Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор отечественной и зарубежной научно-технической литературы и патентной информации 7
1.1 Характеристика пищевого статуса населения России в свете Доктрины продовольственной безопасности Российской Федера ции
1.2 Диабетические продукты питания как фактор профилакти
ки для больных сахарным диабетом
1.3 Клубни топинамбура і химический состав и лечебно профилактические свойства содержащихся в них функциональвых ингредиентов
1.4 Использование продуктов переработки клубней топинамбура в диетическом питании больных сахарным диабетом 26
1.5 Резюме
2 Объекты и методы исследований... 32
2,1, Объекты исследований 32
2.2 Методы исследований 33
2.2.1 Стандартные методы исследований 33
2.2.2 Расчет комплексного показателя оценки органолептических свойств концентрированного сока топинамбура и готовых кондитерских изделий 35
2.2.3 Определение пищевой и энергетической ценности готовых кондитерских изделий 35
2.2.4 Определение конкурентоспособности готовой продукции 36
2.2.5 Определение микробиологической чистоты разработанных
кондитерских изделий 38
2.2.6 Математическая обработка результатов исследований 40
23 Структурная схема исследований 43
3 Экспериментальная часть 45
3.1 Анализ потребительского спроса и покупательских пред-почтений на диабетические кондитерские изделия 45
3.2 Обоснование выбора оптимального сорта и определение оптимального периода сбора урожая клубней топинамбура 49
3.2.1 Химический состав клубней топинамбура з
3.2.2 Научное обоснование оптимального периода сбора урожая клубней топинамбура 53
3.3 Разработка технологических режимов получения концен трированного сока топинамбура 57
3.3.1 Определение условий гидролиза инулина при получении концентрированного сока топинамбура 60
3.3.2 Конструирование химического состава концентрированного сока топинамбура с высоким содержанием биологически активных веществ 62
3.3.3 Химический состав концентрированного сока топинамбура 65
3.3.4 Определение показателей качества концентрированного сока топинамбура 67
3.3.5 Антибактериальные свойства концентрированного сока топинамбура 68
3.3.6 Определение условий и сроков безопасного хранения концентрированного сока топинамбура 71
3.3.7 Оценка потребительских свойств концентрированного сокатопинамбура 71
3.4 Разработка рецентур диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий с использованием концентрированного сока тонинамбура 75
3.4.1 Разработка научно-обоснованной рецептуры диабетической
нуги с использованием концентрированного сока топинамбура 76
3.4.1.1 Влияние концентрированного сока топинамбура на микро структуру разработанной диабетической нуги 78
3.4.1.2 Влияние концентрированного сока топинамбура на химический состав разработанной диабетической нуги 80
3.4.1.3 Влияние концентрированного сока топинамбура на потребительские свойства диабетической нуги 80
3.4.2 Разработка научно-обоснованной рецептуры низкокалорийно го суфле с использованием концентрированного сока топинамбура 83
3.4.2.1 Влияние концентрированного сока топинамбура на микроструктуру разработанного низкокалорийного суфле 85
3.4.2.2 Влияние концентрированного сока топинамбура на химический состав разработанного низкокалорийного суфле 87
3.4.2.3 Влияние концентрированного сока топинамбура на потребительские свойства разработанного низкокалорийного суфле 88
3.4.3 Исследование условий и сроков безопасного хранения диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий 91
3.4.4 Формирование и оценка потребительских свойств разработанных диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий, приготовленных с использованием концентрированного сока топинамбура
3.4.4.1 Оценка потребительских свойств диабетической нуги, полученной с использованием концентрированного сока топинамбура 93
3.4.4.2 Оценка потребительских свойств низкокалорийного суфле, полученного с использованием концентрированного сока топинамбура 97
3.5 Медико-биологические исследования разработанных диабе тических сбивных сахаристых кондитерских изделий, полученных с использованием концентрированного сока топинамбура 100
3.6 Оценка конкурентоспособности и экономической эффек тивности производства разработанных диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий с использованием концентри рованного сока топинамбура 105
3.6.1 Оценка конкурентоспособности концентрированного сока топинамбура 105
3.6.2 Определение конкурентоспособности диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий - диабетической нуги и низкокалорийного суфле, полученных с использованием концентрированного сока топинамбура Ш
3.6.3 Оценка экономической эффективности от производства и реализации разработанных диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий 120
Выводы... 124
Список использованной литературы 127
- Клубни топинамбура і химический состав и лечебно профилактические свойства содержащихся в них функциональвых ингредиентов
- Расчет комплексного показателя оценки органолептических свойств концентрированного сока топинамбура и готовых кондитерских изделий
- Разработка технологических режимов получения концен трированного сока топинамбура
- Медико-биологические исследования разработанных диабе тических сбивных сахаристых кондитерских изделий, полученных с использованием концентрированного сока топинамбура
Введение к работе
1.1 Актуальность работы. Анализ рациона питания населения России в современных условиях показывает, что он не в полной мере соответствует требованиям диетологии из-за перегруженности углеводами, недостатка белков, витаминов, макро- и микроэлементов. В этих условиях важное значение приобретает сбалансированное полноценное питание, которое определяет здоровье и работоспособность населения страны.
