Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Аналитический обзор патентно-информационной литературы по проблеме создания рыборастительных продуктов питания 6
1.1 Обзор существующих способов производства продуктов на рыбной г основе 8
1.2 Биологически активные добавки, рекомендуемые для обогащения состава рыбных продуктов 14
1.3 Создание продуктов для детского питания 18
1.4 Способы сушки сырья и оборудование для их осуществления 22
1.5 Задачи исследования 32
Глава 2 Методы исследования качества рыбного и растительного сырья, полуфабрикатов и готовой продукции 35
2.1 Схема исследования и методики оценки качества рыбного и растительного сырья 35
2.2 Определение показателей безопасности рыбного растительного сырья и вспомогательных материалов 41
2.3 Методы изучения биологической ценности 48
2.4 Методы математического планирования и математической статистики 51
2.5 Компьютерное конструирование рецептур рыборастительных продуктов 54
Глава 3 Теоретическое обоснование технологии производства рыбора стительных продуктов 58
3.1 Характеристика исходного сырья 58
3.2 Теоретические аспекты воздействия ЭМП на рыбное и растительное сырье 70
3.3 Особенности воздействия СВЧ энергии на рыбное и растительное сырье 77
3.4 Совершенствование технологии обезвоживания рыбного и растительного сырья 80
3.5 Обоснование усовершенствованной технологии производства сухих рыборастительных продуктов 87
3.6 Изучение качественных характеристик сырья в зависимости от способа сушки 88
3.7 Разработка рецептур рыборастительных продуктов 96
Глава 4. Промышленная апробация усовершенствованной технологии рыборастительных продуктов 103
4.1 Технологическая схема производства рыборастительных продуктов 103
4.2 Характеристика сухих быстрорастворимых продуктов 105
4.3 Органолептические показатели новых продуктов 109
4.4 Оценка биологической ценности новых видов продуктов 110
4.5 Определение биологической ценности расчетным путем 111
4.6 Оценка изменения качественных показателей рыборастительных продуктов в процессе хранения 115
4.7 Технико-экономическое обоснование производства рыборастительных продуктов 117
Выводы 119
Список литературы
- Обзор существующих способов производства продуктов на рыбной г основе
- Схема исследования и методики оценки качества рыбного и растительного сырья
- Теоретические аспекты воздействия ЭМП на рыбное и растительное сырье
- Технологическая схема производства рыборастительных продуктов
Введение к работе
Правильное питание обеспечивает нормальный рост и развитие человека, что способствует профилактике заболеваний, продлению жизни, повышению работоспособности и создает условия для адекватной адаптации людей к окружающей среде. В то же время, у большинства населения России выявляются нарушения системы питания, обусловленные недостаточным потреблением полноценных белков, витаминов, минеральных веществ.
Среди факторов питания, имеющих важное значение для поддержания и улучшения здоровья, работоспособности и активного долголетия человека, решающая роль принадлежит регулярному снабжению организма комплексом аминокислот, жирных кислот, витаминов и др. макро - и микронутриен-тов.
Ведущими учеными и специалистами в области создания сбалансированных продуктов питания являются Антипова Л.В., Артемьева Н.К., Дончен-ко Л.В., Зайко Г.М., Зайцев А.Н., Касьянов Г.И., Липатов Н.Н., Мезенова О.Я., Покровский А.А., Росляков Ю.Ф., Скурихин И.М., Тимофеенко Т.И., Фаты-хов Ю.А., Харитонов В.Д., Шаззо Р.И., Шамханов Ч.Ю., Hopkins D.T., Heizd W.C., Petuely F., Waggie D.H., Wilcke H.L. и другие.
При конструировании многокомпонентных продуктов предпочтение следует отдавать рациональному сочетанию рыбного и овощного сырья, что позволит обогатить готовый продукт легко усвояемыми белками и липидами за счет рыбного сырья, углеводами и витаминами - из овощного сырья.
Разработанные автором сухие, быстро восстанавливаемые продукты рассчитаны на категорию людей, которые в силу различных обстоятельств не могут воспользоваться свежими продуктами. Чаще всего люди, оказавшись в такой ситуации, подвержены высоким физиологическим и психологическим нагрузкам нуждаются в сбалансированном, полноценном питании.
