Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние проблемы по предварительной обработке, замораживанию и хранению продуктов растительного происхождения 8
1.1. Способы предварительной обработки плодов и овощей перед замораживанием 11
1.1.1. Тепловая обработка 11
1.1.2. Другие способы 16
1.1.3. Способы дегидратации 18
1.2. Современные технологии замораживания плодов и овощей 22
1.3. Влияние замораживания и хранения на качество растительных продуктов 32
1.3.1. Изменение основных компонентов химического состава при замораживании и хранении 32
1.3.2. Кристаллообразование и изменения растительной ткани 40
1.3.3. Влияние температуры хранения на качество замороженных растительных продуктов 41
1.4. Сравнительный анализ способов консервирования 43
1.4.1. Преимущества и недостатки теплового и холод, консервирования 43
1.4.2. Экономический и технологический потенциал дегидрозамораживания.46
1.5. Цель и задачи исследования 51
2. Объекты и методы исследования, постановка эксперимента 53
2.1. Объекты исследования 53
2.1.1. Агробиологическая характеристика, пищевая ценность и лечебные свойства сладкого перца 54
2.1.2. Агробиологическая характеристика, пищевая ценность и лечебные свойства моркови 58
2.2. Методы исследования 64
2.3. Постановка эксперимента 66
3. Исследование физико-химических и биохимических изменений в плодах сладкого перца и корнеплодах моркови при частичной микроволновой вакуумной дегидратации, замораживании и хранении 70
3.1. Микроволновая вакуумная частичная дегидратация 70
3.1.1. Взаимодействие СВЧ с веществом 70
3.1.2. Особенности микроволновой вакуумной дегидратации 75
3.1.3. Обоснование технологических режимов микроволновой вакуумной частичной дегидратации овощей 79
3.2. Биохимические показатели 85
3.2.1. Ферменты 85
3.2.2. Углеводы 90
3.2.3. Органические кислоты 95
3.2.4. Аскорбиновая кислота 98
3.2.5. Каротиноиды 103
3.2.6. Фенольные соединения 108
3.3. Показатели безопасности 110
3.4. Обратимость процесса замораживания и частичной дегидратации 111
3.4.1. Потеря клеточного сока при размораживании 111
3.4.2. Изменение массы при кулинарной обработке 117
3.5. Физико-химические показатели 123
3.5.1. Влажность 123
3.5.2. Растворимые сухие вещества 126
3.5.3. Свободная влага 127
3.6. Тепло-физические показатели 129
3.6.1. Криоскопическая температура 129
3.6.2. Продолжительность замораживания 132
3.6.3. Потеря массы при замораживании и хранении 134
3.6.4. Теплофизические характеристики 135
4. Рекомендации производству 140
5. Экономические показатели работы 153
Выводы 161
Список литературы 163
Приложения 184
- Тепловая обработка
- Агробиологическая характеристика, пищевая ценность и лечебные свойства моркови
- Каротиноиды
- Теплофизические характеристики
Введение к работе
Актуальность темы. Большинство овощей, в том числе корнеплоды моркови и плоды сладкого перца, в нативном состоянии содержит значительное количество свободной и слабосвязанной влаги, снижающей эффективное проведение процесса замораживания и хранения. Качество замороженного растительного сырья при замораживании, хранении и размораживании, главным образом, снижается из-за негативных необратимых гистологических и гидролитических процессов в результате реактивации ферментов.
В настоящее время в нашей стране и за рубежом предложены различные способы предварительной обработки плодов и овощей перед замораживанием.
Одним из методов, повышающих технологическую и экономическую эффективность замораживания, может быть предварительная обработка, заключающаяся в частичном удалении свободной и слабосвязанной влаги из растительной ткани.
Для удаления влаги из пищевых продуктов многие исследователи предлагают высокотемпературный нагрев, осмос, сублимацию, инфракрасное и микроволновое излучение. Известны достоинства и недостатки этих способов.
Одним из основных и перспективных направлений использования микроволновой энергии является сушка продовольственного сырья и пищевых продуктов. Метод микроволновой вакуумной дегидратации имеет много преимуществ: быстрый, объемный, однородный, не требующий передачи нагрев, кроме того, создает внутреннее давление за счет потока быстро испаряющегося пара, сохраняющее нативную форму продукта и ускоряющее миграцию влаги к поверхности. Повышение температуры продукта ограничивается точкой кипения воды при пониженном давлении; наличие вакуума также уменьшает окислительные реакции, несколько повышает скорость дегидратации.