Особого внимания заслуживает решение проблемы сахарного диабета наиболее распространенного заболевания эндокринной системы человека неподвластного современной медицине. Достижение и поддержание высокого уровня компенсации сахарного диабета во многом зависит от правильного диабетического питания.
Диабетические продукты питания в России производятся в небольших объемах, которые не удовлетворяют потребностей больных сахарным диабетом, а импортная продукция имеет достаточно высокие цены. Данная проблема может быть частично решена за счет использования натуральных пищевых добавок при производстве диабетических продуктов питания. Особый интерес представляют клубни топинамбура, широко культивируемого в южном регионе Российской Федерации.
Клубни топинамбура содержат достаточно большое количество сухих веществ (19-30 %), из которых до 80 % потенциально доступных углеводов (полимерного гомолога фруктозы – инулина, инулидов, олигосахаридов и фруктозы); до 12 % структурных полисахаридов (протопектина, растворимого пектина, целлюлозы и гемицеллюлозы); до 3,2 % белка, который представлен 18 аминокислотами; макро- и микроэлементов; витаминов (С и группы В), комплекса активных ферментов, гидролизующих инулин.
В связи с этим разработка новых диабетических продуктов питания с использованием продуктов переработки клубней топинамбура является актуальной.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематикой НИР кафедры технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производства КубГТУ «Разработка научных основ создания технологий и ассортимента хлебобулочных и мучных кондитерских изделий лечебно-профилактического
Автор выражает глубокую благодарность научному консультанту, канд. техн. наук, доценту Т.В. Калашновой за оказанную помощь при выполнении данной работы.
назначения (№ госрегистрации 01200304874), в рамках программы Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по теме: «Разработка технологии производства кондитерских изделий на основе топинамбура» (государственный контракт №7834р/11479 от 16.04.2010 г.).
1.2 Цель работы. Целью настоящей работы явилась разработка рецептур и формирование потребительских свойств диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий с использованием концентрированного сока топинамбура.
1.3 Основные задачи исследований. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- провести систематизацию и анализ отечественной и зарубежной научно-технической литературы и патентной информации по теме исследований;
- обосновать выбор оптимального сорта и определить оптимальный период сбора урожая клубней топинамбура как перспективного сырья, используемого при производстве диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий;
- определить химический состав клубней топинамбура;
- разработать технологические режимы получения концентрированного сока из клубней топинамбура;
- исследовать химический состав, показатели качества и антибактериальные свойства концентрированного сока топинамбура;
- определить условия и сроки безопасного хранения концентрированного сока топинамбура;
- исследовать влияние концентрированного сока топинамбура на формирование потребительских свойств органолептических показателей, микроструктуры и химического состава диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий;
- разработать научно-обоснованные рецептуры диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий с использованием концентрированного сока топинамбура;
- исследовать пищевую и энергетическую ценность диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий;
- определить условия и сроки безопасного хранения разработанных диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий;
- сформировать и оценить потребительские свойства разработанных диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий;
- провести апробацию разработанных рецептур кондитерских изделий в производственных условиях;
- разработать комплекты технической документации на производство концентрированного сока топинамбура и диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий;
- определить конкурентоспособность разработанных кондитерских изделий; оценить экономическую эффективность производства и реализации разработанных кондитерских изделий.
1.4 Научная новизна. Научно обоснован и экспериментально подтвержден выбор оптимального сорта и определен оптимальный период сбора урожая клубней топинамбура для использования при производстве диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий.
Теоретически обоснованы технологические режимы получения концентрированного сока топинамбура. Впервые исследован химический состав, антибактериальные свойства, условия и сроки безопасного хранения концентрированного сока топинамбура. Определены оптимальные дозировки концентрированного сока топинамбура при производстве диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий.
Установлено положительное влияние концентрированного сока топинамбура на химический состав и показатели качества диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий.
Доказано, что внесение концентрированного сока топинамбура в сбивные сахаристые кондитерские изделия понижает пищевую и энергетическую ценность готовой продукции.
