и магния, которые содержатся преимущественно в растительной пище, и в первую очередь в овощах и фруктах. Природные соединения калия и магния в процессе своего метаболизма связывают свободные ионы водорода и приводят к восстановлению и поддержанию слабощелочной среды крови. Известно также, что основные продукты питания и растительного и животного происхождения классифицируются на окисляющие и ощелачивающие в зависимости от их ингредиентного состава. 7. Регуляция активности иммунной системы. В настоящее время насчитывается уже несколько десятков микронутриентов, необходимых для поддержания функциональной активности различных звеньев иммунной системы. К ним относятся некоторые микроэлементы и, прежде всего цинк; биофлавоноиды, полисахариды и олигосахариды многих съедобных растений и грибов; витамин С и некоторые компоненты пищевых волокон, такие как бета-глюканы и фитиновая кислота. Следует учитывать, что иммуноактивные свойства кишечной микрофлоры также зависят от микронутриентного состава пищи и пробиотиков.
Это, пожалуй, наиболее известная и одна из самых важных функций микронутриентов. Многоступенчатый процесс кроветворения является одной из самых показательных иллюстраций синергизма нескольких функционально связанных микронутриентов. Витамин С, никель и медь обеспечивают усвоение и трансформацию двухвалентного железа в трехвалентное. Витамин В6 и цинк необходимы для синтеза предшественников гемоглобина - протопорфиринов. Витамин В12, фолиевая и оротовая кислоты обеспечивают синтез нуклеиновых кислот и белка для созревающих эритроцитов и, наконец, на последнем этапе трехвалентное железо встраивается в структуру гема.
Методы определения структурно-механических характеристик теста, кремов и мучных изделий
Родовое латинское название - Arstium от древнегреческого слова «arctos" - переводится как «север, медведь», a lappa, как "северный или медвежий репейник", "медведь цепляющийся". Двухлетнее травянистое растение, из семейства сложноцветных, высотой 180 см, с длинным толстым стержневым корнем. На первом году развивается только розетка прикорневых листьев, на втором появляется прямостоячий, бороздчатый, красноватый стебель, сильноветвистый в верхней части. Листья черешковые, сверху зеленые, снизу серовато-войлочные; прикорневые крупные, сердцевидно-яйцевидные, стеблевые - более мелкие, продолговато-яйцевидные. Цветки мелкие, трубчатые, лилово-пурпурные, собраны в шаровидные корзинки, располагающиеся на верхушке стебля и его разветвлений в виде щитовидного соцветия. Корзинки имеют прижатые листочки обвертки, на верхушке крючковато загнутые. Плод - продолговатая ребристая семянка с хохолком. Цветет в июне - августе, плодоносит в сентябре - октябре, хороший медонос. Растет по окраинам полей, огородов, вдоль дорог, около жилья почти по всей европейской части России, на Кавказе, в Средней Азии, Сибири и реже на Дальнем Востоке.
Как овощное растение лопух большой культивируется во Франции, Бельгии, США, Китае. Особым почетом пользуется в Японии, где его выращивают не только на приусадебных участках, но и на промышленных плантациях. Семена лопуха большого получают на специальных делянках, где корни его доращивают в течение второго года. К осени первого года на плантациях получают плотные белые корнеплоды, напоминающие сахарную свеклу, сочные, приятные на вкус и слегка сладковатые. Даже в сыром виде они пригодны к употреблению. Собирать корни лопуха большого следует осенью в сентябре-октябре. Корни лопуха первого года жизни толстые и сочные, а корни двухлетнего растения деревянистые и заготовке не подлежат. На плодородной почве корни достигают 60 см длины при 5 см толщины. В Красноярском крае заготавливают около 100 т сырья. Листья собирают в фазе цветения. В народной медицине корни используют в течение года. Сырье в готовом виде должно состоять из хорошо высушенных мясистых (не деревянистых) корней лопуха большого, снаружи серо-бурых, внутри бледно- серых. Вкус слегка сладковатый, слизистый, запах слабый своеобразный. К заготовке допускается и лопух войлочный (лопух паутинистый), он отличается паутинистыми стеблями и цветочными корзинками.
