Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 10
1.1 Современная концепция функционального питания 10
1.2 Сахарный диабет: этиология и лечебное питание 26
1.3 Применение инулинсодержащего сырья в пищевых производствах 35
Заключение по обзору литературы 40
2. Материалы и методы исследований 42
2.1 Методы исследования сырья 42
2.2 Методы исследований готовых изделий 42
2.3 Методы приготовления хлебобулочных и макаронных изделий 43
2.4 Специальные методы исследования свойств теста и мучных изделий 45
2.5 Материалы исследования 54
3. Экспериментальная часть 55
3.1 Научно-практическое обоснование технологий продуктов переработки корня скорцонеры 57
3.2 Исследование химического состава корня скорцонеры
3.2.1 Углеводный состав корня скорцонеры 61
3.2.2 Аминокислотный состав белков корня скорцонеры 62
3.2.3 Минеральный состав корня скорцонеры 64
Заключение по разделу 3.2 66
3.3 Разработка технологий продуктов переработки скорцонеры 67
3.3.1 Разработка технологии инулин-пектинового концентрата корня скорцонеры 67
3.3.2 Разработка технологии порошка сублимационной сушки корня скорцонеры 69
3.3.3 Разработка технологии пюре свежего корня скорцонеры 72
3.3.4 Изучение химического состава продуктов переработки корня скорцонеры
Заключение по разделу 3.3 75
3.4 Исследование биологической активности и безопасности продуктов переработки корня скорцонеры 76
3.4.1 Исследование антибактериального действия продуктов переработки корня скорцонеры 76
3.4.2 Изучение протективной активности продуктов переработки корня скорцонеры
3.4.3 Изучение гликемического действия инулин-пектинового
концентрата корня скорцонеры
3 4.4 Определение острой токсичности инулин-пектинового концентрата корня скорцонеры
Заключение по разделу 3.4
3.5 Научно-практическое обоснование технологий хлебобулочных и макаронных изделий с использованием продуктов переработки корня скорцонеры 5
3.6 Исследование влияния продуктов переработки скорцонеры на свойства основного сырья 3.6.1 Влияние продуктов переработки скорцонеры на хлебопекарные свойства» пшеничной муки 8 8
3.6.2 Влияние продуктов переработки скорцонеры на технологические свойства хлебопекарных прессованных дрожжей 95 Заключение по разделу 3.6 97
3.7 Влияние продуктов переработки корня скорцонеры на показатели качества хлеба из пшеничной муки 99
3.7.1 Влияние продуктов переработки корня скорцонеры на органолептические и физико-химические показатели качества хлеба из пшеничноймуки 991
3.7.2 Влияние способов приготовления теста на показатели качества хлеба с добавлением продуктов переработки корня скорцонеры 105
3.7.3 Влияние способов внесениям тесто продуктов переработки корня скорцонеры на показатели качества хлеба 107
3.7.4 Влияние продуктов переработки корня скорцонеры на сохранение свежести хлеба 109
3.7.5 Влияние продуктов переработки корня скорцонеры на микробиологические показатели хлеба в процессе хранения 112
3.7.6 Влияние продуктов переработки корня скорцонеры на микроструктуру мякиша хлеба 114
Заключение по разделу 3.7 120
3.8 Исследование профилактических свойств хлеба с добавлением продуктов переработки корня скорцонеры 122
3.8.1 Влияние продуктов переработки корня скорцонеры на углеводный состав хлеба 123
3.8.2 Изучение гипогликемического действия хлеба с добавлением инулин-пектинового концентрата и порошка сублимационной сушки корня скорцонеры 124
3.8.3 Изучение пребиотического действия хлеба с добавлением инулин-пектинового концентрата и порошка сублимационной сушки корня скорцонеры
Заключение по разделу
3.9 Изучение влияния продуктов переработки скорцонеры на показатели качества макаронных изделий 133
3.9.1 Влияние продуктов переработки корня скорцонеры на органолептические и физико-химические показатели качества макаронных изделий 134
3.9.2 Оптимизация дозировки пюре корня скорцонеры на основании изучения реологических свойств макаронного тестами изделий 138
3.9.3 Влияние пюре корня скорцонеры на микроструктуру макаронных изделий 144 3.9.4-Исследование пребиотического действия макаронных изделий с добавлением пюре корня скорцонеры 149 3.9.5 Исследование органолептических и физико-химических показателей качества макаронных изделий с добавлением пюре корня скорцонеры в процессе хранения 1 0 Заключение по разделу 3.9 151
3.10 Влияние продуктов переработки корня скорцонеры на пищевую ценность хлеба и макаронных изделий
3.11 Разработка способов производства хлебобулочных и макаронных изделий с использованием продуктов переработки корня скорцонеры 156
3.12 Расчет экономической эффективности применения продуктов переработки корня скорцонеры при производстве хлебобулочных и макаронных изделий 157
Выводы 163
Список литературы
- Сахарный диабет: этиология и лечебное питание
- Методы приготовления хлебобулочных и макаронных изделий
- Разработка технологии инулин-пектинового концентрата корня скорцонеры
- Изучение влияния продуктов переработки скорцонеры на показатели качества макаронных изделий
Введение к работе
Актуальность темы. Повседневная жизнь населения экономически развитых стран мира и России тесно связана с глобализацией производства и потреблением продуктов быстрого питания, гиподинамией в производственной деятельности и в быту, с систематическими стрессовыми ситуациями и ухудшающейся экологической обстановкой, что привело к распространению многих болезней цивилизации - нарушению деятельности желудочно-кишечного тракта, ожирению, сахарного диабета, сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний.