Новизна разработанных технологических решений подтверждена патентом РФ на изобретение № 2414141 «Способ производства кондитерского изделия на основе топинамбура типа нуги и его состав».
1.5 Практическая значимость. Разработаны технологические режимы производства концентрированного сока топинамбура. Разработаны рецептуры и определены потребительские свойства, условия и сроки безопасного хранения, а также конкурентоспособность разработанных диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий с использованием концентрированного сока топинамбура.
Результаты проведенных исследований апробированы и внедрены в условиях промышленного производства ООО НПП «Кондитер» и ООО НПП «Технолог» (г. Пятигорск Ставропольского края). Разработан комплект технической документации на концентрированный сок топинамбура, включающий технические условия, технологическую инструкцию и рецептуру.
Разработаны и утверждены два комплекта технической документации на производство диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий: «Диабетическая нуга» и «Низкокалорийное суфле», удостоенные серебряной медали и диплома X Московского международного салона инноваций и инвестиций в 2010 году.
Определена конкурентоспособность разработанных кондитерских изделий. Ожидаемый экономический эффект от производства и реализации разработанных диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий составляет от 10,5 до 15,0 тыс. руб. на 1 т продукции в зависимости от вида изделия.
1.6 Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученные автором доложены, обсуждены и одобрены на I Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности» (г. Пятигорск, 2008 г.), I Межведомственной научно-практической конференции «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров» (г. Москва, 2008 г.), VIII Международной научно-практической конференции гастроэнтерологов ЮФО (г. Ессентуки, 2009 г.), Всероссийской научно-практической конференции аспирантов, докторантов и молодых ученых (г. Майкоп, 2009 г.), XI Всероссийском конгрессе диетологов и нутрициологов «Питание и здоровье» (г. Москва 2009 г.), I Международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века» (г. Краснодар, 2009 г.), IV Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научный потенциал студенчества в XXI веке» (г. Ставрополь, 2010 г.), XII региональной научно-практической конференции «Дни науки» (г. Пятигорск, 2011 г.) и на II Международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века» (г. Краснодар, 2011 г.).
1.7 Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 21 научная работа, в том числе 3 научные статьи в журналах, рекомендованных ВАК Российской Федерации, получен патент РФ на изобретение.
1.8 Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора научно-технической и патентной литературы, методической части, экспериментальной части, выводов, списка литературы (180 источников, в том числе 25 – иностранных авторов) и приложения. Текст диссертации изложен на 175 страницах компьютерного текста, содержит 68 таблиц и 35 рисунков.
Клубни топинамбура і химический состав и лечебно профилактические свойства содержащихся в них функциональвых ингредиентов
Инулин, попадая в желудочно-кишечный тракт, расщепляется соляной кислотой и ферментами на отдельные молекулы фруктозы и короткие фруктозные цепочки, которые проникают в кровеносное русло. Оставшаяся нерасщепленной часть инулина быстро выводится, связав собой большое количество ненужных организму веществ, таких как тяжелые металлы, радионуклиды, кристаллы холестерина, жирные кислоты, различные токсические химические соединения, попавшие в организм с пищей или образовавшиеся в процессе жизнедеятельности болезнетворных микробов, живущих в кишечнике. Кроме того, инулин значительно стимулирует сократительную способность кишечной стенки, что заметно ускоряет очищение организма от шлаков, не переваренной пищи и вредных веществ. Антитоксический эффект инулина усиливается за счет действия клетчатки, также содержащейся в топинамбуре [47, 55, 59, 60, 61, 135,
Всосавшиеся в кишечнике короткие фруктозные цепочки, и в крови продолжают выполнять антитоксическую, очищающую функцию, связы 17 вая, обезвреживая и облегчая выведение из организма вредных продуктов обмена веществ и попавших из внешней среды химических соединений. Инулин является хорошим средством при дисбактериозах кишечника различного происхождения, поскольку способствует размножению в пищеварительном тракте «дружественных» и в кишечном содержимом. Одновременно отмечалось усиление абсорбции различных минеральных солей, в особенности кальция, снижения уровня холестерина в сыворотке крови, уменьшением содержания канцерогенов и гнилостных веществ [55, 59, 62].
Инулин в виде муки, приготовленной из топинамбура, является одной из составных частей комбинированных пробиотиков широко используемых в США и Европе как средство для профилактики и лечения многих заболеваний. Использование инулина как пищевой добавки стимулирует синтез витаминов и активизирует иммунные механизмы защиты [63, 64].
В экспериментах на животных установлен противоопухолевый эффект инулина. Сегодня в разных уголках мира продолжаются работы по изучению возможного лечебно-профилактического использования инулина. Результаты этих работ докладывают на ежегодных международных семинарах по инулину, последний из которых состоялся в апреле 2002 г. в Будапеште [65].