Корень лопуха большого содержит полисахарид инулин - до 48 %, эфирное масло - 0,06-0,18 %, стерины - ситостерин, сигмастерин, аскорбиновую и кофейную кислоты, смолы, горькие и дубильные вещества, слизи, минеральные соли, алкалоид, обладающий противоопухолевой активностью. В соцветиях были обнаружены флавоноиды [12]. Лопух большой оказывает противовоспалительное и антимикробное действие, стимулирует минеральный обмен, способствует отложению в печени гликогена, улучшает инсулинообразующую функцию поджелудочной железы. В виде отваров, настоек, мазей его используют при лечении кожных заболеваний, при ревматизме и подагре. В Китайской медицине лопух применяют при укусах насекомых и ядовитых змей, при отеке, фурункулах, препараты из листьев и семян употребляют внутрь при мочекаменной болезни, легкой форме сахарного диабета; наружно — при стоматитах, обыкновенных угрях, экземе, ожогах. Свежие листья или сок применяют для лечения гнойных ран, опухолей. Сок также эффективен против бактерий - возбудителей гнойно-септических заболеваний человека. Настой соцветий лопуха пьют как чай при раковых заболеваниях. В научной медицине из корней лопуха большого готовили популярное репейное масло. Корни и стебли лопуха большого употребляют в пищу после отваривания или обжаривания, но молодые корни можно употреблять и в сыром виде. Известно, что издревне корень лопуха большого и его листья использовались при приготовлении многих блюд. Из размолотых в муку корней выпекали хлеб, использовали как суррогат кофе. Корни лопуха большого использовали в заправочных супах, из них варили варенье. Однако при употреблении в пищу больших количеств лопуха большого возможны отравления[2,8,10,13,15,21,23,24].
Одуванчик лекарственный (одуванчик обыкновенный) Taraxacum officinale Wigg. (Семейство Asteraceae) [12,30].
Многолетнее растение высотой 5-50см, с относительно толстым, обычно вертикальным, почти не ветвистым корнем; корневая шейка шерстистая, реже оголенная. Листья длиной 10-25 см и шириной 1,5-5см, перисто-лопастные с отклоненными вниз, часто зубчатыми по краю боковыми долями и более крупной конечной долей, реже цельные, по краю выемчато-зубчатые, рассеяно волосистые или голые. Цветки желтые, с обильно - и длинноволосистыми в средней части венчиками, краевые- с нижней стороны обычно с темными полосками. Цветет в мае, июле; семена созревают примерно через 1 месяц после начала цветения. Этот вид полиморфен, имеет многочисленные аподиктические формы. Некоторые авторы рассматривают их в качестве самостоятельных видов. Однако все они при заготовках не различаются и используются в медицине наравне с типичной формой. В медицине используют корни одуванчика лекарственного.
Одуванчик лекарственный имеет евроазиатский тип ареала. Произрастает по всей европейской части России, кроме Арктики. Северная граница его ареала идет от границы с Финляндией и Белого моря почти по линии Северного Полярного круга до Западной Сибири, где он распространен повсюду, кроме арктических и высокогорных районов. По мере продвижения на восток северная граница распространения одуванчика смещается к югу; в Красноярском крае она проходит севернее, под Каменной Тунгуской, не распространяется севернее Прибайкалья и Забайкалья. Кроме того, изредка встречается как заносное сорное растение на юге Дальнего Востока. На Кавказе одуванчик встречается повсеместно, кроме Кура-Араксинской низменности. В Казахстане, если не считать Петропавловска и его окрестностей, одуванчик обыкновенный очень редок. Известны лишь отдельные его места обитания в окрестностях Кустаная, с. Карагайлы и гор. Карсаклая. Южной границей ареала служит государственная граница России, Черное и Каспийское моря. К востоку от Каспийского моря она поднимается вдоль Волги. Пересекает реку Урал между городами Уральском и Чапаевым, огибает Соль-Илецк, проходит до Актюбинска и от него через Орск, Магнитогорск, Курган - до границы Тюменской области. Далее граница обходит с юга Петропавловск, Иссыккуль и идет на юго-восток вдоль Иртыша. Небольшой участок ареала имеется в Туркмении, в районе Ашхабада, куда одуванчик лекарственный, несомненно, занесен совсем недавно.