Существующие до настоящего времени технологии производства сухих многокомпонентных продуктов рассчитаны на применение высоких температур в течение длительного времени, что приводит к ухудшению качества го-
товой продукции. Предложенный автором способ вакуумной сушки под воздействием ЭМП НЧ и СВЧ практически не изменяет химический состав исследуемого сырья и готовых продуктов (после восстановления). Сухой рыбо-растительный продукт обладает высокими вкусовыми достоинствами и повышенным содержанием пищевых и биологически активных веществ. Эффективное удаление влаги из рыбного и растительного сырья при щадящих технологических режимах позволяет существенно продлить сроки хранения сухих рыборастительных продуктов.
Таким образом, совершенствование технологии получения сухих рыборастительных продуктов из термолабильного сырья является актуальной задачей, решение которой позволит значительно расширяет ассортимент продуктов питания и снизить их себестоимость.
Диссертация выполнена в соответствии с Федеральной целевой программой «Дети России» (2003-2006 гг.), научно-технической программой Министерства образования и науки Российской Федерации «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», № г.р. 01200109253, а также в соответствии с госбюджетной тематикой НИР КубГТУ № 1.4.06.-10 «Биохимические, физические и энергоинформационные способы обработки сырья животного и растительного происхождения» (2005-2009 гг.).
Целью диссертационной работы явилось совершенствование технологии производства сухих рыборастительных продуктов с использованием эффективных физических способов обезвоживания (вакуума, ЭМП НЧ и СВЧ).
Обзор существующих способов производства продуктов на рыбной г основе
Ведущими специалистами Института питания РАМН, занимающимися вопросами рационального питания, доказано, что сочетание животной и растительной пищи позволяет взаимно дополнять продукты недостающими биологически активными веществами, и может быть основой для конструирования продуктов функционального питания /28/.
Существуют различные способы комбинирования натурального сырья используемого для производства, мясо - и рыборастительных продуктов /16,19 ,89/.
Предложен способ получения лечебно-профилактического продукта «Биофишенол» пищевого назначения, получаемый из мышечной ткани рыб. Он характеризуется сравнительно высоким суммарным содержанием жирных кислот (не менее 15% от общей суммы жирных кислот), которые содержатся в жирах рыб и других гидробионтов и отсутствуют в растительных маслах/113/.
Известные в стране специалисты в области продуктов функционального питания и профилактики возрастной патологии - Анисимов В.Н., Григо-ров Ю.Г., Запорожский А.А., Касьянов Г.И., Коркушко О.В., Лэмб М., Молотков В.И., Обухова Л.К., Покровский А.А., Рыжак Г.А., Тутельян В.А., Фролькис В.В., Юдина СБ. и др., описали физиологические аспекты процесса старения и оценили роль геропротекторов в эксперименте и клинике /14, 20,48/.
Ряд авторов предложили рецептурные композиции консервов на рыбной основе, одна из рецептур содержит рыбный фарш-42-45%, томаты-15-20%, морковь-4-6%, перец болгарский-4-6%, лук-4-6%, яблоки-4-6%, нут-8-10%, зелень-1%, С02 - экстракт чабреца-0,03-0,04% /39,40/. В качестве поставщика наиболее ценных в биологическом отношении нутриентов авторами предложена рецептурная композиция функционального питания с использованием нежирных пород рыб. Композиция содержит: рыбное филе-43%, морковь-5%, томаты-24%, перец сладкий-6%, лук репча-тый-5%, нут-9%, зелень-1%, хитозан-пектиновый загуститель-0,5%, С02 -экстракты из пряно-ароматических растений-0,05%, позволяющими благотворно влиять на активность стенок кишечника /29/.
Разработан способ приготовления пищевого продукта из рыбы, предназначенного для питания людей пожилого и преклонного возраста. Технология приготовления этого продукта включает получение рыбного фарша, перемешивание его с добавками при температуре около 13 С в течение 3-5 минут, формование в виде шариков, отваривание при температуре 90С в течение 25 минут. После охлаждения продукт упаковывают в пакеты из полимерной пленки. Рецептура продукта (в кг.) следующая: рыбный фарш - 100, молоко - 30, яичный белок-0,15, хлористый калий - 1,5, специи - по вкусу/65/.