Согласно определению Всемирной организации здравоохранения, сахарный диабет - состояние хронической гипергликемии, обусловленное воздействием на организм не только генетических, но и экзогенных факторов. В первую очередь, к внешним факторам относят поступающие в избытке в организм рафинированные, легкоусвояемые углеводы. Стабильная компенсация метаболических нарушений возможна только при адекватном гликемическом эффекте пищи, превалирующую роль в котором занимают балластные вещества.
Специалисты Института питания РАМН при оценке пищевого статуса населения России сделали вывод, что в настоящее время нарушена степень обеспеченности организма основными пищевыми веществами, особенно выражен дефицит пищевых волокон.
Для эффективной коррекции микробиоценоза организма используют вещества обладающие пребиотическими свойствами - олиго - и полисахариды растительного происхождения, в частности инулин. Внесение пищевых волокон в систематически употребляемые продукты питания, в хлебобулочные и макаронные изделия, является эффективной профилактикой различных заболеваний. Данное направление исследований научно обосновано и получило развитие в работах Т.Б. Цыгановой, Р.Д. Поландовой, В.Д. Малкиной, Л.И. Пучковой, О.А. Ильиной, Г.М. Медведева, Ю.Ф. Рослякова и других ученых.
Выбор исходного сырьевого источника комплекса пищевых волокон -скорцонеры обусловлен ценностью химического состава, широкой распространенностью и высокой урожайностью культуры на юге России. Включение в пищевой рацион продуктов переработки корня скорцонеры, содержащих инулин, пектин и клетчатку, будет способствовать улучшению функции желудочно-кишечного тракта и позволит обеспечить гипогликемический и пребиотический эффект.
В связи с вышеизложенным, необходимо провести комплексные исследования по разработке технологий продуктов переработки корня скорцонеры и технологий хлебобулочных и макаронных изделий профилактического назначения с использованием продуктов переработки корня скорцонеры, содержащих биологически активные вещества.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы являлась разработка технологий хлебобулочных и макаронных изделий профилактического назначения, на основе применения продуктов переработки корня скорцонеры, содержащих пищевые волокна. Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
исследовать химический состав корня скорцонеры;
разработать технологии продуктов переработки корня скорцонеры;
исследовать биологическую активность и безопасность продуктов переработки корня скорцонеры;
исследовать влияние продуктов переработки корня скорцонеры на свойства основного сырья хлебопекарного производства;
исследовать влияние продуктов переработки корня скорцонеры на показатели качества и микроструктуру хлеба из пшеничной муки;
- исследовать профилактические свойства хлеба с добавлением продуктов
переработки корня скорцонеры;
- исследовать влияние продуктов переработки корня скорцонеры на показатели
качества и микроструктуру макаронных изделий;
- определить пищевую ценность хлебобулочных и макаронных изделий с
добавлением продуктов переработки корня скорцонеры;
- разработать способы производства хлебобулочных и макаронных изделий;
- разработать проекты нормативной документации на новые хлебобулочные и
макаронные изделия;
- провести производственные испытания и определить экономическую
эффективность от внедрения разработанных хлебобулочных и макаронных
изделий.
Научная новизна. В работе дано научное обоснование применения в технологиях хлебобулочных и макаронных изделий профилактического назначения продуктов переработки корня скорцонеры, посредством определения их биологической активности и безопасности, исследования химического состава, реологических свойств, микроструктуры и качества изделий.