В Арктике, северных районах Сибири, Якутии, высокогорных районах Сибири, северных районах Дальнего Востока Officinale замещают другие, нередко эндемичные виды из селекции Taraxacum. Многие из них морфологически мало отличаются друг от друга. Медицинская ценность других одуванчиков из селекции Taraxacum не исследовалась. В связи с систематической близостью возможность их медицинского использования наравне с Taraxacum officinale весьма вероятна. Одуванчик лекарственный растет обычно в местах с нарушенной естественной растительностью, на слабо зачерненных почвах, особенно вблизи жилья. В этих условиях он нередко образует заросли.
Качественный и количественный состав фенольных соединений
При определении фенольных соединений и их идентификации использовали различные методы: фотоколориметрии, УФ-и ИК спектроскопии, газожидкостной, бумажной и тонкослойной хроматографии, хромато-масс- спектроскопии. Сумму фенольных соединений определяли колориметрическим методом (X = 725 - 730 нм) с использованием реактива Фолина - Дениса. Суммарное содержание флавоноидов определяли методом Вильсона и Нестюк, затем после хроматографического разделения и спектрофотометрирования пятен при А, = 425 нм рассчитано содержание флавонов, при X = 386 нм - флавонов.
Быстрым методом фракционирования на полиамиде из фенольных соединений выделены фракции водорастворимых соединений свободных и олигомерных катехинов, а также лейкоантоцианов. Содержание антоцианов определено спектрофотометрическим методом при X = 529 нм в пересчете на цианидин - 3 арабинозилгликозид; лейкоантоцианов - по методу Свайна и Хиллиса [184, 192].
Учитывая, что фенольные соединения обладают различной растворимостью в полярных и неполярных растворителях, с целью более глубокого изучения их состава для экстрагирования фенольных соединений из свежего и высушенного сырья выбраны следующие экстрагенты: этиловый эфир, этилацетат, изопропиловый и этиловый спирты, вода, при этом использовали два метода экстракции (исчерпывающую и последовательную). Для проведения исчерпывающей экстракции брали пробу исследуемого сырья массой 10-20г с точностью до 0,0001 г, которую помещали в патрон из фильтровальной бумаги и патрон с навеской сырья помещали в аппарат Сокслета. Затем заливали необходимым количеством органического растворителя. Отгонку производили в течение периода времени, определяемого экспериментально для каждого вида сырья и каждого органического растворителя. После отгонки патрон с навеской просушивали в течение 12-14ч, охлаждали и взвешивали на аналитических весах. Количество экстрагированных веществ определяли по разности масс первоначально взятой навески и навески после отгонки и высушивания.
С помощью последовательной экстракции определяли количество фенольных соединений, экстрагируемых различными органическими растворителями, указанными выше. Для проведения последовательной экстракции одну и ту же навеску исследуемого сырья последовательно экстрагировали выбранными органическими растворителями. Отгонку производили в течение периода времени, определяемого экспериментально для каждого вида сырья и каждого растворителя. Далее просушенную и взвешенную навеску снова помещали в аппарат Сокслета и подвергали экстракции следующими органическими растворителями: диэтиловым эфиром, этил ацетоном, пропиловым и этиловым спиртами [7,70-73, 91].