Важным представляется обоснование технологических параметров микроволновой вакуумной частичной дегидратации, включающих величину и характер подводимой удельной мощности, частоту излучения, уровень вакуума и процесс внешнего массообмена, форму и определяющий размер частиц сырья в зависимости от структурно-механических свойств, химического состава и диэлектрических свойств растительной ткани.
В отечественной и зарубежной литературе отсутствуют данные о влиянии частичной дегидратации продуктов растительного происхождения микроволновым вакуумным способом, последующего замораживания и длительного хранения на биохимические и физико-химические процессы, протекающие в них, на качество и пищевую ценность готовой продукции. Цель и задачи работы. Цель исследования - разработать технологию микроволновой вакуумной частичной дегидратации и замораживания овощей с высоким начальным влагосодержанием. Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:
- исследовать влияние технологических режимов частичной дегидратации растительной ткани на физико-химические, биохимические, органолептические
показатели качества и структурно-механические свойства корнеплодов моркови и плодов сладкого перца;
- разработать технологические режимы частичной дегидратации растительной
ткани микроволновым вакуумным способом;
- изучить изменение физико-химических и биохимических показателей
качества корнеплодов моркови и плодов сладкого перца в зависимости от
количества удаленной влаги и продолжительности хранения
дегидрозамороженных овощей;
составить математические модели, характеризующие зависимость изменения показателей качества дегидрозамороженных овощей от влагосодержания и продолжительности хранения;
определить тепло-физические характеристики овощей;
обосновать продолжительность хранения дегидрозамороженных овощей по комплексу показателей качества;
рассчитать дополнительные приведенные затраты на производство частично дегидратированных сладкого перца и моркови и определить условия максимальной эффективности метода;
- разработать техническую документацию на производство
дегидрозамороженных овощей с использованием микроволновой вакуумной
частичной дегидратации.
Научная новизна. Показано, что частичная микроволновая вакуумная дегидратация овощей и последующее замораживание значительно повышает обратимость данного процесса и максимально сохраняют биологически активные вещества при длительном холодильном хранении.
Установлена зависимость изменения физико-химических, биохимических и структурно-механических показателей качества плодов сладкого перца и корнеплодов моркови от технологических параметров микроволновой вакуумной частичной дегидратации.
Выявлены закономерности изменения основных компонентов химического состава, показателей обратимости процессов частичной дегидратации и замораживания в зависимости от количества удаленной влаги и продолжительности хранения овощей.
Составлены математические модели, характеризующие зависимость изменения содержания аскорбиновой кислоты, Р-каротина, активности терминальных оксидаз, моно- и дисахаридов, органических кислот от количества удаленной влаги и продолжительности хранения замороженных овощей с различным влагосодержанием.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Разработаны технологические режимы частичной микроволновой вакуумной дегидратации плодов сладкого перца и корнеплодов моркови, включающие следующие эффективные параметры: количество удаляемой влаги 30-50% от массы подготовленного сырья; определяющий размер нарезанных овощей 5-15 мм; давление в камере 6,6-7,9 кПа; удельная подводимая мощность 160-320 Вт/кг.
Составлена и утверждена техническая документация: технические условия 9165-015-49001590-2003 и технологическая инструкция на овощи дегидрозамороженные и смеси из них, выработанные из свежих овощей путем их предварительной подготовки, частичной дегидратации в вакуумных микроволновых установках и замораживания в скороморозильных аппаратах. Технология внедрена на предприятии ООО "ИНГРЕДИЕНТ", Санкт-Петербург.
Рассчитаны дополнительные затраты на частичную дегидратацию овощей; экономические преимущества применения дегидрозамораживания заключаются в экономии на всех звеньях холодильной цепи и максимальном сохранении качества в удобной для использования форме, что компенсирует затраты, связанные с частичной дегидратацией.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались
на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского
состава, научных работников и аспирантов (Санкт-Петербург, СПбГУНиПТ,
2000, 2003, 2005, 2006), на международной научно-практической конференции
"Техническое переоснащение пищевой и перерабатывающей промышленности
Северо-западного региона РФ. Межрегиональные связи." (Санкт-Петербург,
2000), на международной научно-технической конференции
"Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке", посвященной 70-летию СПбГУНиПТ (Санкт-Петербург, СПбГУНиПТ, 2001), на международной научно-практической конференции "Современные проблемы торговли, расширения ассортимента и контроля качества потребительских товаров и продуктов общественного питания" (Санкт-Петербург, СПбТЭИ, 2002), на презентации для LG Electronics (Санкт-Петербург, СПбГУНиПТ, 2002), на четвертой научно-технической конференции-выставке с международным участием (Москва, МГУПП, 2006).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 10 работах, в том числе 1 работа - в издательстве, рекомендованном ВАК. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, библиографического списка использованной литературы и приложений.
