Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ состояния вопроса 8
1.1 Понятие пищевой и биологической ценности 8
1.2 Комплексная характеристика винограда, как ценного сырья для производства продуктов питания 10
1.3 Биологические и хозяйственные признаки сортов винограда 22
1.4 Агроклиматические и почвенные условия зон возделывания винограда в Краснодарском крае 27
1.5 Физико-химический состав вторичного сырья виноделия 34
1.6 Особенности технологий комплексной переработки винограда 36
1.7 Ассортимент продуктов, вырабатываемых из винограда 39
1.8 Продукты повышенной пищевой ценности на основе винограда 47
2 Объекты и методы исследований 49
2.1 Характеристика объектов исследований 49
2.2 Методы исследований 49
3 Обоснование рационального использования различных сортов винограда в технологии продуктов питания повышенной пищевой ценности 53
3.1 Основные показатели химического состава виноградного сока 53
3.2 Органические кислоты виноградного сока 54
3.3 Аминокислоты виноградного сока 56
3.4 Витамины виноградного сока 61
3.5 Минеральные вещества виноградного сока 62
3.6 Исследование химического состава продуктов переработки винограда 63
3.7 Исследование химического состава виноградной выжимки 66
4 Разработка продуктов повышенной пищевой ценности на основе винограда 69
4.1 Разработка технологии переработки виноградной выжимки 69
4.2 Технология паст из виноградной выжимки, купажированных с плодово-ягодным сырьем 73
4.3 Определение критериев для разработки рецептур блюд повышенной пищевой ценности на основе виноградного сырья 83
4.4 Разработка научно-обоснованных рецептур продуктов повышенной пищевой ценности на основе виноградного сырья 86
5 Оценка конкурентоспособности паст из виноградной выжимки, купажированных с плодово-ягодным сырьем 107
Заключение 112
Список литературы
- Комплексная характеристика винограда, как ценного сырья для производства продуктов питания
- Особенности технологий комплексной переработки винограда
- Аминокислоты виноградного сока
- Технология паст из виноградной выжимки, купажированных с плодово-ягодным сырьем
Введение к работе
Неблагоприятная экологическая обстановка, возрастание стрессовых нагрузок, изменение образа жизни и характера труда обусловливают необходимость решения комплекса научных проблем по разработке высокоэффективных технологий и созданию на их основе продуктов здорового питания повышенной пищевой и биологической ценности.
В настоящее время на мировом рынке пищевых продуктов активно развивается направление продуктов питания нового поколения с функциональной составляющей - функциональных пищевых продуктов с повышенным содержанием тех или иных полезных ингредиентов до уровня, соотносимого с физиологическими нормами их потребления (10 - 50% от средней суточной потребности).
Плодово-ягодная продукция, содержащая широкий спектр натуральных биологических нутриентов, в последнее время рассматривается как основной поставщик веществ, обладающих профилактическими, в том числе антиоксидантними свойствами.
В рамках современной теории здорового питания актуальна разработка продуктов повышенной пищевой ценности на основе винограда -сырья, богатого физиологически значимыми веществами, такими как: органические кислоты, витамины, фенольные и минеральные вещества, пектины и т.д. Наличие ценных питательных веществ в винограде, их гармоничное сочетание оказывают разностороннее целебное действие на организм человека.
В вопросе рационального использования виноградного сырья наиболее остро стоит проблема переработки вторичного сырья виноделия - виноградной выжимки.
Переработка виноградной выжимки представляет собой достаточно сложный технологический процесс, осуществление которого возможно как на винодельческих, так и на консервных предприятиях или путем их кооперирования. Но при этом незадействованными остаются такие динамично развивающиеся отрасли, как малое кондитерское производство и общественное питание, где производство продуктов питания повышенной пищевой ценности на основе вторичного сырья виноград перерабатывающей промышленности позволит увеличить ассортимент выпускаемой продукции, расширить диапазон оказываемых услуг, повысить доступность этих продуктов для всех слоев населения, в связи с чем актуальна разработка экономически эффективных технологий доступных не только крупным перерабатывающим предприятиям, но и малому кондитерскому производству и предприятиям общественного питания.
