Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние технологии производства пектиносодержащих консервных изделий 6
1.1. Характеристика пищевого статуса населения России и необходимость его коррекции
1.2. Ассортимент пектиносо держащих консервных изделий 10
1.3. Основные физико-химические свойства пектиновых веществ 18
1.4. Основные принципы разработки продуктов лечебно-профилактического питания 22
Глава 2. Объекты, схема и методы исследования 29
2.1. Характеристика объектов и схема проведения исследования 31
2.2 Методы исследований 35
Глава 3. Исследование бактериостатических свойств пектиновых веществ 35
3.1. Влияние вида и концентрации пектина на патогенные микроорганизмы 36
3.1.1. Влияние вида и концентрации пектина на стафилококки 36
3.1.2. Влияние вида и концентрации пектина на представителей семейства Enterobacteriaceae (шигелл и сальмонелл) 40
3.2. Влияние вида и концентрации пектина на условно-патогенные микрофлору 43
3.3. Влияние вида и концентрации пектина на представителей рода Bacillus 47
3.4. Сравнительный анализ бактериостатической способности пектинов из различных видов сырья 49
Глава 4. Разработка технологии пектиносодержащих овощных закусочных консервов 51
4.1. Определение содержания пектиновых веществ в овощном сырье... 51
4.2. Конструирование консервных изделий с высоким содержанием пектина 55
4.3. Влияние продолжительности стерилизации на содержание пектиновых веществ 62
4.4. Влияние температуры стерилизации на содержание пектиновых веществ 67
4.5. Разработка математической модели прогнозирования содержания пектиновых веществ в консервных изделиях в зависимости от режима стерилизации 71
4.6. Исследование пищевой ценности и комплексообразующей способности пектиносодержащих консервных изделий 72
Глава 5. Разработка пектиносодержащих консервированных овощных соков и напитков функционального назначения 75
5.1. Пищевая ценность овощных соков 75
5.2. Влияние вида и концентрации пектина на качественные показатели овощных соков 79
5.3. Влияние температуры и продолжительности стерилизации на качественные показатели разработанных соков 88
5.4. Разработка математической модели прогнозирования содержания пектиновых веществ в консервированных соках в зависимости от режима стерилизации 95
5.5. Определение комплексообразующей способности консервированных напитков 98
5.6. Разработка технологии пектиносодержащих напитков на основе овощных соков 99
5.7. Оценка конкурентоспособности разработанных пектиносодержащих напитков на основе овощных соков
Выводы и рекомендации 116
Список использованных источников 118
Приложения 131
- Ассортимент пектиносо держащих консервных изделий
- Влияние вида и концентрации пектина на стафилококки
- Конструирование консервных изделий с высоким содержанием пектина
- Влияние вида и концентрации пектина на качественные показатели овощных соков
Введение к работе
Питание всегда имело и будет иметь важнейшее значение в обеспечении качества жизни. Об этом свидетельствуют как исторические источники со времен Гиппократа и Авиценны, так и реалии сегодняшнего дня. Ведущая роль качества и безопасности питания связана не только с пониманием того, что нарушения структуры питания и пищевого статуса приводят к негативным последствиям для здоровья, но и с успехами биохимии, клеточной биологии, геномики, протеомики, метаболомики, других фундаментальных наук в расшифровке функций отдельных макро- и микронутриентов, минорных компонентов пищи в регуляции обмена веществ.
Необходимо подчеркнуть первостепенное значение здорового, рационального питания в предупреждении развития многих хронических заболеваний, являющихся причиной преждевременной смертности и низкой ожидаемой продолжительности жизни населения России.
Анализ фактического питания населения экономически развитых стран, в том числе и населения России, позволяет характеризовать его как кризисное в отношении обеспеченности микронутриентами (дефицит витаминов, минеральных и биологически активных веществ).
В большинстве промышленно развитых стран, включая Россию, сформулированы и реализуются государственные программы в области питания и здоровья населения.