Основная часть работы изложена на 142 страницах машинописного текста, включает 17 таблиц и 54 рисунка. Библиографический список использованной литературы состоит из 347 наименований, 187 из которых — зарубежных авторов.
Тепловая обработка
Наиболее распространенным промышленным способом предварительной тепловой обработки растительного сырья перед замораживанием является бланширование - процесс, в котором теплопередающей средой служит вода или водные растворы некоторых кислот и солей, пар или пароводяная смесь.
Бланширование значительно улучшает качество замороженных растительных продуктов за счет: инактивации большей части тканевых ферментов вследствие тепловой денатурации белковых веществ; дополнительной мойки и обезвреживания микрофлоры сырья; удаления воздуха из межклеточного пространства вследствие набухания клеток в результате чего объем уменьшается на 10-20%; удаления веществ с неприятным вкусом и запахом [5 с.97; 233; 236]. Изменение коллоидного состояния растительной ткани при воздействии тепла приводит к тому, что бланшируемая ткань становится более мягкой и проницаемой вследствие частичной денатурации белков, плазмолиса клеток, коагуляции протоплазмы и ослабления связи между клетками, что способствует сокращению времени приготовления замороженных растительных продуктов в 2-3 раза по сравнению со свежими [5 с.98].
Прочность нативных растительных клеток при замораживании в большей степени зависит от количества в них крахмальных зерен. Сырой крахмал практически не связывает воду, однако в процессе бланширования растительных тканей количество связанной влаги резко увеличивается и ее кристаллизация несильно сказывается на качестве оттаявшего продукта.
Основным недостатком бланширования является частичная потеря растворимых веществ: минеральных элементов, белка, витаминов, Сахаров, кислот, которая определяется видом сырья, степенью его измельчения, параметрами проведения процесса. Для исключения потери сухих веществ авторами [103] предложен способ бланшировки овощей в растворе моно- или дисахаридов, концентрацию которого выбирают по зависимости: c = s + lg.y, где с-концентрация раствора, %; і1-массовая доля сухих веществ в бланшируемом сырье, %.
Многократное использование воды также позволяет уменьшить потери за счет экстрагирования: при 5-10-кратном использовании той же воды для бланширования потери уменьшаются примерно в 2 раза [34 с. 174].
К другим недостаткам бланширования относятся: некоторое разрушение структуры клеточных тканей; повышение риска микробиологической обсемененности вследствие удаления естественной микрофлоры [240]; нежелательное изменение окраски в результате обесцвечивания антоцианов, изменения флавоновых красителей, образования неприятной темно-коричневой окраски, образующейся в результате ферментативных окислительно-восстановительных процессов [34 с. 173].
Основная задача бланширования - инактивация нежелательных ферментов: пероксидазы (ПО), каталазы, фенолоксидазы, аскорбииатоксидазы, хлорофиллазы, липазы, липооксидазы (ЛО), и других. Деятельность этих ферментов приводит к снижению содержания витамина С, крахмала, увеличению кислотности и количества редуцирующих Сахаров, изменению окраски, ухудшению вкуса, запаха при хранении в замороженном состоянии. Обычно тест-ферментом эффективности бланширования является наиболее термоустойчивая ПО - для ее инактивации ткань должна быть нагрета до температуры выше 75 С. ЛО - хороший индикатор для зеленостручковой фасоли [2361. Полнота инактивации зависит от длительности теплового воздействия. В процессе бланширования активность ПО интенсивно уменьшается в течение первых 80-100 секунд; последующий нагрев не приводит к значительному уменьшению активности ПО, так как образующиеся изоферменты ПО (около 20) более устойчивы к высокой температуре и попытка их полностью инактивировать вызывает явное ухудшение качества. Поэтому нормой считается остаточная активность ПО 1-10% от исходной. Качественная реакция на ПО - действие гваякола в присутствии перекиси водорода. В процессе хранения замороженных растительных продуктов реактивация ПО обычно наблюдается, если после нагревания сохранилась слабая активность фермента.