Инулин стимулирует работу поджелудочной железы, применяется при лечении сахарного диабета, некоторые его производные обладают противоопухолевым действием, могут служить инъекционным препаратом для введения железа, а так же противовоспалительным средством. Имеются данные об образовании комплексов инулина с Са, Ва, 8г, что свидетельствует о его способности выводить ионы тяжелых металлов из организма [46, 66, 100].
Фруктоолигосахариды - представляют собой смесь коротких цепочек глюкозы и фруктозы. Фруктоолигосахариды утилизируются большинством штаммов бифидобактерий, а также некоторыми культурами лактобак-терий. При употреблении фруктоолигосахаридов в кишечнике происходит нормализация микробного статуса с увеличением абсорбции из кишечника ионов кальция и магния. Фруктоолигосахариды обладают низкой кало рийностью и поэтому могут быть рекомендованы людям, страдающим сахарным диабетом и ожирением [67, 68, 69].
Коммерческие препараты фруктоолигосахаридов представлены смесью три-, тетра- и пентасахаридов глюкозы и фруктозы. Основное количество их потребляется в Японии [70].
Так, в 1997 г. в Японии было произведено фруктоолигосахаридов на 1 миллиард йен, из этого количества 75 % использовали в стране, а 25 % -экспортировали в США и Францию [67].
В настоящее время фруктоолигосахариды включены в более чем 500 традиционных японских продуктов (детское питание, хлеб, кофейные напитки и др.) [70].
Некоторые исследователи считают, что именно использование фруктоолигосахаридов в Японии является важным фактором низкой смертности жителей этой страны от новообразований (в частности, от рака толстой кишки), способствует поддержанию здоровья нации и увеличению продолжительности жизни [71].
Фруктоза. Фруктоза является непременной составной частью топинамбура. Содержание ее может быть различным в зависимости от времени сбора, урожая, продолжительности хранения и других факторов. Образуется она из инулина в результате биохимических процессов, происходящих в корнях и клубнях (рисунок 1.4).
Рисунок 1А - Формула фруктозы [46,69] Фруктоза образует безводные кристаллы в виде игл, температура плавления 102-105 С. Молекулярный вес - 180,16; удельный вес 1,6 г/см3; калорийная ценность примерно та же, что и других сахаров, 4 ккал на 1 г. Фруктозе свойственна некоторая гигроскопичность. Концентрированные составы фруктозы сохраняют влагу. Фруктоза легко растворима в воде и спирте. При 20 С насыщенный раствор фруктозы имеет концентрацию в 78,9 %, насыщенный раствор сахарозы 67,1 %, а насыщенный раствор глюкозы - только 47,2 %. Вязкость растворов фруктозы ниже вязкости растворов глюкозы и сахарозы [53, 57, 133].
С химической точки зрения фруктоза ведет себя как нормальные редуцирующие сахара. Типичная реакция с аминогруппами, известная под названием реакция Майяра, протекает сравнительно активно. Фруктоза, подобно глюкозе, преобразуется при нагревании с кислотами в оксиметилфурфурол и далее в левулиновую кислоту. Как в кристаллической форме, так и в определенных производных, фруктоза встречается в форме фруктопераноза. Иззестны так же некоторые соединения, в которых фруктоза находится в кето-форме с прямой цепью. Фруктоза имеет ряд интересных свойственных ей реакций. Она обладает способностью создавать некоторые органические соединения, из которых фруктозат кальция имеет значение в пищевом режиме. Значение фруктозы, как образователя комплексов, может оказаться большим, например, в технике обработки поверхностей металлов. Фосфаты фруктозы занимают видное место в биохимии. Вполне эстерированные соединения с прямой цепью явно найдут применение в полимерной и высокомолекулярной технике. Фруктоза сможет найти применение и как сырье левулиновой кислоты, приобретающей всё возрастающее значение, и как сырье гидроксиме-тйфурфурола. Некоторые азотные соединения фруктозы имеют интересные свойства как душистые вещества [54, 72, 99, 108, 121].
В отличие от глюкозы, фруктоза абсорбируется из пищеварительного тракта человека только путем пассивной диффузии. Этот процесс занимает сравнительно долгое время. Метаболизм фруктозы происходит быстро и протекает в основном в печени, но так же и в стенках кишечника, и в почках ввиду особой цепи фруктозе-1-фосфата, которая не регулируется инсулином. Из этого следует, что фруктоза является пригодной в качестве подслащивающего вещества и источника углеводов для больных сахарным диабетом [73,74,П8].