Установлена зависимость удельного выхода полисахаридов из корня скорцонеры при электроразрядном экстрагировании от соотношения экстрагента и сырья, обусловленное разрывом растительной клетки при кавитации и увеличением удельной поверхности сырья, контактирующего с экстрагентом.
Выявлено улучшение структуры мякиша хлеба, обусловленное равномерным распределением в нем газообразной фазы, связанное с взаимодействием полисахаридов корня скорцонеры и компонентов пшеничной муки и подтвержденное анализом микроструктуры изделий.
Экспериментально установлен гипогликемический эффект при употреблении хлеба с добавлением инулин-пектинового концентрата или порошка сублимационной сушки корня скорцонеры, обеспеченный метаболизмом инулина в организме и достоверно подтвержденный статистической обработкой данных с помощью критерия Даннета.
Выявлена пребиотическая активность при употреблении хлеба с добавлением инулин-пектинового концентрата и хлеба с добавлением порошка сублимационной сушки корня скорцонеры, характеризуемая увеличением численности лакто - и бифидобактерий, с одновременным угнетением сапрофитной флоры, обусловленное селективным действием инулина и пектина в желудочно-кишечном тракте.
Экспериментально установлена оптимальная дозировка пюре корня скорцонеры при изготовлении макаронных изделий, обеспечивающая максимальную скорость выпрессовывания полуфабриката при улучшении прочностных характеристик изделий.
Практическая значимость работы.
Разработан проект нормативно-технической документации (ТУ, РІД, ТИ) на хлебобулочные изделия «Испанские» и макаронные изделия «Биомак» из пшеничной муки с добавлением продуктов переработки корня скорцонеры.
Проведены опытно-промышленные испытания применения продуктов переработки корня скорцонеры в технологиях хлебобулочных и макаронных изделий на ПК «Минераловодский хлебокомбинат»; ООО НПФ «Инмак» г. Минеральные Воды.
Разработан способ производства хлебобулочных изделий, предусматривающий внесение порошка сублимационной сушки корня скорцонеры, обеспечивающее профилактические свойства и повышение качества готовых изделий (патент РФ 2344605 от 27.01.2009 г.).
Разработан способ производства макаронных изделий из пшеничной муки с добавлением пюре корня скорцонеры, позволяющий улучшить реологические свойства теста, вкусовые достоинства и пищевую ценность макаронных изделий (патент РФ 2323591 от 10.05.2008 г.).
Применение продуктов переработки корня скорцонеры в производстве хлебобулочных и макаронных изделий позволит расширить сырьевую базу хлебопекарной и макаронной промышленностей и ассортимент изделий профилактического назначения.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практических конференциях: «Окно в науку» ПГТУ (Пятигорск, 2006-2008 г.г.); I региональной научно-практической конференции «Перспективы использования новых видов сырья в пищевой технологии» (Пятигорск, 2007 г.); первой научно-практической конференции и выставке с международным участием «Управление реологическими свойствами пищевых продуктов» (Москва, 2008 г.); всероссийской конференции гастроэнтерологов с международным участием «Актуальные проблемы гастроэнтерологии» (Железноводск, 2008 г.); II международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности», (Пятигорск, 2009 г.).
Разработанные хлебобулочные изделия с профилактическими свойствами отмечены дипломом на VIII Московском международном салоне инноваций и инвестиций, макаронные изделия «Биомак» - серебряной медалью на XIV международной выставке-конгрессе «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» г. Санкт-Петербург, 2008г. и IX Московском международном салоне инноваций и инвестиций, дипломом ежегодной специализированной выставки «Продукты. Напитки. Упаковка.» г. Пятигорск, 2008 г.
Публикации. По теме диссертационной работы имеется 9 публикаций, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК, и 2 патента РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературы, приложений. Работа изложена на 184 страницах, включает 25 таблиц, 38 рисунков. Список литературы содержит 168 источников, из которых 54 иностранных.
Сахарный диабет: этиология и лечебное питание
В последние десятилетия, ввиду роста числа хронических заболеваний и установления их связи с несбалансированным питанием, к пищевым продуктам стали относиться как к эффективному средству поддержания физического и психического здоровья и снижения риска возникновения многих патологий. Действительно, эпидемиологическими наблюдениями было показано, что у жителей стран, принявших так называемый западноевропейский образ жизни, частота возникновения сердечнососудистых заболеваний возросла в 8-12 раз, эндокринных нарушений в 5 раз по сравнению с людьми, употребляющими «примитивную» пищу.