Относительно отдельных способов бланширования не выработано единого мнения [5 с.98-99; 34].
Бланширование в воде энергетически более выгодно, потому что вода может использована многократно с дополнительным подогревом, бланширование различных порций растительных продуктов в одном том же объеме пара невозможно. Кроме того, бланширование в воде делает прогрев быстрым и равномерным, продолжительность выдержки на 20-40% меньше, чем при бланшировании паром, коэффициент теплопередачи которого и скорость малы [240].
В настоящее время 60-70% загрязнений окружающей среды приходится на долю пищевых предприятий, использующих водяное бланширование в технологическом процессе [240]. С экологической точки зрения, паровое бланширование предпочтительнее, но при условии последующего воздушного охлаждения.
Показатели качества растительных продуктов при водяном бланшировании ниже, чем при паровом вследствие частичного выщелачивания из них растворимых веществ (сахаров, минеральных веществ, кислот и других) и потери водорастворимых витаминов. Так потери сухих веществ составляют 5-30% даже при использовании одного объема воды многократно. Потери же редуцирующих Сахаров при нагревании паром примерно в три раза меньше, чем при бланшировании в воде. По данным [12] потери витамина С при бланшировании в воде перца составляют 29,0 %, а при бланшировании паром 12,1%. Сохраняемость аскорбиновой кислоты при бланшировании паром и в воде соответственно составляют для моркови 72 и 55%, картофеля 77 и 62%, капусты белокочанной 82 и 48%, свеклы 85 и 63%.
Отмечается абсорбция воды бланшируемым материалом, приводящая к изменению свойств, и большее повреждение клеточной структуры [240J. При паровом бланшировании потери сухих веществ меньше, но повышаются с увеличением давления пара. Кроме того, перегрев поверхностных слоев, приводит к ухудшению консистенции и изменению окраски.
Водяное бланширование предпочтительнее в некоторых случаях: когда необходимо понизить концентрацию пестицидов и нитратов, устранить горький вкус некоторых овощей (капуста), понизить содержание сахара в картофеле [240].
Заслуживает внимания комбинация этих способов - пароводяной, заключающийся в барботировании пара через толщу воды с ее нагревом.
Для повышения эффекта бланширования за счет усиления тепловой денатурации белков при понижении рН используют 0,1-0,5% водные растворы лимонной, уксусной, аскорбиновой, яблочной и других органических кислот, что позволяет сократить продолжительность бланширования на 20-30% [240]. При бланшировании овощей, не содержащих хлорофилла, иногда прибавляют 1-2% хлорида натрия [34 с. 174].
Добавка бисульфита натрия (0,5%) при бланшировании предотвращает потемнение грибов, а метабисульфита натрия (0,5%) - пожелтение цветной капусты.
Для предотвращения превращения хлорофилла в феофитин вследствие потери магния из молекулы хлорофилла при бланшировании зеленых овощей рекомендуется повышать рН среды (добавлением бикарбоната натрия и т.д.)? но не выше 7 [274 с.238; 278 с.415]. В противном случае за счет исключения фитильных и метальных групп образуется имеющий неестественно ярко-зеленый цвет хлорофиллин, происходит распад геммицеллюлоз, ускоряется разрушение АК и тиамина. Распад геммицеллюлоз предотвращается добавлением солей кальция [274 с.238]. Соли магния также тормозят превращения хлорофилла в феофитин [278 с.415].
Бланширование используется для большинства овощей - капустных (белокочанной, цветной и брюссельской капусты), картофеля, корнеплодов (моркови, свеклы, репы), зеленого горошка, стручковой фасоли, сахарной кукурузы, тыквы, скорцонеры и иногда для фруктов. Ые бланшируют такие виды овощей, в которых нежелательные ферменты содержатся в незначительном, практически безвредном количестве или их активность в сырье подавлена действием других веществ и других факторов [34 с. 172]. К небланшируемым овощам относят зелень, листовые овощи, лук, кабачки, патиссоны, томаты, оранжевый и красный болгарский перец, огурцы, артишоки и др.
Бланширование окрашенных овощей (свекла, морковь, тыква) и овощей со светлой окраской (белокочанная и цветная капуста) является средством сохранения их цвета во избежание побурения или обесцвечивания красящих веществ, обусловленное окислением фенольных соединений, во время подготовительных операций, замораживания и хранения.