Расчет комплексного показателя оценки органолептических свойств концентрированного сока топинамбура и готовых кондитерских изделий
Определение миеробиолобической чистоты разработанных кондитерских изделий. Определение общего количества бактерий. Юг исследуемого продукта, с точностью до 0,01 г помещали в коническую колбу емкостью 100 мл и добавляли 90 мл дистиллированной воды комнатной температуры. Далее по 1 мл приготовленной суспензии, разведенной 1:10, вно 39 сили в каждую из двух пробирок с 4 мл расплавленного и охлажденного до 45-50 С МГІА с 0,1 % глюкозы (среда №1). Быстро перемешивали и выливали в каждую из двух чашек Петри с 15-20 мл этой же среды, предварительно разлитой и застывшей. Быстрыми вращательными движениями чашки равномерно распределяли верхний слой и давали ему застыть. После застывания чашжи Петри переворачивали и помещали в термостат для инкубации. Чашки инкубировали при 35 С 5 суток. Через 48 ч и окончательно через 5 суток подсчитывали число бактериальных колоний выросших на питательной среде, находили среднее арифметическое значение для двух чашек и рассчитывали количество бактерий, содержащихся в 1 г (мл) образца. Для получения достоверных показателей учитывали только те чашки, на которых выросло менее 300 колоний.
Определение общего количества плесневых грибов. Исследование проводили двуслойным агаровым методом, описанным выше на питательной среде Сабуро с антибиотиками (50 мг левомицетина) - среда №2. Посевы инкубировали при 24 С в течение 5 суток.
Определение бактерий семейства Enterobacteria. 10 мл образца вносили в 90 мл среды обогащения для бактерий семейства Enterobacteria (среда М3), перемешивали и инкубировали при 35 С 24-48 часов. При наличии роста делали пересевы микробиологической петлей на среду Эндо и висмут-сульфитный агар (среда № 5). Инкубировали при 35 С 24-48 ч. На среде Эндо бактерии семейства Enterobacteria образуют крупные малиновые колонии с металлическим блеском или без блеска; бесцветные, блестящие, выпуклые, диаметром 2-4 мм. На висмут-сульфитном агаре колонии черные с характерным металлическим блеском, среда под колониями окрашивалась в черный цвет. Или колонии были зеленовато-бурые, светло-зеленые, коричневые и т.п. Под микроскопом - грамотрицательные неспоровые палочки. Подозрительные колонии пересевали (каждую отдельно) на скошенный в пробирках МПА с ОД % глюкозы и выращивали при 35 С 24 ч. Из каждой пробирки с чистой культурой делали пересевы на среды для идентификации энтеробак 40 терий: а) среда с глюкозой и феноловым красным (среда № 6) и б) среда с нитратом калия (среда №7). Энтеробактерии ферментируют глюкозу. Питательная среда при этом из красной становится желтой. Они способны восстанавливать нитраты в нитриты и не содержат фермента цитохромоксидазы. Если в образце будут обнаружены грамотрицательные неспоровые палочки, которые дают отрицательную реакцию на цитохромоксидазу, ферментируют глюкозу и восстанавливают нитраты в нитриты, следовательно, исследуемый препарат содержит бактерии семейства Enterobacteria.
Определение бактерий Р.aeruginosa и S.aureus. 10 мл образца вносили в 90 мл накопительной среды (среда № 8), инкубировали при 37 С 24-48 часов. При наличии роста делали пересев микробиологической петлей на чашки Петри с солевым агаром с маннитом (среда № 10) и на чашки с питательной средой для идентификации Р.aeruginosa (среда №9). Инкубировали при 35 С 24-48 часов. S.aureus на солевом агаре с маннитом образует желтые колонии, окруженные желтыми зонами. С чистой культурой стафилококка ставили реакцию коагуляции плазмы. Для этого 8 мл свежеполученной крови кролика смешивали с 2 мл 5 % раствора цитрата натрия, тщательно перемешивали и центрифугировали. Полученную плазму разводили 1;4 0,9 % раствором хлорида натрия и разливали по 0,5 мл в стерильные пробирки. В каждую пробирку вводили петлю агаровой культуры и инкубировали при 37 С. Результаты учитывали через 1-24 ч.
Все микробиологические показатели определяли в 5 повторностях.