В соответствии с планом реализации Концепции государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации на период до 2005 г. одним из приоритетов является создание индустрии биологически активных добавок к пище и технологий обогащения ими пищевых продуктов.
С учетом современной экологической ситуации целесообразность расширения ассортимента и увеличения объемов пектиносодержащей продукции весьма актуальна.
Вопросам получения пектиновых веществ и их дальнейшего использования посвящены многочисленные исследования ученых: Г.Б.Аймухамедовой, З.Д.Ашубаевой, Л.В.Донченко, Н.С.Карповича, А.Н.Постной, Е.В.Сапожниковой, А.Ф.Фан-Юнга, Н.П.Шелухиной и др.
Однако анализ динамики питания и состояние пищевого статуса населения России показал, что исследования в области технологии пектиносодержащих овощных консервных изделий практически не проводятся.
В связи с этим целью нашей работы является разработка теоретически и экспериментально обоснованной технологии пектиносодержащих овощных консервных изделий функционального назначения.
Ассортимент пектиносо держащих консервных изделий
В консервной промышленности пектин в основном применяют в производстве желейных изделий - желе, конфитюры, джемы, повидло и продуктов лечебно - профилактического назначения - пюре, кисели, соки, напитки, овощные и мясные консервы и др. [18,42,56,57,60,69,77,89]. За рубежом для производства консервных желейных изделий помимо сухого пектина используют жидкий [43]. Пектиносодержащие консервные изделия можно разделить по содержанию пектина в готовом продукте на три группы. К первой группе относят изделия с содержанием пектина более 3%, ко второй - с содержанием пектина от 1 до 3 %, к третьей группе - менее 1%. Первая группа включает такие консервные изделия как повидло, пасты фруктовые, молоко сгущенное. Повидло яблочное с пектином представляет собой уваренное до содержания СВ 55 % яблочное пюре с сахаром и свекловичным пектином. Расход пектина по рецептуре - 4 %, массовая доля его в готовом продукте 6,4% [11]. Пектин применяют также при изготовлении повидла из косточковых плодов с низким содержанием пектина для повышения желирующей способности. Добавляют пектин в виде 5% раствора в конце варки.
Разработаны [90] новые виды повидла: из кабачков, из кабачков и яблок, обогащенные пектиновыми веществами (пектиновый экстракт) с добавлением яблочного пюре, клюквенного и яблочного сока.
Пасты фруктовые с пектином изготовляют из свежих протертых плодов (абрикосов, айвы, персиков, слив, яблок) или пюре-полуфабриката, заготовленного методом асептического консервирования, с добавлением сахара, яблочного высокометоксилированного пектина и лимонной кислоты [11].
Авторами [73] разработан новый способ производства сгущенного молока с сахаром с использованием порошкообразного полуфабриката (ТУ 10-04-08-325-88) с содержанием пектина 13-16% с целью создания лечебно-профилактического продукта, позволяющего снизить влияние на организм человека неблагоприятной экологической обстановки. Разработана технология производства сгущенного молока с сахаром и яблочным полуфабрикатом с массовой долей пектина 13-16%. В результате влагосвязывающей способности пектина увеличивается стойкость продукта к расслоению при гарантийном хранении [12].
Ко второй группе можно отнести желейные консервные изделия, а также пюре плодовые и кисели.
Кроме пектина в состав желейных консервных изделий входят плоды и ягоды, сахар, пищевые кислоты, красители и ароматизаторы [11,18]. Плодово-ягодные желе вырабатывают из свежих или консервированных плодово-ягодных соков увариванием с сахаром или сахарным сиропом с добавлением пектина и органических кислот. Количество добавляемого пектина не превышает 3% к массе сока. [18].
Авторами [109] разработан пектиносодержащий пищевой желейный продукт с использованием низкометоксилированного пектина, пищевой вку-соароматической добавки «Фларо», витаминов и экстрактов лекарственных растений, который может быть использован для профилактики интоксикации населения, работающего с токсичными веществами или проживающего в экологически неблагоприятных территориальных зонах.