Агробиологическая характеристика, пищевая ценность и лечебные свойства моркови
В древности ее считали королевой овощей, а морковный сок вполне заслужил название эликсира молодости, здоровья и красоты. Морковь - одна из самых ценных овощных культур. Это диетический продукт и важный компонент в рационе питания, особенно ценный из-за содержания каротина, минеральных солей и других питательных веществ [13 с. 199; 42; 57]. По научно обоснованным нормам питания человек должен потреблять в год 8 килограмм моркови.
Морковь (Daucus carota L.) - двулетнее растение, представитель семейства сельдерейных (Apiaceae), перекрестноопыляющееся, число хромосом 2п=18. Возделывают два подвида культурной моркови: западный, или европейский (каротиновый, D. Carota ssp. occidentalis Rubasch), и восточный, или азиатский (некаротиновый, D. Carota ssp. orientalis Rubasch) [10 c.67]. Корнеплоды моркови бывают цилиндрической, конусовидной, овальной или почти шарообразной формы. Длина корнеплода варьирует от 2-3 до 20-25 сантиметров и более [10 с.67]. Корнеплоды бывают красного, желтого, белого и черного цветов. Красная окраска зависит от содержания каротина, который сосредоточен в клетках в виде кристаллов, ксантофилла и антоцианов; белая и желтая - от содержания антохлора [13 с. 198; 50; 79].
По площади посева в стране морковь занимает одно из первых мест, причем наибольшие площади сосредоточены в России и Украине.
В нашей стране возделывают следующие сорта: Нантская 4, Амстердамская, Берликумер, Шантенэ 2461, Геранда, Амагер, Лосиноостровская 13, НИИОХ-336, Артек, Консервная, Каротель, Грело, а также сорта моркови азиатского подвида: Мирзой желтая 304, Мирзой красная 228, Мшак 195, Мшак сурх [13 с. 198].
Культура моркови была известна древним римлянам и грекам. Еще в 400 году до нашей эры ее использовали в лечебных целях. Полагают, что в очаг происхождения моркови, кроме Афганистана и Турции, входят Узбекистан, Таджикистан, Иран и Сирия. Начиная с X века, морковь стали использовать в пищу в разных районах Аравии, гораздо позже она появилась во Франции, Германии, Нидерландах (XIV век) и в Англии (XV век). В России морковь начали возделывать примерно в XIV веке. Известно, что в XVII веке русские пироги с морковью становятся обязательными на различных торжествах. В XIX веке были известны сорта, созданные талантливыми огородниками. Многочисленными исследованиями установлено, что морковь содержит значительное количество каротина, витаминов В1, В2, ВЗ, В6, Е и сравнительно мало витамина С (по данным А.А. Колесника 4,7-14,6 мг/100 г продукта [154 с.353]), РР, Н, фолиевой кислоты. Наибольшее количество содержится каротина, причем в красной моркови его в несколько раз больше, чем в желтой. В состав каротина моркови входит около 10% ос-каротина, 0,1% у-каротина; остальное количество является (3-каротином [154 с.353]. Среднее содержание каротина в корнеплодах моркови 8 мг/100 г сырого вещества. У лучших отечественных сортов в процессе хранения содержание каротина достигает 15-17 мг/100 г, а при благоприятных условиях роста и хранения - 20-27 мг/100 г сырого вещества [13 с.198]. В верхней, связанной с листьями части корнеплода содержание каротина всегда выше, чем в нижней части, а в периферийных тканях больше, чем во внутренних; чем меньше в корнеплоде доля сердцевины, тем выше общее содержание каротина. Недостаток каротина вызывает повышенную утомляемость, снижение аппетита, устойчивость к простудным и инфекционным заболеваниям, нарушение функций кожи и желудочно-кишечного тракта, развитие малокровия, снижение или утрату сумеречного зрения [109 с. 100].
По исследованиям различных авторов, в моркови содержится 2,43-8,09% глюкозы, 0,86-6,60% сахарозы, фруктоза. В моркови содержится небольшое количество крахмала, обычно от 0,22% до 0,92%. Содержание пектиновых веществ в моркови высокое 0,37-2,93% [154 с.352], что способствует выделению из организма вредных соединений и нормализует состояние микрофлоры кишечника.