МатеМатическая обрабобра результатов исследований. Порядок математической обработки результатов исследований [166]: 1. Расчет среднего арифметического как наиболее близкого к истинному значению измеряемой величины: 2" „у JST = —і (2.10) где X - среднее арифметическое значение; Xj - результат отдельного измерения; X - среднее арифметическое; п - количество измерений. 2. Определение стандастного квадратичного отклонения Для характеристики разброса значений принято пользоваться стандартным квадратичным отклонением, которое определяется по формуле; Если п 20, стандартное квадратичное отклонение обозначают как 8. Практически при определении различных показателей количество измерений обычно меньше 20, поэтому в большинстве случаев определяют 8. 3. Определение ошибки среднего арифметического значения Величина ошибки среднего арифметического значения дает нам те пределы, в которых может заключаться истинное значение среднего арифметического исследуемого явления и рассчитывается по формуле; Sx=5- (2.12) Таким образом, полное значение среднего арифметического, учитывая его ошибку, составит Х±SX. (2.13) 4. Определение доверительного интервала среднеарифметического значения Доверительным интервалом называют величину, которая соответствует истинному значению средней арифметической величины при заданном значении вероятности отклонения; X + є - an (2Л4) Величину єап находили по формуле: (2.15) an=ta»SX где tm - критерий Стьюдента, величина которого зависит от заранее заданной надежности а (надежность определений может находиться в пределах 90-95 %) и числа определений (проработок) п. Величину критерия Стьюдента находили по таблице 2.1. Таблица 2.1 - Значения критерия Стьюдента п/а 3 4 5 6 7 8 9 10 15 0,95 4,303 3,182 2,776 2,571 2,447 2,365 2,306 2,262 2,145 0,90 2,920 2,353 2,132 2,015 1,943 1,895 1,860 1,833 1,761 5. Для определения достоверности выполненной математической обработки рассчитывали вариационный коэффициент, степень надежности среднего арифметического значения, показатель точности опыта (ошибку опыта). Стандартное квадратичное отклонение является одним из основных статистических показателей, характеризующих значимость средней арифметической величины и степень вариабельности отдельных результатов.
Разработка технологических режимов получения концен трированного сока топинамбура
При сортировке удаляли все клубнеплоды, не отвечающие требованиям ГОСТ. Пригодные для переработки клубни мыли и ополаскивали в проточной воде, удовлетворяющей требованиям ГОСТ 2874 «Вода питьевая», последовательно в моечных машинах - барабанных (марки КМ-1) и вибрационных (марки ММКВ-2000) или в барабанных (марки КМ-1) и унифицированных марки (Т1-КУМ-Ш) - до полного удаления всех загрязнений. Мытые клубни топинамбура инспектировали на ленточном транспортере, удаляли плохо промытые и дефектные корнеплоды. Затем ополаскивали клубни под душем.
Затем клубни измельчали в шинковальных машинах до тонкодисперсного состояния с размером частиц 10-20 мкм. При этом разрушались клетки, содержащие сок. И в то же время сохранялась структура прессованной массы с канальцами, по которым жидкая фаза отделяется от мезги.
Далее для ослабления структурных связей и разрушения клеточных стенок бланширование из измельченных клубней топинамбура проводили в СВЧ-поле мощностью 750 Вт/кг сырья, что интенсифицировало последующую экстракцию полисахаридного комплекса, а также привело к инактивации полифинолоксидазы.
В результате исследований было установлено, что для проведения гидролиза высокомолекулярных полисахаридов с целью извлечения оставшегося количества сахаров оптимальной является обработка измельченной массы электроактивированной водой при следующих параметрах (т = 30 мин, 1 = 80 С,рН=1,5,Ен=1190мВ).
Для облегчения отделения сока от мезги полученную массу прессовали, а затем центрифугировали.
В полученный концентрированный сок топинамбура добавляли лимонную кислоту (ОД %) и перемешивали в течение 10 мин. Для смешивания использовали аппараты с до содержания сухих веществ 20-25 % при рН = 4,7. Полученную массу направляли на розлив и механическими мешалками. Затем сок гомогенизировали в гомогенизаторе ОГБ-10 при давлении 0,2-0,4МПа. Гомогенизированную массу для снижения содержания в ней воздуха пропускали через деаэраторы. После деаэрации сок уваривали при температуре 60-65 С в течение 30 мин упаковку.
Концентрированный сок топинамбура фасовали асептическим способом в стеклянные банки на автоматических наполнителях в предварительно подготовленную тару. Наполненные банки укупоривали на вакуум-укупорочной машине и незамедлительно передавали на стерилизацию. Стерилизацию проводили в автоклавах под давлением 274 кПа (2,8 атм.) при температуре 120 С.
Нормы расхода сырья для производства концентрированного сока топинамбура приведены в таблице 3.5.