Использование пектинового экстракта [40] в качестве студнеобразова-теля позволило разработать новые желейные консервные и кондитерские изделия - мармелад -желе, фрукты и овощи в желе, конфитюры на основе широкого ассортимента фруктового и овощного сырья [79]. Новые изделия -мармелад «Яблочко», консервы «Яблочный», «Яблочно-вишневый», «Яблочно-сливовый» желейные десерты апробированы на Солдатском консервном заводе.
Авторами [46] разработана рецептура консервов, в состав которых входят плоды алычи, айвы, груши, и яблочный пектиновый концентрат. Введение в рецептуру консервов плодов груши и айвы способствует понижению кислотности, обогащению продукта сахарами, пектиновыми, минеральными, полифенольными и ароматическими веществами. Добавление в консервы яблочного пектинового концентрата (ТУ РФ 2005-92) позволяет повысить биологическую ценность продукта за счет увеличения содержания пектина до 1,5%.
Пектиновый яблочный концентрат при уваривании дает желейный яблочный десерт, имеющий ярко выраженный яблочный вкус и мягкую желейную консистенцию. На Солдатском консервном заводе выпущена промышленная партия этого десерта [79].
Из фруктовых пюре с пектином известны яблочно-вишневое и айвовое. Для их изготовления используют яблоки, айву, вишню и 2% свекловичного пектина. Готовый продукт представляет собой тонко измельченную слабоже-лированную массу без плодоножек, семян, косточек и кожицы. Вкус, запах и цвет - свойственны плодам, из которых изготовлены консервы [11].
В целях расширения ассортимента десертной продукции разработаны рецептуры и регламент новых видов десертов во фруктовом меланже [33]. Для разработки рецептур используется свежее сырье (яблоки, сливы, алычу, вишни), пюре-образные полуфабрикаты, пюре яблочное пектиносодержащее, сахар, пряности. Применение пюре яблочного пектиносодержащего позволяет получить продукты, обогащенные пектином до 1,5%, с нерасслаиваю-щейся консистенцией.
Кисель жидкий с пектином представляет собой сиропообразную жидкость серовато-коричневого цвета, приготовленную из свекловичного пектина и картофельного крахмала с добавлением натуральных фруктово-ягодных соков и сахара. Содержание сухих веществ - 20 %, количество пектина % (в пересчете на пектат кальция) - 2,5 %.
Сок яблочный с пектином готовят из свежих яблок с добавлением 2,5% свекловичного пектина. Сок пектиновый для безалкогольных напитков представляет собой сиропообразную жидкость сыровато-коричневого цвета. Готовят его из свекловичного пектина (добавлено по рецептуре 13%,), натурального яблочного сока или воды, сахара и ферментного препарата Ава-морин ППК. Сироп содержит 38 % СВ, 5,0 % пектина (в пересчете на пектат кальция), рН 3,3.
Влияние вида и концентрации пектина на стафилококки
Производство консервов имеет большое значение для населения нашей страны. Консервированные пищевые продукты позволяют в значительной степени сократить затраты труда и времени на приготовление пищи в домашних условиях, разнообразить меню в сети общественного питания, обеспечить круглогодичное питание населения, а также создавать текущие, сезонные и страховые запасы. Консервы являются незаменимыми продуктами питания для снабжения экспедиций, походов, космических полетов, новостроек, армии и флота. Плодоовощные консервы, богатые витаминами и минеральными веществами, необходимы для питания населения северных районов страны [97]. Таким образом, консервированные продукты призваны корректировать пищевой статус населения. Консервное производство связано с использованием самого разнообразного и очень нестойкого сырья растительного происхождения. Одна из целей состоит в повышении пищевой ценности консервных изделий за счет снижения отрицательных технологических эффектов на биологически активные вещества. Многокомпонентность и широкий ассортимент выпускаемых консервов, строгие требования к их качеству и стерильности, а также стремление максимально сохранить первоначальные свойства исходных продуктов значительно усложняют задачу.