Азотистые вещества моркови, по данным различных авторов, состоят из 6,72% белков, 5,51% амидов и других азотистых соединений, в пересчете на сухое вещество моркови. Белок моркови представляет собой смесь альбумина и глобулина и характеризуется довольно богатым аминокислотным составом: орнитин, аспарагин, серии, пролий, лизин, треонин, метионин и лейцин [109 с. 100]. В моркови содержится больше белков по сравнению с кабачками, патиссонами, брюквой, баклажанами.
В моркови содержится очень мало жира, но он характеризуется большим количеством ненасыщенных жирных кислот.
Состав золы моркови (в % от веса золы): 36,99% К20, 21,17% Na20, 11,34% СаО, 4,38% MgO, 1,01% F203, 12,79% Р205, 6,45% S03, 2,38% Si02, 4,59%С1[154с.353].
Среди минеральных элементов преобладают калий, кальций, фосфор, марганец, содержатся также железо, магний, кобальт, йод, медь, цинк, хром, никель, фтор. По содержанию бора морковь занимает первое место среди других овощей.
Корнеплоды моркови отличаются большим содержанием органических кислот, чем картофель, цветная капуста, брюква, свекла - 0,2-0,3 % в пересчете на яблочную кислоту. Органические кислоты представлены главным образом пальмитиновой, линолевои и петрозилиновои кислотами, кроме того присутствуют лимонная, щавелевая, яблочная кислоты.
В моркови обнаружены ферменты: каталаза, пероксидаза, фенолоксидаза, аскорбинатоксидаза, глютодионредуктаза, полигалактуроназа, фосфатаза, инвертаза, протеаза, липооксидаза, лецитиназа, трансамилаза и др. [90; 93].
Химический состав красной и желтой моркови представлен в табл. 2.2 [117; 241]: Таблица 2.2
Каротиноиды
Каротины относятся к специальному классу соединений - к каротиноидам, образующих группу красящих веществ, широко распространенных в растительном мире. Цвета, определяемые каротиноидами от желтого и оранжевого до красного. Каротиноиды делятся на 2 группы: каротины и ксантофиллы. Обе группы содержат в своем составе изопреновую группу:
Каротиноиды впервые выделены из моркови (от лат. "карота" - морковь).
Каротины придают моркови, тыкве, батату, апельсинам, персикам и другим овощам и фруктам характерный для них цвет, а также наряду с хлорофиллом содержатся во всех зеленых частях растений. Довольно часто оранжевая окраска каротиноидов маскируется другими пигментами, чаще хлорофиллом (петрушка, шпинат, щавель). Из плодов довольно высокое содержание каротинов лишь в облепихе и рябине (8,0 мг на 100 г), черной смородине (0,7 мг на 100 г), в цитрусовых (апельсинах, мандаринах, лимонах), персиках (0,4-0,5 мг на 100 г) и гораздо меньше их в вишне, землянике, малине (не более 0,3 мг на 100 г) В других плодах и овощах содержание каротинов не превышает 0,2 мг на 100 г или он содержится в следовых количествах. Хорошим источником каротина являются некоторые сорта тыквы.
Корень моркови является важнейшим источником каротина для человека (15-27 мг на 100 г) При этом количество каротина коррелирует с окраской корнеплода. В организме человека каротин превращается в витамин А. Недостаток поступления каротина, превращающегося в организме человека в витамин А, проявляется в общих существенных -расстройствах многих процессов. Основная функция витамина А - поддержание нормального состояния эпителиальной ткани. Степень усвоения каротинов и свободного витамина А зависит от содержания жиров в пище. Суточная потребность витамина А для взрослого человека составляет от 1 до 2,5 мг, а 3-каротина от 2 до 5 мг.
В связи с этим его изменение в процессе технологической обработки и хранения представляет наибольший интерес и является определяющим фактором при выборе технологического режима.
В настоящее время известны 3 изомера каротина, содержащихся в высших растениях: а-, у-, (3-каротин, отличающихся как по химическому строению, так и по биологической активности. (3-каротин имеет следующую структуру: обладает наибольшей биологической активностью, так как он содержит 2 (3-иононовых кольца и при его гидролитическом распаде под действием фермента каротиназы образуются две молекулы витамина А. При гидролитическом расщеплении а- и у-каротина образуется по одной молекуле витамина А. так как эти провитамины содержат по одному (3-иононовому кольцу.