Через определенные промежутки времени в экстрактах измеряли оптическую плотность. Окончанием экстракции фенольных соединений, считается момент, когда оптическая плотность перестает расти с течением времени. Навеску сырья массой Юг помещали в патрон из плотной ткани. Патрон с навеской помещали в кругл о донную колбу объемом 500 мл и заливали 100 мл одного из выбранных органических растворителей. Колбу соединяли с обратным холодильником и начинали нагревать. Момент закипания органического растворителя в колбе считали началом экстракции. Снятие показаний оптической плотности производили через каждый час экстракции. Для этого колбу с органическим растворителем и навеской охлаждали, затем аккуратно вынимали патрон с навеской и отжимали. Брали две кюветы толщиной 1 см. В одну кювету помешали чистый органический растворитель, в другую - полученный экстракт. Оптическую плотность определяли на приборе КФК-2-УХЛ-4.2 при длине волны 400 нм, принимая за начало отсчета оптическую плотность чистого органического растворителя. После этого патрон с навеской и часть экстракта, взятого для измерения оптической плотности снова помещали в колбу, присоединяли к ней обратный холодильник и проводили экстракцию в течение часа, производя отсчет времени с момента закипания растворителя. Когда оптическая плотность, достигнув своего максимума, переставала изменяться экстракцию считали оконченной [7]. Идентификация веществ проведена путем сопоставления ИК- и УФ спектров исследуемого вещества с аналогичными спектрами его образца или его стандартным спектром. В первом случае ИК и УФ спектры снимали последовательно на одном и том же приборе в одинаковых условиях (агрегатное состояние образца, концентрация вещества, скорость регистрации и т.п.). Во втором случае следовали строго условиям, приведенным для стандартного спектра (концентрация вещества, степень пропускания для основных полос и т.п.) (приложение 1).
Сопоставление ИК- и УФ спектров начинали с анализа характеристических полос, которые обычно хорошо проявлялись в спектрах, и лишь при их совпадении сопоставляли низкочастотную область. Полное совпадение полос поглощения в ИК и УФ спектрах свидетельствовало об идентичности вещества [70]. Полиморфные модификации одного и того же вещества давали различные спектры. В этом случае для проверки идентичности сопоставляли спектры их растворов или, растворив каждое вещество в одном и том же растворителе, упаривали растворитель досуха и сравнивали спектры твердых остатков. Наряду с положением полос поглощения существенной характеристикой веществ явилась интенсивность полос поглощения, которая охарактеризована в спектрах величиной показателя поглощения или величиной интегральной интенсивности поглощения, равной площади огибаемой кривой поглощения. Интенсивности полос поглощения могут быть использованы для установления строения вещества и для количественного анализа [65,67].
Исследование изменений продуктов гидролиза и окисления молочного жира при хранении кондитерских изделий
Кинетические кривые сушки дикорастущего сырья. На данных кривых можно выделить следующие участки: участок 1, характеризующийся периодом подогрева сырья и незначительным изменением влагосодержания. Затем наблюдается период постоянной скорости сушки - 2, отличающийся постоянными скоростью уменьшения влагосодержания и температурой образцов, равной температуре мокрого термометра сушильного агента. В этот период интенсивность процесса сушки определяется только параметрами сушильного агента и не зависит от влагосодержания высушиваемого материала и его физико-химических свойств. Период постоянной скорости сушки продолжается до тех пор,, пока не наступит критическое влагосодержание юк. Значение сок является границей между периодом постоянной и падающей скоростями сушки. Для корней ЛБ, ОЛ, КЛ и надземной части ТО и ЛБ сок. % равно 385; 374; 368; 270; 294 соответственно.