Среди этнического населения, продолжающего сохранять традиционный для них образ жизни, практически отсутствуют" аутоиммунные и аллергические заболевания, значительно реже встречается сахарный диабет, мочекаменная и желчекаменная болезни, ожирение, артериальная гипертония и другие «болезни цивилизации» [26].
Одним из пионеров, предложивших продукты питания и отдельные их компоненты в качестве фармацевтических препаратов, являлся дважды лауреат Нобелевской премии Лайнус Полинг, обосновавший в 60-80гг. прошлого века теорию и практику "Ортомолекулярной медицины", согласно v которой физическая болезнь и психическое заболевание могут быть излечены не с помощью лекарственных средств, а путем тщательного отбора и применения оптимальных дозировок определенных макро- и микронутриентов или веществ эндогенного происхождения.
В нашей стране в эти же годы активным пропагандистом фармакологических эффектов пищевых продуктов являлся директор Института питания академик А.А. Покровский. Авторитетное мнение Л. Полинга, других ведущих исследователей, нутрициологов и клиницистов стимулировало во всем мире поиск и идентификацию тех пищевых продуктов и специфических нутриентов, которые оказывают благоприятные эффекты на организм человека.
Как результат, к началу 80-х годов были разработаны и выведены на мировой рынок огромное количество биологически активных добавок (БАДы), содержащих разнообразные физиологически активные нутриенты или их группы. Только на российском рынке в настоящее время присутствует около 6-8 тысяч наименований БАДов, из которых немногим более четырех тысяч имеют государственную регистрацию.
Фармацевтические фирмы с середины 90-х годов начали специализироваться на производстве физиологически активных ингредиентов для обеспечения ими все возрастающего числа пищевых предприятий, увеличивающих выпуск традиционных пищевых продуктов с дополнительными функциональными характеристиками (функциональные продукты питания - ФІШ) [26,89].
Концепция "Функциональное питание" как самостоятельное научно-прикладное направление в области здорового питания в современном терминологическом плане сложилась в начале 90-х годов. С современных позиций под термином "функциональные пищевые продукты" понимают такие продукты питания, которые предназначены для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами здорового населения с целью снижения риска развития заболеваний, связанных с питанием, сохранения и улучшения здоровья за счет наличия в их составе физиологически активных функциональных пищевых ингредиентов.
В категорию ФПП следует включать: - продукты питания, естественно содержащие требуемые количества. функционального ингредиента или их группы; - натуральные продукты, дополнительно обогащенные каким либо функциональным ингредиентом или их группой; - натуральные продукты, из которых удален компонент, препятствующий проявлению физиологической активности присутствующих в них функциональных ингредиентов; - натуральные продукты, в которых исходные потенциальные" функциональные ингредиенты модифицированы таким образом, что они начинают проявлять свою физиологическую активность или эта активность усиливается; - натуральные пищевые продукты, в которых в результате тех или иных модификаций биоусвояемость входящих в них функциональных ингредиентов увеличивается; - натуральные или искусственные продукты, которые в результате применения комбинации вышеуказанных технологических приемов, приобретают способность сохранять и улучшать физическое и психическое здоровье человека и/или снижать риск возникновения заболеваний [23,57].
Принципиальным различием между ФПП и БАД к пище является лишь форма, в которой недостающие функциональные ингредиенты доставляются в организм человека. Если в виде препарата или добавки, схожей с лекарством для орального применения (таблетки, капсулы, порошки и т.д.), то следует говорить о БАДе. Если функциональный ингредиент поступает в организм - в форме традиционного питательного продукта, то речь идет о ФПП. Кроме того, концентрация действующего функционального начала в БАДах может значительно (иногда в десятки раз) превышать физиологически требуемые потребности, поэтому они обычно назначаются курсами и принимаются в течение определенного времени.
Методы приготовления хлебобулочных и макаронных изделий
При проведении исследований влияния продуктов переработки корня скорцонеры на качество хлебобулочных изделий приготовление теста из пшеничной муки 1 сорта осуществляли безопарным способом (ГОСТ 27669-88). ИПК и ПСС в количестве 1,2,3,5 и 7% вносили в тесто в сухом виде, предварительно перемешивая с мукой, пюре свежего корня скорцонеры в-количестве 5,10 и 15% разводили в расчетном количестве воды. Контролем служила проба хлеба, приготовленная без добавлений продуктов переработки корня скорцонеры.