Каротин не растворим в воде, но растворим в различных жировых растворителях и жирах. Чувствителен к окислению, аутоксидации, свету, но устойчив к температуре. Было установлено, что бланширование паром сохраняет в моркови 95-96% каротина [35 с.114]. На его сохраняемость влияет качество пищевых жиров. Полиненасыщенные жирные кислоты могут вызвать окисление каротина [86]. Противоокислительное действие оказывают витамин Е и аскорбиновая кислота.
Содержание каротина (СКАГ) в исследуемых свежих корнеплодах моркови составило 26 мг/ЮОг сырой массы или 258,1 мг/ЮОг сухой массы.
Как следует из рис.3.22 в процессе частичной микроволновой вакуумной дегидратации и замораживания содержание каротина изменяется очень незначительно, что свидетельствует о сравнительной устойчивости провитамина А к использованным видам технологической обработки.
Более высокое содержание каротина в дегидрозамороженных образцах моркови можно объяснить воздействием СВЧ-излучения, под влиянием которого каротиноиды переходят в форму р-каротина [110].
Разрушение липопротеиновых комплексов происходит при замораживании всех исследуемых образцов моркови в результате разрыва водородных связей в совокупности с повышением ионной силы внутриклеточных растворов [26 с.171]. Когда нарушается связь между липидом и протеином, появляются свободные липиды, растворяющие часть каротина и защищающие его от окисления.
Но, как следует из литературных данных, при хранении моркови в замороженном состоянии наблюдается снижение изначально низкого содержания липидов, которые защищают каротин от окисления и он становится более доступным кислороду воздуха, что вызывает его разрушение. Окисление липидов моркови связано также с большим количеством ненасыщенных жирных кислот в них. Хотя овощи характеризуются низким содержанием липидов, тем не менее исследованиями установлено, что окисление липидов может играть весьма важную роль в появлении неприятного запаха и привкуса при хранении в замороженном состоянии.
Сохраняемость каротиноидов в корнеплодах моркови после 24 мес хранения при -18С составила 37,6% (К), 40,8% (Wd=30%), 44,0% (Wd=50%) по сравнению со свежей.
Можно предположить, что в дегидрозамороженных образцах моркови степень разрушения липопротеиновых комплексов выше, что связано с воздействием температуры на растительную ткань при обезвоживании и более высокой концентрацией клеточного сока при замораживании.
Дополнительным фактором лучшей сохраняемости каротина в этих образцах, возможно, является уменьшение концентрации кислорода в ткани за счет вакуума при микроволновой дегидратации. Известно, что содержание газов в плодах и овощах составляет 5,6-43% от общего объема продукта [81 с.221.
В более концентрированной жидкой фазе дегидрозамороженных образцов моркови, агрессивной по отношению к белкам и прежде всего ферментам, возможно происходит некоторая дезактивация липазы и липооксидазы.
Липаза - фермент класса гидролаз, катализирующий гидролиз сложноэфирных связей в триглицеридах с образованием жирной кислоты и глицерина. Липаза не инактивируется при замораживании и ее действие проявляется даже при -40 С [260].
Липооксидаза является растительным ферментом, способствующим окислению образующихся при гидролизе ненасыщенных жирных кислот и их эфиров. Она действует на жирные кислоты, образуя перекиси, как первичные продукты окисления [86 с. 12]. Имеются указания на существование двух типов липооксидаз [312].
Теплофизические характеристики
В образцах свежего и дегидратированного сладкого перца были определены некоторые теплофизические характеристики (р, с0, Л0, а), представленные в табл. 3.7 совместно с влажностными характеристиками: влажностью (W), влагосодержанием (W), сухими веществами (ев). В повседневной практике влажность влагосодержащего материала определяется отношением массы влаги к общей массе влажного материала. Влагосодержанис материала определяется отношением массы влаги к массе сухого материала. Таблица 3.7
На основании теоретических и экспериментальных исследований по изучению влияния частичной дегидратации, замораживания и хранения на показатели качества сладкого перца и моркови были сделаны следующие выводы:
1. Показано, что комбинация микроволновой вакуумной частичной дегидратации и замораживания позволяет получить высокие регидратациоиные характеристики, улучшить цвет, вкус, структуру, пищевую ценность овощей, снизить микрообсемененность по сравнению с традиционными методами дегидратации и замораживания в течение 24 мес хранения. Однако, после 12 месяцев хранения увеличиваются потери основных макро- и микронутриептов во всех исследованных образцах.