В периоде падающей скорости сушки скорость этого процесса уменьшается по мере снижения влагосодержания высушиваемого сырья. Температура сырья увеличивается и приближается к концу .периода к температуре воздуха, как сушильного агента. Процесс сушки сырья продолжается до достижения равновесного влагосодержания (рис.3.1 и 3.2) и в дальнейшем удаление влаги прекращается. Исследуемое сырье сушили до постоянной влажности не более 14%. Различие кривых сушки для исследуемого сырья, очевидно, связано с содержанием в нем влаги и формами ее связи с компонентами высушиваемых образцов. По Ребендеру П.А. формы связи классифицируются на основе энергии, затраченной на нарушение связи воды со скелетом твердого тела при сушке материала. Очевидно, что в период постоянной скорости сушки удаляется капиллярно -и осмотически связанная вода, в период падающей скорости сушки удаляется частично адсорбционно-связанная вода и не испаряется химически связанная вода.
Как следует из рис.3.2, продолжительность сушки составила для корней ЛБ-210 мин; ОЛ-240 мин, корней и корневищ КЛ - 220 мин, листьев и соцветий ТО - 150 мин. Такое различие во времени сушки можно объяснить химическим составом сырья, отличающимся содержанием высокомолекулярных соединений, в основном углеводов: крахмала, инулина, клетчатки, обладающих различной влагоудерживающей способностью. В процессе исследования влияния мощности теплового потока, изменяемого в пределах от 700 до 1000 Вт, на скорость сушки и органолептические показатели качества высушенного сырья установлено, что при мощности более 900 Вт происходит потемнение паренхимных тканей корней, а при мощности меньше 700 Вт очень низкая скорость ИК-сушки. Для частиц толщиной 2-4мм рекомендуется тепловой поток мощностью 700 900Вт. Таким образом, для интенсификации процесса сушки рекомендуется коротковолновое инфракрасное излучение длиной волны 1,8-2 мкм, мощностью теплового потока 700-900 Вт, размер кружочков или пластин корней толщиной 2-Змм, температура 50 - 55С - для корней и 35 -40С - для надземной части ТО и ЛБ.
Высушенные корни и корневища измельчали до порошкообразного состояния на вальцовой мельнице. Порошки представляют собой однородную сыпучую массу, отличающуюся по вкусу, запаху и цвету и незначительно по плотности. Физическая плотность порошков ЛБ, ОЛ, КЛ, ТО составляет (кг/м3): 0,563; 0,0,568; 0,530; 0,500 соответственно. Порошки из надземной части ТО имели светло-зеленый цвет, а из корней и корневищ ЛБ, ОЛ, КЛ - серый цветіс запахом, свойственным данным растениям. По результатам определения гранулометрического состава порошков установлено, что основная фракция (96 %) состояла из частиц размером от 60 до 180 мкм. Эта фракция вторично измельчалась до получения размера частиц менее 60 мкм в виде тонкоизмельченного порошка (муки).
Полученные тонкоизмельченные порошки (мука) в дальнейшем использовались в технологии мучных изделий (патент № 2355171).
В порошках, полученных из корней ЛБ и ОЛ, содержится до 42,5 % инулина (табл.3.1), 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 пребиотика. В связи с этим из корней этих растений выделяли чистый инулин по модифицированному автором методу. Инулин экстрагировали водой при температуре 70 + 80 С до полного извлечения. В полученном экстракте инулин осаждали 96% - ным этиловым спиртом при температуре минус 14С, 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) %. В табл.3.2 - 3.5 приведены микробиологические показатели порошков.
В процессе хранения порошков определяли внешний вид, запах, цвет, консистенцию по пятибалльной шкале. В течение 18 мес хранения органолептические показатели качества порошков оценивались дегустационной комиссией на 5 баллов, при дальнейшем хранении ухудшился цвет порошка ТО. Последний преобрел серовато - зеленоватый оттенок и через 24 мес оценен на 4,7 балла, остальные порошки - на 4,9 балла. Влажность порошков в процессе хранения в течение 24 мес не изменилась и составила (13,6 ± 0,3)%.