Для приготовления теста в тестомесильную машину вносили все компоненты рецептуры и перемешивали до получения однородной массы. Замешенное тесто помещали в термостат с температурой 35С для брожения.
Продолжительность брожения составляла 150 минут. Через 60 и 120 минут проводили обминку теста. По окончании брожения тесто делили на куски массой 200 и 75 г. Расстойку осуществляли в шкафу для окончательной-расстойки при температуре 40С и относительной влажности 75-80%. Выпечку осуществляли в электропечи с пароувлажнением при температуре 210-220С в течение 20 минут для формового образца и 15 минут для подового. При приготовлении теста опарным способом готовили густую опару, из-50% муки от ее общего количества. Замешенную опару помещали в термостат с температурой 30С для брожения на 240 минут.
Тесто замешивали из всего количества опары с добавлением остального количества муки, в которую предварительно вносили инулин-пектиновый концентрат в количестве 3% к массе муки или порошок сублимационной сушки корня скорцонеры в количестве 5% к массе муки, солевого раствора и воды. Продолжительность брожения теста составила 60 минут. По окончании брожения тесто делили на куски массой 200 и 75 г. Расстойку осуществляли в шкафу для окончательной расстойки при температуре 40С и относительной-влажности 75-80%. Выпечку осуществляли в электропечи с пароувлажнением при температуре 210-220С в течение 20 минут для формового образца и 15 минут для подового.
В лабораторных условиях макаронные изделия - вермишель, вырабатывали из пшеничной муки и с добавлением продуктов переработки корня скорцонеры.
Вермишель обыкновенную вырабатывали на макаронном прессе МИМИ-50 при соблюдении следующих технологических параметров: влажность теста - 28% - 30%; температура воды для замеса теста - 45 - 50С, продолжительность замеса - до 15 мин, частота вращения шнека 60 мин" , давление прессования - 6 МПа.
Разделка сырых изделий осуществлялась отрезным 2- х лезвийным ножом узла резки. Разделанные изделия обдувались воздухом при температуре 20-25С. Сушку макаронных изделий проводили на лотках в сушильном шкафу «Суховей-2М» при температуре воздуха 60С и относительной влажности воздуха 50-60% в течение 4-4,5 часов до влажности изделий 13,5%. Стабилизацию готовой продукции осуществляли на лотках до влажности макаронных изделий 13,0 %, при температуре 20--22С и относительной влажности воздуха 65-70 %. Готовые изделия упаковывали в полипропиленовые пакеты. 2.4 Специальные методы исследования свойств теста и готовых изделий
Содержание инулина определяли по методу В.Н. Хрусталевой. Для осуществления анализа необходимо предварительно получить калибровочную кривую на основании стандартных растворов инулина известной концентрации. Для этого точную навеску инулина растворяли в горячей воде, переводили в мерную колбу, охлаждали до 20 С и доводили до метки. Из исходного раствора создавали путем разбавления серию стандартных растворов. К аликвоте стандартного раствора прибавляли 1 см 10 %-ого раствора фосфорно-молибденовой и 1 см 3 н раствора фосфорной кислоты. Объем жидкости в каждом отдельном случае доводили дистиллированной водой до 10 см. Опыты проводили в пробирках вместимостью 45 см из одинакового стекла с одним и тем же диаметром и толщиной стенок. Пробирки с реакционной смесью нагревали 30 мин на кипящей водяной бане. Во избежание испарения воды в пробирке ее закрывали стеклянной втулкой. После охлаждения под током холодной воды в течение 2 мин пробирки оставляли при комнатной температуре для полного развития окраски. Последняя стабилизируется за 1 ч и далее уже не изменяется в течение 18 ч. Полученные окрашенные растворы переносили в мерные колбы вместимостью 250 см и доводят объем до метки. Интенсивность окраски, образующейся в результате реакции, измеряли на фотоэлектроколориметре в кювете длиной 5 мм при длине волны 656 нм. Раствором для сравнения является реакционная смесь без присутствия в ней углевода. Минимальное количество инулина, развивающее окраску с указанной реакционной смесью, составляет 5 мг в 10 см3 раствора. Наибольшую достоверность определения достигали в интервале концентраций 10-30 мг инулина в 10 см3 раствора. Отвешивали на технических весах 5 г тщательно измельченного воздушно-сухого материала и последовательно 4 раза обрабатывали его 82 % этанолом при нагревании на кипящей водяной бане в течение 30 мин с обратным холодильником. Расход спирта - 30 см на 1 г материала. Спирт и всю смесь в случае необходимости перед нагреванием нейтрализовали углекислым кальцием. После нагревания раствор отфильтровывали через стеклянный фильтр № 2. Каждый раз твердый остаток, содержащий инулин, количественно переносили в колбу и вновь обрабатывали свежей порцией 82 % спирта. Затем после спиртовой экстракции остаток исследуемого материала заливали 200 см3 дистиллированной воды и нагревали 2 ч на интенсивно кипящей водяной бане с обратным холодильником. Полученный водный экстракт количественно переносили в мерную колбу, охлаждали и объем доводили до метки.