Относительно низкие потери нутриентов и изменение структурных свойств при выбранном способе частичной дегидратации компенсируются их лучшим сохранением при замораживании и хранении за счет замедления гидролитических и окислительных процессов и уменьшения негативных гистологических изменений в присутствии меньшего количества свободной влаги.
Для корнеплодов моркови и плодов сладкого перца эффективность дегидрозамораживания наиболее выражена при удалении 50% от начальной массы подготовленного сырья.
В образцах Wd=50% исследуемых дегидрозамороженных овощей при хранении лучше сохраняются нутриенты, a Wd=30% - структура.
Дегидрозамороженные сладкий перец и морковь со степенью дегидратации Wj=30% могут быть рекомендованы как ингредиенты в нерегидратируемые блюда (салаты, ингредиенты для пиццы, жареные овощи...), а с Wd=50%, когда используется гидротермическая обработка (овощные супы, вареные и тушеные овощи...).
2. Определена активность основных окислительно-восстановительных ферментов ПО, ФО, КА. Установлено, что после частичной дегидратации начальная активность ферментов значительно снижается. При замораживании полной инактивации ферментов не достигается. При замораживании и хранении более высокая активность отмечена в контрольных образцах. В конце хранения наблюдается значительная реактивация ПО в дегидрозамороженных образцах сладкого перца и ФО во всех образцах моркови. Получена зависимость изменения активности КА в моркови при хранении.
3. Сохраняемость АК в плодах сладкого перца после 24 мес хранения при -18С составила 32,6% (К), 35,3% (Wd=30%), 47,4% (Wd=50%) по сравнению со свежим (рис. 3.21). Установлена обратная корреляционная зависимость между изменением содержания АК в процессе хранения и повышением количества органических кислот.
4. Сохраняемость каротиноидов в корнеплодах моркови после 24 мес хранения при -18С составила 37,6% (К), 40,8% (Wd=30%), 44,0% (Wd=50%) по сравнению со свежей.
5. Определено содержание пектиновых веществ в свежей, дегидратированной, замороженной моркови. Выявлено уменьшение содержания пектиновых веществ при частичной дегидратации и замедление их гидролиза в частично дегидратированных образцах по сравнению со свежим при замораживании, особенно в образце Wd=30%, что коррелирует с его более высокой гидрофильностью при хранении, размораживании, варке.
6. Выявлено, что при частичной дегидратации и замораживании свежей моркови происходит уменьшение содержания фенольных соединений, а при замораживании частично дегидратированной увеличивается.
7. Показано увеличение содержания органических кислот и уменьшение содержания моносахаридов при хранении замороженных плодов сладкого перца, увеличение содержания органических кислот и Сахаров при замораживании и хранении корнеплодов моркови.
8. Оценка обратимости процесса дегидрозамораживания по показателям потери клеточного сока при размораживании, изменения массы при варке, влажности вареных образцов, концентрации растворимых сухих веществ в воде после варки показала, что более дегидратированные образцы имеют более низкие показатели Пкс, -Am, более высокие +Дш. Получены уравнения регрессии, описывающие кривые размораживания образцов сладкого перца и моркови. Установлена и объяснена прямая тесная корреляция между Пкс и влажностью при хранении. По анализу влажности вареных образцов выявлено, что регидратационная способность образцов Wd=30%, Wd=50% после частичной дегидратации, замораживания и хранения ниже, чем у (К) (2-4% влажности), но не влияет на органолептические показатели. После замораживания влажность всех вареных образцов уменьшается, но после 24 месяцев хранения достигает своего исходного значения вследствие увеличения числа и размера пор, обусловленного сублимационным обезвоживанием. Наименьшие потери сухих веществ при варке выявлены в образце Wd=30%.
9. Проанализирована динамика изменения влажности и относительного изменения массы при длительном хранении образцов моркови и сладкого перца, влияющая на изменение нутриентов, внешний вид и регидратационые характеристики. Наибольшие потери массы установлены в контрольных образцах; образцы со степенью дегидратации Wj=50% более подвержены сублимационному обезвоживанию, чем Wd=30%; влажность кубиков моркови уменьшается активнее, чем пластинок сладкого перца. Измерены показатели, определяющие и характеризующие степень концентрирования частично дегидратированных овощей: концентрация растворимых сухих веществ и количество свободной влаги.