Комплексная характеристика винограда, как ценного сырья для производства продуктов питания
Аминокислоты ягод винограда, наряду с другими легкоусваиваемы-ми и биологически активными веществами, играют также большую роль в определении питательных и целебных свойств винограда. Это соединения высокой питательной ценности, генетические предшественники органо-лептически активных веществ, создающих вкус и аромат продукта. /1, 9, 55/.
Диетическая и пищевая ценность виноград ного сока определяется в основном незаменимыми аминокислотами, хотя ценность остальных аминокислот также несомненна. Наибольший процент от общего содержания незаменимых аминокислот приходится на треонин, триптофан, лейцин и изолейцин /24/.
В зеленых ягодах качественный состав аминокислот беден, а к моменту полной физиологической зрелости он может включать 9 - 22 и даже 24 составляющие, что отмечено у таких перспективных сортов, как Вио-рика, Гечеи заматош, Зала деньдь /1,6, 9,37/,
Общее содержание аминокислот и их соотношение в винограде варьируют в зависимости от сорта, условий и места произрастания. Так учеными Прикаспийского института биологических ресурсов ДНЦ РАН получены данные о влиянии почвенной разновидности и теплообеспечен-ности на наличие аминокислот в ягодах сортов Молдова и Шасла белая /6/. Показано, что влияние экологических факторов отражается на структуре аминокислотного комплекса сорта. Об этом свидетельствует вариация наличия аминокислот с определенными функциональными группами. Оба сорта на супесчаной почве имеют в своей ягоде в большем количестве аминокислоты пролина, аминокислоты с гидроксилом, карбоксилами и основной группой, чем на суглинистой почве. Различия, вызванные неадекватной теплообеспеченностъю и различными гранулометрическим и минеральным составами почв, состоят в том, что на супеси Молдова формирует ягоду с большим содержанием аминокислот всех классов, а Шасла белая — с меньшим количеством алифатических, серосодержащих и циклических аминокислот. Отмечено, что большему накоплению аминокислот в ягоде сопутствует меньшее количество макро- и микроэлементов в почве. Известно также, что в синтетических процессах активно участвует марганец, при дефиците которого возрастает содержание аргинина и гисгидина. Показано, что в ягоде винограда при его выращивании на теплообеспеченноЙ супесчаной почве содержится меньше минеральных веществ, но аккумулируется больше алюминия, железа, магния, меди, фосфора, кобальта и кремния - элементов, активизирующих деятельность ферментов, тесно связанных с фотосинтезом и дыханием растений, синтезом нуклеиновых кислот, белка, биохимическими превращениями аминокислот. Сделаны выводы о преимуществе достаточно теплообеспеченноЙ светлокаштановой супесчаной почвы для выращивания винограда сортов Шасла белая и Молдова по сравнению с суглинистой почвой, благодаря большему содержанию кремния, меди и циркония, равному количеству вольфрама, бериллия, лантана, молибдена, таллия, тантала, иттербия и меньшему содержанию остальных элементов. Все эти показатели способствуют специфическому течению азотного метаболизма с более интенсивным накоплением в ягоде аргинина, аспарагиновой и глутаминовой кислот, валина, гистиди-на, глицина, лизина, метионина, пролина, серина и треонина. Также отмечено, что превалирование или меньшее количество других свободных аминокислот в винограде на супесчаной почве зависит от сорта.
В более ранних работах молдавских ученых по выяснению особенностей биохимии ягод сортов Шасла белая и Мускат гамбургский при созревании и послеуборочном хранении /9/ также отмечалось, что в ягодах зрелого винограда сорта Шасла белая преобладают пролий, аланин, ами-номасляная кислота, аргинин и треонин (11,6 - 16,8 мг%).
Отсутствие в пище ряда аминокислот, особенно незаменимых, может вызвать изменения в функциональной деятельности организма. Некоторые аминокислоты винограда, особенно серосодержащие, являются антиоксидантами и обладают геропротекторными свойствами. Их относят к соединениям, предупреждающим отрицательное влияние стрессов. Обладая широким спектром фармакологического действия, аминокислоты могут придавать микроэлементам и другим веществам безвредную и легкоусваивае-мую форму, одновременно усиливая их действие /6, 55/.