Предложен способ приготовления продукта с высоким содержанием липидов на основе гидробионтов, технология которого включает промывку, подсушку, посол, измельчение, смешивание, отличающийся тем, что в качестве гидробионтов используется икра морских ежей, посол которой производят перед измельчением. При этом массовая доля соли в икре составляет до 18%. Смешивание производят, добавляя порциями масло, произведенное из смеси растительных масел. Содержание икры в готовом продукте составляет 15-25%/33/.
Продукт МИГИ-К ЛП получают способом ферментного гидролиза из мидий. В состав этого продукта входят аминокислоты, в том числе незаменимые, низкомолекулярные пептиды, полиненасыщенные жирные кислоты и значительное количество микроэлементов в легко усвояемой форме. Продукт рекомендуется использовать как биологически активную добавку к пище /53/.
Разработана технология производства консервов «Фасолинка», рецептура которых отличается тем, что в ее состав введена приморская фасоль, являющаяся ценным для организма человека источником пищевых веществ: 21-22 % белка, 42-43 % крахмала, 3-4 % клетчатки, 3 % минеральных веществ, присутствуют витамины Вь В2, Вб, РР, Е, соотношение Са:Р близко к оптимальному и составляет 1:3. С целью повышения пищевой ценности и достижения оптимальных органолептических показателей использовали свежий лук, морковь, перец сладкий, поваренную соль, томат-пюре, мясной бульон. Консервы получили высокую органолептическую оценку. Содержание белка 9-Ю %, жира 3-4 %, углеводов 16-18 % /42,68/.
Рядом авторов предложена технология диетических низкокалорийных продуктов/20,51,71/. В качестве наполнителей авторы использовали кабачки и цветную капусту, богатые витаминами, минеральными веществами, пищевыми волокнами, а цветная капуста еще и белками. Биологическая ценность продукта повышается за счет сбалансированного соотношения белка и жира путем введения молочного белка - концентрата натурального казеина /25,32/.
Разработана технология производства мясных изделий с различными овощными добавками, позволяющая получать продукцию высокой пищевой ценности. Для разработки использовали следующее овощное сырье: лук порей, сельдерей (корень), пастернак, петрушка (корень), топинамбур. Исследовали пищевую ценность основного сырья, овощных добавок, влияние различных их соотношений на пищевую ценность мясных модельных изделий. На основе полученных данных выявлены закономерности влияния различных количеств (10, 15, 20, 25 и 30 % овощей от массы мяса) отдельных вышеупомянутых овощей на технологические, органолептические показатели и пищевую ценность мясных изделий из говядины.
Схема исследования и методики оценки качества рыбного и растительного сырья
Экспериментальные исследования по выполнению поставленных в диссертационной работе задач были проведены в технологической лаборатории кафедры Технологии мясных и рыбных продуктов Кубанского государственного технологического университета, экспериментальном цехе Краснодарского рыбозавода, экспериментальном сушильном цехе компании «Русские традиции», лаборатории Краснодарского НИИ хранения и переработки сельскохозяйственной продукции.
Выбору схемы проведения исследований, связанных с разработкой технологии сухих рыборастительных продуктов, предшествовал аналитический этап изучения методологических принципов совершенствования процесса проектирования пищевых продуктов, изложенных в фундаментальных трудах Абрамовой Л.С., Андреевы М.П., Антиповой Л.В., Жаринова А.И., Ивановой Е.Е., Мезеновой О.Я., Рогова И.А., Липатова Н.Н., Устиновой А.В., Титова Е.И. и других авторов.
Схема исследований по проблеме создания сухих рыборастительных продуктов питания представлена на рисунке 2.1.
В соответствии с поставленной целью и задачами диссертационной работы объектами исследования служили пресноводные рыбы: белый амур (Ctenopharyngodon idella Val.), белый толстолобик (Hypophtalmichthys molitrix Val.), щука (Esox Lucius L.) и окунь речной (Perca fluviatilis L.), выращиваемых и вылавливаемых в водоёмах Краснодарского края. В качестве растительного сырья использовали в основном, районированные на Кубани сорта зерновых и овощных культур: рисовую крупу, горошек зеленый (Pisum sativum L.) сорт Воронежский, морковь (Daucus Carota L.) сорт Волжская 30, картофель (Solanum tuberosum L.) сорт Лира, капусту белокочанную (Brassica oleraceae convar. capitata L.) сорт Гренадер, баклажаны сорт Алексеевские, лук репчатый (Allium сера L) сорт Джанго, чеснок, пастернак, ССЬ - экстракты перца красного, укропа, тмина, /45,126,22/. исследований
Отбор проб для физико-химических исследований и подготовку их к испытаниям осуществляли в соответствии с ГОСТ 7269.