Консервные изделия являются продуктами, которые могут являться причиной пищевых отравлений. По данным Госсанэпиднадзора России в течение 1993-1994 гг. зарегистрировано более 100 вспышек кишечных инфекций, с числом пострадавших свыше 8 тыс. человек, в том числе 33 вспышки сальмонеллеза, 48 - дизентерии, 6 - вирусного гепатита «А» и 2 - брюшного тифа, связанные с употреб лением недоброкачественных продуктов, в том числе консервированных, и питьевой воды [17].
Поэтому необходимо увеличивать выпуск продуктов, обогащенных веществами, имеющими высокие бактерицидные свойства и позволяющими обеспечить высокую пищевую ценность. Особое значение в современных экологических условиях приобретают вещества природного происхождения, одним из которых являются пектины.
Исследования по изучению антимикробной активности пектинов проводились специалистами Омской государственной медицинской академии [74]. Проведенные эксперименты позволили сделать вывод, что пребывание в растворе пектина негативно влияет на жизнеспособность микроорганизмов при концентрации пектина в растворе в растворе 2% и более, что позволило рекомендовать пектиновые растворы, в качестве препарата для эпидемиологических целей. Представленные материалы также свидетельствуют об отсутствии существенных различий в проявлении антибактериального действия пектинов, различающихся по сырьевому происхождению.
Концентрация пектина 2% и более применима для пищевых продуктов очень ограниченного ассортимента (желе, повидло). Исследования в пищевых средах с концентрацией пектина менее 2% не проводились. Экспериментальные данные отсутствуют.
Среди микробов - возбудителей пищевого отравления - первое место по частоте встречаемости занимают стафилококки. От 20 до 40% вспышек заболеваний, связанных с употреблением пищевых продуктов, являются результатом стафилококкового отравления [17].
Стафилококки вызывают различные по своим проявлениям гнойно-воспалительные процессы, обладая способностью поражать любой орган и любую ткань. Стафилококковые инфекции занимают одно из первых мест среди бактериальных инфекций, что связано с развитием у возбудителей устойчивости к антибиотикам. Значительна роль стафилококков в возникновении внутрибольничных инфекций, гнойных поражений у новорожденных и матерей в родовспомогательных учреждениях [41,70].
Проведенные исследования показали, что яблочный пектин не проявляет антибактериальную активность по отношению к представителям рода Staphilococcus, за исключением вида Staphilococcus aureus при концентрации пектинового раствора 2%. Более высокую бактерицидную активность по отношению к данным видам организмов проявили комбинированный и подсолнечный пектин. Подсолнечный пектин воздействовал на вид Staphilococcus aureus 209 и Staphilococcus aureus Туре уже при концентрации 1 %. На вид Staphilococcus (Макарова) раствор подсолнечного пектина антибактериального действия не оказал. Комбинированный пектин при концентрации 1% воздействовал на виды Staphilococcus aureus и Staphilococcus epidermides wood. С повышением концентрации раствора до 2% снижается устойчивость у вида Staphilococcus aureus Type. Наиболее выраженную чувствительность стафилококки проявили воздействию свекловичного пектина при концентрациях 1 и 2%. Обобщенный анализ полученных данных представлен в графической форме (рисунки 2, 3). Из рисунка видно, что наибольшую чувствительность стафилококки проявляют к растворам свекловичного пектина - очевидно влияние на все рассматриваемые виды. Промежуточное положение занимают комбинированный и подсолнечный пектины.
Конструирование консервных изделий с высоким содержанием пектина
Для разработки пектиносодержащих продуктов необходимо проследить за изменением содержания пектиновых веществ в процессе технологической обработки, в частности, стерилизации консервов, учитывая, что пектин является термолабильным веществом. Кроме того, для определения оптимальной концентрации вносимых нами пектиновых веществ проведены дополнительные исследования по определению исходного содержания пектина в исследуемых консервных изделиях.