Органические кислоты активно влияют на секрецию желудочного сока, улучшают микрофлору желудка, способствуют нормализации кислотно-щелочного равновесия желудочно-кишечного тракта и обусловливают диуретические свойства винограда /19, 94/. Содержащаяся в винограде янтарная кислота обеспечивает энергообмен на клеточном уровне и считается основным энергоносителем всего живого (янтаратзависимая энергетика). Основой нормализующего действия янтарной кислоты на организм человека является усиление восстановительных процессов в биологическом и физиологическом смысле. Особенно выражена нормализация янтарной кислотой метаболического ацидоза при ослаблении деятельности сердца, почек, возрастных нарушений нервной системы, а также при интенсивной мышечной деятельности. Соли органических кислот, сгорая в организме, образуют карбонаты, которые повышают щелочность крови и тканевой жидкости, благодаря чему виноградный сок, несмотря на кислую реакцию и кислый вкус, является физиологически щелочным средством /19,41/.
Особенности технологий комплексной переработки винограда
Виноградный сок - один из важнейших и наиболее ценных в пищевом и диетическом отношении продуктов, получаемых из винограда. Основные сахара виноградного сока — глюкоза и фруктоза усваиваются организмом непосредственно. Яблочная и винная кислоты обусловливают диуретические свойства сока. Кроме того, весьма ценным является наличие в соке биологически активных веществ и витаминов. Рекомендуется готовить виноградный сок из сортов Алиготе, Ркацители, Рислинг рейнский и итальянский, Португизер, Сенсо, Мускат белый, Мускат гамбургский, Шасла белая и розовая, Совиньон, Изабелла, Лидия; из сортов гибридов — прямых производителей — Зейбель, Золотой луч и Ноа. Наиболее легкие и свежие соки получаются при содержании в них сахара 15-20 % и титруемых кислот 7-10 г/л. Используют здоровые чистые грозди, их промывают водой, сортируют, далее ягоды отделяют от гребней и отжимают. Сок отстаивают, если необходимо — осветляют, затем пастеризуют /20/.
Для приготовления натурального виноградного сока, обогащенного сжиженным углекислым газом, должны применяться следующие сырье и материалы: виноградный сок с содержанием сухих веществ (по рефрактометру) не менее 1.6 %, кислотностью в пересчете на винную кислоту 0,2 - 1,0 %, содержанием спирта 0,3 и 3,0 %. Натуральный виноградный сок может быть без содержания алкоголя и с содержанием алкоголя около 3.
Натуральный виноградный сок со сжиженным углекислым газом -прозрачный, обильно вспенивающийся в бокале, с выделением пузырьков углекислоты.
Вакуум-сусло (сок виноградный концентрированный, виноградный мед) - продукт, получаемый выпариванием виноградного сусла в условиях вакуума при невысокой температуре. Этот способ обеспечивает лучшее сохранение натуральных качеств исходного свежего сока, значительно меньшую карамелизацию сахара и денатурацию других составных частей, ценных в питательном и вкусовом отношениях. Сбор винограда проводят при сахаристости сока не ниже 15 % и кислотности не выше 9 г/л. Виноград перерабатывают по способу виноделия белых вин с использованием только сусла самотека и сусла первого давления. Сок осветляют отстаиванием, фильтрацией пли центрифугированием и подают на выпаривание. При направлении для выпаривания на другие предприятия, сок консервируют диоксидом серы из расчета 800-1000 мг/л. Готовое вакуум-сусло должно иметь относительную плотность не ниже 1,377; содержание сухих веществ не менее 75 % мае, сахара (в пересчете на инвертный) не менее 90 г на 100 мл (65 % мае), титруемая кислотность не более 55 г/л (4% мае). Используется в производстве безалкогольных напитков, кондитерских, хлебобулочных или молочных изделий. Приводятся данные о хороших органолептических показателях данного продукта, приготовленного из винограда сорта Фиолетовый ранний /20, 98/.