Массовую долю влаги определяли путем высушивания измельченного образца продукта в предварительно взвешенной стеклянной бюксе, в сушильном шкафу при 105±2С до постоянной массы по ГОСТ 9793 (п.З).
Сырой протеин (массовую долю белка), по методу Къельдаля (ГОСТ 25011 (п.2)), вьиисляли по содержанию общего азота путем умножения на коэффициент 6,25. Минерализацию органического вещества проводили концентрированной серной кислотой в присутствии катализатора селена; затем среду подщелачивали и образовавшийся аммиак перегоняли и титровали раствором соляной кислоты.
Массовую долю жира определяли путем извлечения его смесью хлороформа и этилового спирта в приборе, состоящем из фильтрующей делительной воронки с впаянным стеклянным фильтром и приемника, с последующим удалением растворителя, подсушиванием при 103±2 С и взвешиванием (ГОСТ 23042).
Массовую долю сырой клетчатки определяли по Ганнебергу и Штома-ну, основанному на гидролизе навески продукта серной кислотой, фильтрованием осадка и его о золением. Массовую долю клетчатки находили по разности массы осадка и его золы.
Аминокислотный состав белков объектов исследования изучали на оборудовании «Капель 105» фирмы «Люмекс». Сущность метода заключается в гидролизе образца до аминокислот и последующем количественном определении образовавшихся аминокислот на аминокислотном анализаторе методом капельного электрофореза.
Теоретические аспекты воздействия ЭМП на рыбное и растительное сырье
На кафедре технологии мясных и рыбных продуктов КубГТУ совместно со специалистами КГУ и КНИИХП, с участием автора, выполняется цикл исследований по воздействию электромагнитных полей различной частоты и интенсивности на сырье растительного и животного происхождения.
Наиболее полно изучена возможность использования СВЧ - энергии для размораживания рыбного сырья, разофева полуфабрикатов рыбных блюд и частичного удаления влаги из сырья животного и растительного происхождения. Менее изученным является процесс обработки рыбного сырья электромагнитными полями низкой частоты.
Экспериментами, выполненными нами под руководством д.б.н., профессора КГУ Барышева М.Г. Установлено взаимодействие электромагнитного поля низких частот (от 12 до 100 Гц) не только на рыбное и овощное сырье в целом, но и на отдельные их элементы - клетки, белки, липиды, водные растворы.
Значительный интерес представляет процесс регулирования скорости биохимических и микробиологических процессов в рыбном сырье с помощью энергии электромагнитного поля.
Для объяснения взаимодействия биологических систем со слабым электромагнитным полем мы использовали теорию диссипативного, параметрического и ионного циклотронного резонанса.
Согласно теории перераспределения температурных колебаний можно описать действие нескольких возмущающих сил на макромолекулу рыбного и растительного белка, например постоянного магнитного поля и переменного магнитного поля.
Учитывая то обстоятельство, что протоны в чистом виде не существуют, мы предполагаем, что в этом случае речь идет о гидратированных протонах, переходящих под действием ЭМП НЧ во внеклеточное пространство.
Известно три типа вторичной структуры полипептидных цепей белков: а- спираль, ( -структура (складчатый слой) и беспорядочный клубок аминокислот, также обладающих способностью образовывать а- спираль, р структуру.
Попытки перехода от одной формы к другой в белковой глобуле совершаются непрерывно, таким образом, происходят изменения мгновенных значений длины цепей, что эквивалентно растяжению и сжатию, а поскольку жесткость белков нелинейно зависит от растяжения, соответствующие изменения длины приводят к изменению жесткости. В частности, используемый нами в ходе эксперимента аминокислоты лейцин и глицин могут образовывать как а- спираль, так и В-структуру. У аминокислот попытки перехода от одной формы к другой так же совершаются непрерывно, как и у белков. Что естественно сопровождается изменением мгновенного значения жесткости молекулы.