Контрольные образцы овощных закусочных консервов были изготовлены по действующей нормативно-технической документации и исследованы на содержание сухих и пектиновых веществ, до и после стерилизации.
По содержанию пектиновых веществ исследуемые образцы консервов можно расположить следующим образом в порядке возрастания: овощная икра овощи резанные в томатном соусе овощи фаршированные в томатном соусе. Такую последовательность можно объяснить несколькими факторами. Одним из таких факторов является различие в технологических операциях при производстве данных видов консервов. Наибольшие потери пектиновых веществ происходят при таких технологических операциях как тепловая обработка и измельчение продукта. Поэтому наименьшее содержание ПВ отмечено в икре овощной (из кабачков - 0,68%, из баклажанов -0,76%).
По содержанию пектиновых веществ в зависимости от основного сырья, исследуемые продукты можно расположить в порядке возрастания: консервы из баклажанов консервы из перца сладкого консервы из кабачков.
Выбранный ассортимент по техническим условиям предусматривает обязательную стерилизацию (для стеклобанки 1-82-500) по режиму (25-50-25)/120С. При таких параметрах стерилизации возможны глубокие химические изменения. Это приводит к понижению пищевой ценности продукта -разрушению витаминов, пектиновых веществ.
Поэтому с целью повышения пищевой ценности нами проводятся дополнительные исследования по возможным изменениям продолжительности и температуры стерилизации. Для определения потерь пектиновых веществ при стандартном режиме стерилизации консервы стерилизовали и исследовали на содержание пектиновых веществ.
Из предоставленных на рисунке 12 данных видно, что сохранность пектиновых веществ после стерилизации консервов составили от 4Ідо 55%. Наибольшая сохранность пектиновых веществ наблюдается в консервах «Баклажаны, фаршированные в томатном соусе» и «Баклажаны резаные в томатном соусе». Возможно, это связано с более высоким содержанием пектиновых веществ в основном сырье (баклажанах) по сравнению с другими видами консервов. Высокие потери пектиновых веществ в консервах «Икра из баклажанов» и «Икра из кабачков» могут обуславливаться технологическим фактором - измельчение овощной массы.
Было определено, что наилучшими бактериостатическими свойствами обладает свекловичный пектин. Это обуславливает его применение в конструировании продуктов функционального назначения.
Для определения оптимальной дозы вносимого пектина были изготовлены модельные образцы консервов с использованием 0,5; 1; 2; 3; 4; 5% пектина к массе сырья. Для внесения пектина в виде порошка в консервы икра овощная и овощи, резаные в томатном соусе использовалась следующая технологическая схема. Для приготовления томатного соуса (консервы «Овощи резанные в томатном соусе») подготовленные сахар и соль смешивают с пектином в необходимых количествах и добавляют к прогретой томатной массе при интенсивном перемешивании. Смесь доводят до полного растворения продуктов. Затем вносят измельченные пряности.
Технология внесения в томатное пюре для приготовления икры овощной аналогична указанной схеме: пектин смешивают с сахаром и солью, вводят в томатное пюре, обеспечивая полное распределение продуктов по всей массе икры.
Полученные модельные образцы консервов до стерилизации оценивались по органолептическим показателям. Оптимальная доза пектина составила 2% к массе соуса для консервов «Овощи резаные в томатном соусе» и «Овощи фаршированные в томатном соусе»; для консервов «Икра овощная» оптимальная доза составила 2%. При увеличении дозы пектина во всех видах исследуемых консервов наблюдалось появление постороннего привкуса, а также консистенция продукта становилась более вязкой.
Указанные модельные образцы с внесением оптимальной дозы пектина были исследованы на содержание растворимого пектина, протопектина, суммы пектиновых веществ после стерилизации по режиму (25-50-25)/120С (для стеклобанки 1-82-500).