Разбавление испытуемого образца для колориметрирования производили с таким расчетом, чтобы в объеме 5 см содержание инулина колебалось в пределах 15-20 мг. К 5 см отфильтрованной испытуемой жидкости добавляли 1 см 10 %-ого раствора фосфорно-молибденовой и 1 см 3 н раствора фосфорной кислот. Общий объем смеси доводили до 10 см3. Далее испытание проводили так же, как и для стандартных растворов.
Определение аминокислотного состава белков проводили методом обращенно-фазовой жидкостной хроматографии. Для этого 10 мкл раствора аминокислот стандарт «AA-S-18» («Сигма», США) - по 2,5 мкмолль каждой из 18 аминокислот в 1 мл 0,1 нормальной соляной кислоты выпаривали досуха током азота при 40-50 С в полипропиленовой пробирке на 1,5 мл. Остаток растворяли в 20 мкл буферного раствора 1 (этанол (95 %): триэтиламин: вода = 40:20:40), опять выпаривали и растворяли в 20 мкл буферного раствора 2 (этанол (95%): триэтиламин: вода = 80:10:10). Добавляли 2 мкл фенилизотиоцианата и выдерживали 20 мин при 22 С. При выпаривании досуха током азота удаляли фенилизотиоцианат.
Разработка технологии инулин-пектинового концентрата корня скорцонеры
Экстракцию инулина и пектиновых веществ из корнеплодов скорцонеры осуществляли в электроимпульсной экстракционной камере водой при соотношении сырья и экстрагента 1:15, подобранном опытным путем, обеспечивающем максимальный выход водорастворимого полисахаридного комплекса - 80%, что на 16% превышало выход полисахаридов по сравнению с мацерацией (рисунок 7). На электроды экстракционной камеры подавали серии импульсов прямоугольной формы, напряжением в диапазоне от 20 до 24 кВ, с энергией в импульсе от 20 до 56 Дж соответственно. Длительность импульсов — 1,2 мкс с фронтом 5 не в камере с межэлектродным промежутком 1,75 мм. Обработку сырья проводили трижды. Время обработки варьировали от 8 до 24 минут. Количество импульсов в серии - от 1400 до 1800. Экстракты объединяли, выпаривали до 1/3 всего объема и осаждали 3-х кратным объемом 96%-ного спирта, центрифугировали, высушивали, взвешивали.
Получили инулин-пектиновый концентрат корня скорцонеры -светло-коричневый кристаллический порошок с влажностью — 8%, без запаха, слегка сладковатого вкуса, хорошо растворим в воде.
Достоинством сублимационной сушки по сравнению с другими видами сушки является то, что в процессе сублимации льда, биологически активные вещества не подвергаются такой степени деструкции, как это происходит в процессе конвективной сушки. Структурные компоненты продукта после сублимации сохраняют свои конформации, что позволяет при гидратации восстанавливать их свойства. Учитывая, что сушка происходит в основном при низких отрицательных температурах, в продукте сохраняются все биологически активные вещества [111].
Для получения порошка первоначально корень скорцонеры подвергали мойке в холодной воде при температуре от +10 С до +15С. Затем нарезали в виде прямоугольных частиц длиной 30 мм, в основании которых был квадрат со стороной от 2 до 7 мм. Далее частицы сразу подвергали тепловой обработке - бланшированию паром в течение 1 минуты, с последующим охлаждением холодным воздухом для инактивации фермента полифенолоксидазы. Длительность охлаждения составляла 15 минут, температура продукта после охлаждения составила от +2 С до +3С. К замораживанию отбирали пробы, поверхность которых соответствовала первоначальному цвету сырого продукта. Затем частицы корня скорцонеры помещали в морозильную камеру и замораживали до температуры в центре продукта от -20 С до -22 С. После замораживания их подвергали сублимационной сушке.