Под действием внешнего ЭМП на концах полипептидной цепи белка создается Э.Д.С., под действием которой должен протекать электрический ток. За счет нелинейного изменения жесткости белка с увеличением относительного его удлинения происходит изменение собственной резонансной частоты колебаний и соответственно обогащения спектра механических колебаний. Аналогично, при электрическом резонансе за счет нелинейного изменения полного сопротивления с увеличением разности потенциалов на концах цепи спектр электрических колебаний обогащается и помимо составляющей с частотой fo появляются другие кратные ей п - ое число раз (в зависимости от характера нелинейности). Помимо этого необходимо учесть, что частота внешней Э.Д.С. или внешней вынуждающей силы может быть близка к частоте собственных колебаний щ, индуктивность, сопротивление и ёмкость, являющиеся функцией времени, как L = f (t), R = f (t), С = f (t) соответственно, аналогично для механического резонанса массу, механическое сопротивление и эластичность м = f (t), RM= f (t), Cx= f (t) соответственно.
Технологическая схема производства рыборастительных продуктов
Анализ данных химического состава сухих рыборастительных продуктов (таблица 4.1) показал, что суммарная сбалансированность незаменимых аминокислот в белке разработанных продуктов соответствует статистически обоснованному эталону.
Нормальное количество в белке сухих рыборастительных продуктов триптофана на фоне повышенного содержания его конкурентов (лейцина, изолейцина, фенилаланина и тирозина) предопределяет более выгодное для питания детей значение коэффициента аминокислотного соответствия.
Результаты исследований перевариваемости рыборастительных продуктов представлены в таблице 4.5.
Как следует из приведенных данных, суммарная переваримость белка разработанных рыборастительных продуктов ферментами желудочно-кишечного тракта, достигает 23,6 - 24,75 мг тирозина / 100 г белка, что свидетельствует о высокой степени усвоения белкового компонента данных продуктов, в % к тирозину это составляет 77,4-81,2. Таблица 4.5 - Переваримость белка "in vitro" продуктов
Оценка усвояемости белков рыборастительных продуктов проводилась также посредством микробиологических тестов. В качестве тест-объекта использовали реснитчатую инфузорию Tetrahimena pyriformis W.
Результаты эксперимента представлены в таблице 4.5.
Анализ данных таблицы 4.5 показывает, что разработанные продукты по относительной биологической ценности находятся примерно на одном уровне и обладают высокой усвояемостью.
Состояние белкового обмена целостного организма зависит не только от количества принимаемого с пищей белка, но и от качественного состава его. Качественный состав белка - это то, в каком соотношении в белке находятся незаменимые аминокислоты и чем ближе это соотношение к идеальному белку по формуле ФАО/ВОЗ тем лучше белок усваивается, а следовательно и весь продукт имеет большую пищевую ценность. Существуют продукты имеющие в своем составе большое количество белка, но отсутствие сбалансированности, а иногда и полное отсутствие некоторых незаменимых аминокислот приводит к тому, что продукт бесполезен и может даже навредить организму. Исключение какой-либо незаменимой аминокислоты из пищевой смеси сопровождается развитием отрицательного азотистого баланса, истощением, остановкой роста, нарушениями функции нервной системы и др.
Таким образом, для нормального роста и гармоничного развития организма человека исключительно большое значение имеют составление и подбор пищевых продуктов, содержащих оптимальный аминокислотный состав и обеспечивающих физиологически полноценное питание для разных групп населения с учетом не только возраста и пола, но и различных климатических условий.
Глубокое изучение аминокислотного состава различных белков обусловило постепенное прояснение роли отдельных аминокислот, их значения в процессах обмена в живом организме. Белки, содержащие незаменимые аминокислоты в должном соотношении, называют полноценными. Преимущественно это продукты животного происхождения.
Белки растительных продуктов обычно менее ценны. Поэтому желательно, чтобы источниками белков в пище были продукты как растительного, так и животного происхождения. При смешанном питании биологическая ценность белков повышается. Установлено, что животные белки должны составлять 1/3 - 1/2 от общей потребности организма в белках (для детей и молодежи 1/2 - 3/4). Биологическая ценность белков в значительной степени определяет потребности человеческого организма в этом ингредиенте питания: чем белки полноценнее, тем меньшее их количество удовлетворяет потребности организма.