Виноградный сироп - безалкогольный продукт, получаемый путем растворения сахара в натуральном виноградном соке без добавления воды. В осветленном виноградном соке растворяют сахар и кипятят в течение 10-15 минут. После этого сироп процеживают и разливают в подготовленную тару. Используют для приготовления безалкогольных и газированных напитков, для непосредственного потребления, как наполнитель кисломолочных продуктов /20, 41/.
Имеются многочисленные данные о приготовлении безалкогольных напитков. Их получают из натурального вина после удаления алкоголя щадящей технологией (перегонка спирта из виномате-риала при температуре 35-40 С в вакууме при 0,1 атм.), либо из безалкогольного вина (с добавлением сахара или ксилита) или вакуум сусла, виноградного сока, насыщаемых углекислым газом. Возможно введение экстрактов виноградной выжимки, различных трав. Технология заключается в приготовлении купажного сиропа (соединение ингредиентов рецептуры с перемешиванием механической мешалкой или углекислым газом), с последующей фильтрацией, розливом и пастеризацией (либо введением бензоата натрия) /20, 78/.
Известно, что безалкогольные напитки также вырабатывают из порошкообразных смесей на плодово-ягодных основах, полученных по криогенной технологии. Для чего подготовленные ягоды подвергают быстрому замораживанию путем погружения в емкость с жидким азотом на 2-3 минуты с целью образования мелких равномерно распределенных в межклеточном пространстве кристаллов и приостановки действия окислительных ферментов. Затем проводят криогенную сублимационную сушку с последующим помолом в азотной среде. Полученный порошок (размеры частиц 1-50 мкм) фасуют в инертной среде (в газообразном азоте) в герметичную упаковку. При приготовлении напитков порошки восстанавливают в воде /73/.
Бекмес представляет собой темноокрашенную густую вязкую жидкость, содержащую 60-80 % сахара и имеющую плотность 1,20-1,35 г/см3. Он отличается характерным вкусом и ароматом с ярко выраженными карамельными тонами. Бекмес получают выпариванием и варкой виноградного сусла в открытых котлах или специальных бекмесоварочных установках при температуре выше 100 С, значительных местных перегревах и доступе воздуха к поверхности жидкости. Уваривание проводят на открытом огне, глухим паром или в масляной бане. Используют для приготовления виноградного варенья без добавления сахара и в виноделии /20, 41/.
Аминокислоты виноградного сока
На основании аналитического обзора и данных, представленных в разделе 3, видится перспективной разработка технологии ласты из виноградной выжимки с последующим ее использованием в качестве наполнителя в различных кондитерских изделиях. Известны способы производства пасты из ягод винограда /39, 41, 68/, описанные в подразделах 1.6 и 1.7.
Традиционная технология производства пасты из ягод винограда предполагает многократную тепловую обработку, отрицательно сказывающуюся на пищевой ценности продукта; высокие энергозатраты; также важно отметить, что семена и их биологически ценные нутриенты отделяются на стадии протирки.
Принципиальная схема, приведенная на рис. 6, показывает основные технологические операции производства пасты из ягод винограда.
На основании литературных данных и результатов собственных исследований нами предлагается модифицированный способ производства пасты, который учитывает специфику сырья (низкая влажность, наличие определенных биологически ценных нутриентов) обеспечивает снижение себестоимости продукта (в сравнении с известными способами), и предполагает эффективное использование вторичного сырья переработки винограда и упрощение технологии, повышение пищевой ценности, обусловленное сокращением продолжительности тепловой обработки, за счет мелкодисперсного дробления сырья.
Основными операциями разработанной технологии являются гомогенизация до достижения однородной консистенции и уваривание путем нагревания при температуре 98-100 С. Рисунок 6 - Схема традиционной технологии пасты из ягод винограда Новизна и положительный эффект разработанного способа заключается в следующем. Данный способ предполагает использование нетрадиционного сырья (виноградной выжимки), снижающего себестоимость продукта (пасты и изделий на ее основе).