Процесс сушки частиц корня скорцонеры осуществляли в сублиматоре при давлении 133 Па (1 мм рт.ст.), что соответствует температуре сублимации (- 17,5 С).
Подвод тепла к решетке, на которой были уложены частицы корня скорцонеры, осуществляли без значительных колебаний установленного первоначального вакуума в сублимационной камере. Продолжительность сушки составила от 75 до 95 минут. Влажность полуфабриката скорцонеры после первого этапа сушки составляла от 12 до 15%.
Поэтому возникала необходимость в досушивании частиц корня скорцонеры до конечной влажности продукта - 6%. Второй этап сушки при положительных температурах осуществляли непосредственно в сублиматоре путем повышения температуры в камере до + 50С. Продолжительность процесса доведения влажности корня скорцонеры до 6%, при которой заканчивали сушку, составляла от 60 до 70 мин. После завершения полного процесса сушки частицы высушенного продукта подвергали измельчению на лабораторной мельнице ЛЗМ в порошок с размером частиц от 150 до 180 мкм. Получили порошок сублимационной сушки (ПСС) корня скорцонеры -коричневый порошок, без запаха, слегка сладковатого вкуса, влажность -6%.
Для оптимизации параметров технологии порошка сублимационной сушки необходимо определить оптимальные геометрические размеры частиц корня скорцонеры, обеспечивающие максимальное количество инулина в продукте. Выбор размера основания прямоугольных частиц корня скорцонеры обоснован проведенными исследованиями содержания инулина после сублимационной сушки (рисунок 8). 3 5 7
Данные представленные на рисунке 8 показывают, что при проведении сублимационной сушки частиц с размером основания 2 мм, содержание инулина было на минимальном уровне - 37,3%, что, вероятно, связано с большим количеством поврежденных клеточных структур при нарезании. Это приводит к потере клеточного сока до замораживания и соответственно уменьшается содержание инулина. При использовании частиц корня скорцонеры с размером основания 3 мм, содержание инулина несколько возрастало (38,2%), что связано с деструкцией меньшего количества растительных клеток. Максимальное количество инулина (39,5%) определено после сублимационной сушки частиц с размером основания 5 мм, Дальнейшее увеличение размера основания от 5 до 7 мм приводило к снижению содержания инулина - 38,8%. Вероятно это происходило за счет 7]
образования крупных кристаллов льда при замораживании проб, что нарушало целостность клеток и приводило к частичному гидролизу инулина. На основании проведенных исследований определен оптимальный размер основания частиц корня скорцонеры для сублимационной сушки — 5мм, при этом сохранность инулина обеспечивается в большей степени.
Получение пюре наименее трудоемкий способ переработки корня скорцонеры. Способ позволяет в максимально короткие сроки получить продукт пригодный для использования в качестве обогатительной добавки при производстве продуктов питания. Особенностью производства пюре корня скорцонеры является сезонность переработки сырья, что является причиной обеспечения быстрой его реализации.
Для получения пюре сырой корень скорцонеры подвергали мойке в холодной воде при температуре от +10 С до +15С, очищали и замачивали в водном растворе 1% лимонной кислоты в течение от 3 до 5 минут. Затем очищенный корень измельчали на куттере до размера частиц не более 200 мкм. Полученное пюре дозировали в стерилизованные стеклянные банки, удаляли воздух, затем закачивали диоксид углерода, герметично" укупоривали и хранили без доступа света при температуре от +3 С до +5 С. Данный способ хранения пюре принят на основании ранее разработанных в консервном производстве режимов хранения для овощных и фруктовых пюре [111]. Для определения оптимальных сроков хранения пюре скорцонеры применяли метод математического планирования эксперимента. В сыром корне скорцонеры из биологически активных веществ максимальным является содержание инулина. При деструкции клеточных структур происходит его гидролиз и частичная потеря нативных свойств, поэтому целесообразно исследовать зависимость содержания инулина от сроков хранения продукта. Переменной величиной приняли содержание инулина в пюре корня скорцонеры, изменяющееся в процессе хранения. Данные представлены на рисунке 9.