Наименование сырья и материалов Норма расхода сырья, кг на 1т готовой продукции Потери и вторичные продукты, % при мойке, сортировке, просеивании при центрифугировании (мезга) при уваривании Клубни топинамбура 5097 2 60 18,4 Лимонная кислота 1,001 ОД - З.З.1 Оиределение условий гидролиза инулина при получении концентрированного сока топинамбура. Исследовано влияние температурного режима, продолжительности уваривания и вида используемой кислоты при производстве концентрированного сока топинамбура на молекулу инулина (таблица 3.6). Таблица 3.6 - Степень гидролиза инулина при различных режимах
Вид кислоты t,C Время, мин Количество инулина, % Степень гидролиза, % Без кислоты 60 5 16,5 6,1 12,5 8 12 8,3 5 11 9 7,5 13,3 3 33,3 5 8 12,5 3 33,3 2 50 Лимонная кислота 60 15 10 10 2,5 40 1,7 58,8 Аскорбиновая кислота 60 15 22,5 4,4 16,5 6,6 5 20 Уксусная кислота 60 15 12 8,3 12 8,3 7 14,3 Анализ данных показал, что комбинации высокой температуры 70-80 С, продолжительность обработки не менее 15 минут, а также использования лимонной кислоты позволит получить оптимальную степень гидролиза инулина. Стоит отметить, что при высоких температурах снижается чистота концентрированного сока топинамбура за счет образования большого числа разнообразных побочных продуктов, в частности, окрашенных соединений, окисленных продуктов деструкции и конденсации.
Для определения оптимальных температурных режимов и рН среды на гидролиз инулина проведены серии опытов, результаты исследований отображены на рисунке 3.10. і 10 15
На основании полученных данных можно сделать вывод, что оптимальными значениями гидролиза инулина является температура 65-70 С, продолжительность уваривания не менее 15 мин, рН среды 4-5 и использование лимонной кислоты. Благодаря данным режимам активизируется процесс гидролиза инулина с образованием фруктозы, без образования побочных продуктов, что обеспечит хорошие вкусовые свойства готовых изделий, а также снизит потребность в инсулине при потреблении данных продуктов.
Конструирование химического костава концентрированного сока топинамбура с высоким содержанием биологически активных веществ. Практический интерес для кондитерской промышленности представляет получение концентрированного сока топинамбура с высоким содержанием фруктозы и пектиновых веществ, которые при технологической обработке претерпевают значительные изменения. Поскольку перспективным способом придания сладкого вкуса продукту являются фруктоза и низкомолекулярные полифруктаны, получаемые при гидролизе инулина клубней топинамбура за счет инулаз, содержащихся в клубнях топинамбура, необходи мо было определить оптимальный температурный режим и значения рН среды для уваривания сока топинамбура [35].
Для исследования содержания фруктозы в соке топинамбура в зависимости от гидролиза, происходящего при термической обработке было выведено уравнение полиномиальной регрессии второго порядка вида у = -0,0188х + 0,1283х + 0,7757 с коэффициентом корреляции R2 = 0,7937. По уравнению регрессии снижение температуры на 5 С (т.е. при температуре 95 С) дает содержание фруктозы 12 %. Максимальное содержание фруктозы - 17,5 % - достигается при температуре 75 С (рисунок 3.11).
Медико-биологические исследования разработанных диабе тических сбивных сахаристых кондитерских изделий, полученных с использованием концентрированного сока топинамбура
В результате проведенных исследований было установлено, что разработанные сбивные сахаристые кондитерские изделия обладают низким гли-кемическим индексом, который сопровождается постепенным поступлением глюкозы из желудочно-кишечного тракта в системный кровоток, появляющимся плавным подъемом гликемии, соответствующим кинетике экзогенного инсулина, щадящему стимулированию остаточной секреции В-клеток. При этом не происходило угнетения секреции глюкагона. Поскольку все физиологические процессы находятся в относительном равновесии, не наблюдалось резких метаболических изменений, и уровень гормонов стресса в организме больных существенно не менялся. Кроме этого было выявлено, что содержащаяся в разработанных кондитерских изделиях фруктоза, активируя глюкокиназу, облегчает клиренс глюкозы в печени, что обеспечивает оптимизацию послепищевого гликемического ответа и уменьшение посттпранди-альной гликемии. 2. Влияние структурированной программы контроля диабета с включением разработанных кондитерских изделий на динамику массы тела, концентрации гликированного гемоглобина HbAlc и уровень глюкозы в крови.
Исследования проводились 3 недели. При этом все больные получали рацион питания со сниженной калорийностью (60 % калорий от потребности в энергии), а также ежедневно употребляли по 500 г разработанных диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий (по 250 г).