Предлагаемое усовершенствование технологии путем измельчения сырья методом гомогенизирования на ДЭКЗ позволяет исключить из традиционного технологического процесса такие операции, как бланширование и протирание, а также сократить продолжительность процесса уваривания, что в свою очередь ведет к снижению энергозатрат.
Высокая степень дисперсии способствует интенсификации экстракции биологически ценных нутриентов кожицы и семян и их накоплению в готовом продукте.
Накопление веществ, обладающих природными консервирую щи ми свойствами (дубильные вещества и др.), положительно сказывается на сроках и условиях хранения готового продукта.
Нами были проведены исследования по возможности купажирования пасты из виноградной выжимки с плодово-ягодными пюре, с целью улучшения органолептических характеристик разрабатываемого продукта.
В дальнейшем будем различать некупажированную и купажированную пасты. Этапы технологии производства некупажированной пасты из виноградной выжимки приведены на рис. 7. Рисунок 7 — Технология некупажированной пасты из виноградной выжимки
В экспериментах в качестве исходного сырья использовали вторичный продукт виноделия - виноградные выжимки, измельчение которых осуществляли с помощью диспергатора-экстрактора-гомогенизатора ДЭКЗ, позволяющего получить частицы размером 3,5-10,0 мкм. Высокая степень дисперсии и низкая влажность исходного сырья (48-55 %) позволили проводить кратковременную тепловую обработку на стадии уваривания. Фасовку осуществляли в горячем виде в подготовленную стеклянную тару.
Возможно также хранение гомогенизированной пасты при низких температурах, для чего сразу после гомогенизации паста фасовалась в полиэтиленовые пакеты и направлялась на заморозку при температуре минус 18 С /5, 102/. Замораживание пасты проводили в морозильных камерах.
Для определения параметров процесса уваривания гомогенизированную выжимку белых и красных сортов винограда концентрировали при разных температурных режимах в двутельном варочном котле до концентрации сухих веществ 68 %. Величина концентрации сухих веществ готового продукта была выбрана по литературным данным /67, 68, 86/ (по аналогии с плодовыми консервами уваренными, не стерилизованными). В качестве критерия процесса уваривания была выбрана массовая концентрация фенольных соединений. Эксперимент проводили с целью определения технологических режимов, обеспечивающих наилучшее сохранение фенольных веществ в уваренной пасте. На основании проведенной статистической обработки результатов эксперимента получено уравнение регрессии, устанавливающее зависимость между технологическими режимами и концентрацией фенольных веществ: для выжимки белых сортов винограда
Технология паст из виноградной выжимки, купажированных с плодово-ягодным сырьем
Параллельно осуществлялся микробиологический контроль паст, показавший отсутствие в контролируемых образцах на протяжении всего срока хранения молочнокислых микроорганизмов, дрожжей и плесневых грибов, что можно объяснить, во-первых, обработкой сырья на ДЭКЗ, принцип действия которого основан на эффекте кавитации, вызвавшего по всей видимости механическое разрушение клеток микроорганизмов, и во-вторых, наличием естественных консервантов (дубильных веществ, органических кислот, сахара) в готовом продукте.
Из таблицы 15 видно, что массовая доля сухих веществ на протяжении всего срока хранения в образцах герметично укупоренных паст не изменялась.
Потери Р-активных веществ составили: у виноградно-яблочной пасты за первые полгода - 4,8 % (от 1460,0 до 1390,0 мг%), а за год - 8,9 %; у виноградно-сливовой в течение 6 месяцев хранения разрушилось 6 % (от 1500,0 до 1410,0 мг%), а по прошествии 12 месяцев деструкции подверглось 9,3 % фенольных веществ; у виноградно-смородиновоЙ пасты за полгода - 4,6 % (от 15 10,0 до 1440,0 мг%), за год потери составили 9,9 %.
Известно /8, 10, 100, 101/, что фенольные вещества винограда проявляют антиоксидантные свойства, то есть под действием кислорода воздуха часть лабильных фракций фенольных веществ окисляется, предохраняя другие компоненты, к числу которых относится витамин С. Этим можно объяснить относительно небольшие потери данного весьма нестойкого витамина.