Изучение влияния продуктов переработки скорцонеры на показатели качества макаронных изделий
При исследовании влияния продуктов переработки корня скорцонеры на темп размножения парамеций, установлено, что при внесении в питательную среду порошка сублимационной сушки созданы оптимальные условия для развития клеток. Действие ИПК и пюре корня скорцонеры на биологическое состояние парамеций являлось менее выраженным.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что продукты переработки корня скорцонеры обладают умеренной протективной активностью.
При изучении влиянияИПК корня-скорцонеры на уровень глюкозы в крови опытных животных, выявлено гипогликемическое действие продукта, достовернопревышающее действие толбутамида в терапевтических дозах.
На основании полученных данных по изучению острой.токсичности ИПК корня скорцонеры, показатель LD5o определить не удалось, продукт является малоопасным веществом и может быть использовані в технологии продуктов питания.
Научно-практическое обоснование технологий хлебобулочных и макаронных изделий с использованием продуктов переработки корня скорцонеры
Хлебобулочные и макаронные изделия из пшеничной муки характеризуются» преимущественно дефицитом пищевых волокон и высоким содержанием крахмала, конечным продуктом гидролиза которого является глюкоза1. В значительных количествах глюкоза не может быть использована" организмом человека с эндокринными нарушениями, что способствует прогрессированию различных патологий. При этом, недостаточное потребление пищевых волокон провоцирует развитие дисбиотических нарушений, что приводит к интоксикации всего организма. В производстве хлебобулочных и макаронных изделий в целях повышения содержания пищевых волокон в качестве обогатительных добавок используют различные виды инулинсодержащего сырья. В качестве источников для обогащения хлебобулочных и макаронных изделий предложено использовать продукты переработки корня скорцонеры.
В Ставропольском научно-исследовательском институте сельского хозяйства исследован химический состав корня скорцонеры. По данным исследований, корень скорцонеры содержал аминокислоты, минеральные вещества, общее количество пищевых волокон составило 17,3%, что позволяет использовать данный вид растительного сырья для корректирования пищевой ценности продуктов с низким содержанием неусвояемых углеводов.
Включение в пищевой рацион продуктов переработки корня скорцонеры, позволит улучшить функции желудочно-кишечного тракта и метаболические реакции, связанные с деятельностью синбиотической микрофлоры. Однако необходимость их постоянного употребления вызывает трудности, связанные с кулинарными традициями населения России. Наиболее подходящими носителями биологически активных веществ продуктов переработки корня скорцонеры могут являться хлебобулочные и макаронные изделия, вследствие их практически ежедневного употребления, доступности и широкого распространения.
Таким образом, химический состав корня скорцонеры является предпосылкой разработки технологии использования продуктов его переработки в качестве обогатительных добавок в хлебопекарном и макаронном производствах.
При теоретическом обосновании дозировок продуктов переработки корня скорцонеры для обогащения хлебобулочных и макаронных изделий были учтены следующие критерии: фактическое потребление хлебобулочных и макаронных изделий и физиологическая суточная потребность организма человека в пищевых волокнах. По данным различных авторов [87,98,99], в настоящее время потребление хлебобулочных изделий в России колеблется от 180 до 300 г/сутки, при этом физиологическая потребность в пищевых волокнах составляет 20 г/сутки [31]. Следовательно, для удовлетворения 10% суточной потребности в пищевых волокнах, их содержание в 100 г хлеба должно составлять от 0,67 г до 1,1 г, в зависимости от суточного употребления хлеба. Данное количество пищевых волокон обеспечивается включением, в рецептуру хлеба продуктов переработки корня скорцонеры: ИПК в количестве 2%, ПСС - 3% и пюре - 9%.
Придание макаронным изделиям профилактических свойств, обеспеченных содержанием пищевых волокон, возможно при внесении продуктов переработки корня скорцонеры в следующих дозировках: ИПК -2,5%, ПСС - 3,5% и пюре - 11%.
Наряду с увеличением содержания пищевых волокон в готовых изделиях продукты переработки корня скорцонеры могут оказывать влияние на ход технологических процессов. Для обоснования использования в производстве хлебобулочных и макаронных изделий продуктов переработки корня скорцонеры, как дополнительных компонентов в рецептурах, необходимо экспериментальное определение дозировок вносимых добавок, изучение влияния их на свойства основного сырья, определение реологических свойств полуфабрикатов и изделий, а также органолептических и физико-химических показателей качества готовой продукции.
В связи с вышеизложенным, необходимо провести комплексные исследования по разработке технологий хлебобулочных и макаронных изделий профилактического назначения с использованием продуктов переработки корня скорцонеры, содержащих биологически активные вещества.