Проведенные исследования показали, что у пациентов, употреблявших исследуемые сбивные сахаристые кондитерские изделия, полученные с использованием концентрированного сока топинамбура, потеря массы тела была более выражена, наблюдалось большее снижение уровня гликированного гемоглобина HbAlc, заметное улучшение показателей липидного профиля крови, а также более выраженное снижение уровня артериального давления, чем в группе сравнения (рисунки 3.22 и 3.23). \
Далее были проведены исследования по выявлению влияния разработанных диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий, полученных с использованием концентрированного сока топинамбура на уровень глюкозы в крови (таблица 3.41).
Анализ данных показал, что разработанные диабетические сбивные сахаристые кондитерские изделия существенно влияют на снижение уров ня глюкозы в крови. Таким образом, результаты медико-биологических исследований отчетливо свидетельствуют о том, что использование в комплексной терапии сахарного диабета сбивных сахаристых кондитерских изделий, полученных с использованием концентрированного сока топинамбура, повышает ее эффективность, способствует снижению уровня содержания глюкозы в крови, улучшению показателей гликемического индекса и метаболического контроля, сочетающихся с эффективной коррекцией массы тела у больных сахарным диабетом.
Оценнк аонкурентоспособности и икономииеской йффектиивости производства разработанных диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий с использованием концентрированного сока топинамбура 3.6.1 Оценка конкурентоспособности кониентрированного сока топинамбура. В настоящее время условия развития общества и экономики обусловливают необходимость оценки конкурентоспособности новых видов пищевых продуктов. Оценивая разработанные многофункциональные продукты по данному показателю, мы исходили из того, что конкурентоспособная продукция должна иметь высокий уровень качества при допустимой цене.
Конкурентоспособность оценивали по методике моделирования, учитывая товароведно-технологические показатели, информацию об аналогах, принцип введения инноваций, показатели будущего поколения продукции. Согласно данной методике используется шкала, включающая в себя следующие элементы: - уровень качества; - коэффициент весомости; - показатели качества; - характеристики уровня качества; - выведение суммарного комплексного показателя уровня качества и использование его для расчета перспективной конкурентоспособности моделируемого инновационного товара; - введение в формулу расчетов значений для приведения особенностей создаваемых инновационных товаров и аналогов к общей условной единице; - составление электронной таблицы для оперативности подсчетов с помощью компьютерной техники. Формула конкурентоспособности пищевой продукции имеет вид К = ML (3.1) ц где Zrrii gi - суммарный комплексный показатель уровня качества, выраженный в баллах (пц - коэффициент весомости и gi - показатель качества 1-го свойства); Ц- цена за единицу продукта; Б- безопасность продукта.
Безопасность продукта при расчете конкурентоспособности учитывает отсутствие или наличие клинических испытаний. В результате дробь соответственно умножается на О (продукт не конкурентоспособен), или на 1 (продукт конкурентоспособен), или на 2 (продукт обладает лечебно-профилактическими свойствами и имеет высокую конкурентоспособность). Продукт со свойствами лечебного препарата не облагается НДС и поэтому прибыль от его реализации будет выше.
При оценке конкурентоспособности разработанных диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий нами дополнительно были введены показатели, характеризующие безопасность изделий, а также показатели инновационной деятельности: - количество видов лечебно-профилактических эффектов (чем больше лечебно-профилактических свойств, тем выше оценочный балл); - применение нового сырья, впервые введенного в состав продуктов (если защищено патентом или подана заявка на предполагаемое изобретение, то оценочный бал выше); - применение новой технологии, впервые апробированной и эффектив ной, позволяющей повысить качество изделий и запатентовать способ произ водства продукта (если защищено патентом на изобретение или подана заяв ка в Роспатент, то оценочный будет балл выше). Шкала оценки по качеству включает 3 уровня: - хорошая продукция (4 балла) - конкурентоспособная продукция; - удовлетворительная (3 балла) - продукция, которая может некоторое время конкурировать с лучшими образцами; - плохая продукция (2 балла) - продукция, которая может конкурировать с лучшими аналогами только в ближайшее время, но не в будущем.
Следует отметить, что одни показатели качества являются основополагающими, а другие могут быть отнесены к второстепенным. В связи с этим для повышения объективности оценки нами был введен коэффициент весомости для всех показателей качества. В итоге суммирования он должен быть кратным 10 (для удобства при подсчете баллов). При оценке конкурентоспособности разработанных диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий сумма баллов складывалась из значений оценки стандартных показателей: внешний вид, консистенция, цвет, запах, вкус, массовая доля сухих веществ, пищевая ценность, энергетическая ценность, безопасный срок хранения. При построении шкалы оценки учитывали прежде всего стандартные показатели, характеризующие безвредность, а также новые показатели с опережающими характеристиками с ужесточением требований к качеству продукта, упаковки, оформлению и сроку безопасного хранения.