Известно, что в процессе тепловой обработки снижается и пищевая ценность продуктов. Глубоким изменениям подвергаются белки, жиры, витамины. Свободные аминогруппы лизина и аргинина, находящихся в структуре самого белка, могут вступать в реакции со свободными кислотными группами аспарагиновой и глутаминовой кислот, а также в реакцию с жирными кислотами и продуктами окисления жиров. Очень продолжительное нагревание белка вызывает деструкцию аминокислот, включая полное их разложение. Химические реакции, происходящие при нагревании жиров и масел, могут привести в образованию различных гидрокси-, эпокси- и пероксисоединении, некоторые из них отличаются токсичностью из-за их высокой способности повреждать структуру живой клетки. Тепловая обработка пищевых продуктов приводит к снижению содержания витамина С, витаминов группы В. Высокотемпературная обработка вызывает изомеризацию ретинола, при этом А-витаминная активность каротиноидов понижается на 15-35%.
Влияние вида и концентрации пектина на качественные показатели овощных соков
С целью определения оптимальной концентрации пектина готовили опытные образцы овощных соков - модельные рецептуры с добавлением 0,5; 1; 2; 3 % пектина. Пектин смешивали с сахаром и при перемешивании вводили в сок. Полученные модельные образцы консервов оценивались по органо-лептическим показателям по 5-ти бальной шкале. Результаты оценки дегустационной комиссии приведены в таблицах 27-29.
Из таблицы 27 следует, что оценки внешнего вида колеблются от 4,1 до 4,9, вкуса от 3,6 до 4,9, запаха от 4,6 до 4,9, консистенции от 4,2 до 4,9 баллов. Таким образом, добавление свекловичного пектина в морковный сок в меньшей степени повлияло на запах готового продукта. При увеличении концентрации свекловичного пектина более 2 % цвет продукта ухудшался, становился темнее. Вкусовые качества всех соков снижались также при повышении концентрации более 2% (от 3,6 до 4,5 баллов). Консистенция морковного и томатного соков при концентрации 3% ухудшилась (от 4,2 до 4,6 балла), в то время как консистенция капустного сока улучшилась при этих концентрациях, сок стал более густым и однородным (4,7 - 4,8 баллов)
Из таблицы 28 следует, что добавление в овощные соки подсолнечного пектина наибольшее влияние оказало на такие показатели, как внешний вид и вкус. Резкое снижение оценок этих показателей наблюдалось при концентрации пектина после 2% . Оценки запаха готовых продуктов существенно не изменились (колебания от 4,7 до 4,9). Консистенция морковного и томатного соков при увеличении концентрации подсолнечного пектина более 2% ухудшилась, соки стали более густыми, в то время как консистенция капустного сока при этих концентрациях улучшается, как и в случае применения свекловичного пектина.
При анализе результатов органолептической оценки овощных соков с добавлением комбинированного пектина (таблица 29) наблюдается аналогичная картина. Таким образом, анализируя результаты органолептической оценки можно отметить, что добавление всех видов пектина существенно не оказывает влияния на запах готового продукта. В результате увеличения концентрации пектина изменяется консистенция продукта, соки становятся более вязкими. Это положительно влияет на консистенцию капустного сока. В случае морковного и томатного сока увеличение вязкости является нежелательным
При концентрации пектина выше 2% ощущается посторонний привкус. Причем в случае применения подсолнечного пектина оценки вкуса ниже, чем при таких же концентрациях свекловичного и комбинированного.
Наилучшие оценку получили образцы соков с концентрацией пектина до 2%. Таким образом, по результату органолептической оценки оптимальная концентрация пектина составила 2% к массе сока.
Овощные пектиносодержащие соки морковный и томатный и могут вырабатываться по технологическим инструкциям с отличием в том, что для получения сиропа сахар и пектин (для предотвращения комкования) перемешивают в соотношении 1:5, растворяют в воде при температуре 70-80С, доводят при постоянном перемешивании до кипения. Сироп фильтруют и передают на смешивание. Технологическая схема производства соков морковный и томатный представлена на рисунках 13,14, аппаратурно-технологическая схема производства морковного сока с пектином приведена в приложении 4.