В виноградно-яблочной пасте за первые полгода разрушилось 14,4%, за следующие 6 месяцев - еще 28,6 %. Общие потери аскорбиновой кислоты составили 38,9 % (от 0,9 до 0,55 мг%). В виноградно-сливовой пасте потеря витамина С за первое и второе полугодие равнялась соответственно 15 % и 27,4 %, что составило 38,3 % в целом за год (от 0,6 до 0,37 мг%). Наименьшая деструкция аскорбиновой кислоты наблюдалась в виноград-но-смородиновой пасте, а именно: 14,2 % - за первые полгода, 26,6 % - за последующие 6 месяцев, всего - 37 % (от 32,4 до 20,4 мг%).
В процессе хранения паст происходят различные биологические и ферментативные процессы, изменяющие химический состав и пищевую ценность продукта. В связи с этим важно отметить, что в конце срока хранения паст содержание Р-активных веществ в 100 г продукта обеспечивает от 33 % (виноградно-яблочная паста) до 34 % (виноградно-черно-смородиновая/сливовая паста) суточной потребности в фенольных веществах. Содержание аскорбиновой кислоты в виноградно-смородиновой пасте после 12 месяцев хранения (20,4 мг%) составляет 29 % среднесуточной потребности.
Как показывают наши исследования (раздел 3), с точки зрения пищевой ценности виноград является важным сырьем для производства продуктов питания. Виноградная ягода содержит целый комплекс ценных нутри І ентов, пропорциональное соотношение которых зависит от сорта винограда, района его произрастания и от структурного элемента виноградной ягоды (сок, кожица, семена), что следует учитывать при разработке рецептур блюд повышенной пищевой ценности на основе винограда.
Разработанная в нашей работе паста из виноградной выжимки (подразделы 4.1 и 4.2), включающая в свой основной состав два структурных элемента виноградной ягоды - выжимку и семена, при производстве продуктов питания на ее основе позволяет обогатить их Р-активными и минеральными веществами, а также витамином С (паста, купажированная с ягодами черной смородины) в значимых количествах с точки зрения средней суточной потребности организма человека.
Виноградный сок, обладающий высокими органолептическими достоинствами, содержит широкий диапазон веществ, которые, благодаря своему качественному и количественному составу, позволяют получить продукт высокой пищевой ценности.
На основании наших исследований (раздел 3) было отдано предпочтение сортам винограда, выращиваемого в Темрюкском районе Краснодарского края, так как в соке винограда из Темрюкского района высока концентрация органических кислот, способствующих повышению пищевой ценности продукта.
Из исследованной группы красных сортов были выбраны сорта винограда Мерло и Каберне, отличающиеся стабильно высоким накоплением (по данным за два года исследований) фенольных веществ, полисахаридов, пектина, витаминов. В своей труппе оба эти сорта отличаются большей долей незаменимых аминокислот. При средней минерализации сортам винограда Мерло и Каберне свойственно хорошее сахаронакопленде при умеренной кислотности, что благоприятно сказывается на органолептических показателях соков и продуктов их переработки.
Количественный состав нутриентов в группе белых сортов винограда от сорта к сорту варьировал незначительно. В целом белые сорта усту пали красным сортам винограда по накоплению витаминов, однако содержание пиридоксина (витамин В6) в белых сортах по меньшей мере в 2,5 раза выше, чем в группе красных и розовых сортов винограда (ОД2 мг% и 0,023-0,048 мг% соответственно). Также была отмечена общая динамика по большему накоплению винной и яблочной органических кислот белыми сортами, в то же время содержание янтарной кислоты выше в соке красных сортов винограда.
Сделанные выводы по количественному и качественному составу нутриентов винограда позволяют определить основные ценные вещества, содержащиеся в значимых количествах с точки зрения норм потребления, которые предлагаются нами в качестве критериев при разработке научно-обоснованных рецептур блюд и кулинарных изделий повышенной пищевой ценности на основе винограда и продуктов его переработки. Одним из основных показателей при выявлении критериев было принято количественное содержание ценного нутриента в 100 г сырья, обеспечивающее не менее 5% /8/ от нормы среднего суточного потребления.
