Введение к работе
Актуальность исследований. В настоящее время существует дисбаланс в структуре питания населения, вызванный недостатком потребления незаменимых аминокислот, пищевых волокон, витаминов и других нутриентов, происходит также и техногенное загрязнение сырья, используемого в пищевой промышленности. Поэтому решение продовольственных и экологических проблем - это приоритетное направление современной международной и государственной деятельности. Круглогодовое снабжение населения фруктами и ягодами, создание из них новых продуктов питания, отвечающих современным требованиям качества и безопасности, обогащенных комплексом природных антиоксидантов, обладающих функциональной направленностью, способных улучшать многие физиологические процессы и повышать защитные функции организма человека - один из путей выхода из создавшегося положения.
Большой вклад в разработку фундаментальных основ технологий переработки растительного сырья, ориентированных на выпуск соответствующей мировым стандартам пищевой продукции, внесли исследования В. М. Позняковского, В.И. Покровского, Л. С. Кудряшова, Н. Н. Липатова (ст.), Н. Н. Липатова (мл.), Л. Г. Елисеевой, А. П. Нечаева, А. Ю. Шаззо, А. Т. Марха, В. А. Тутельяна, А. Ф. Фан-Юнга, Б. Л. Флауменбаума, Г. И. Касьянова, А. А. Шишкиной и других ученых.
В России обеспеченность населения в течение года отечественной плодоовощной продукцией не превышает 50-60%. Значительный дефицит ощущается в зимне-весенний период.
В связи с этим разработка биохимических и технологических основ хранения и переработки плодов садовых культур и дикорастущих растений, с учетом биологических особенностей и почвенно-климатических условий мест их выращивания, для производства продуктов питания функционального назначения представляет большую актуальность и имеет важное народнохозяйственное значение. Практическая реализация этих задач позволит резко сократить потери плодов, продлить срок их хранения, а также будет способствовать равномерному поступлению плодовой продукции, обладающей высокой пищевой и биологической ценностью, на рынки страны в течение года.
Цель работы - научное обоснование системы круглогодового обеспечения населения высококачественными плодами и продуктами их переработки в результате разработки технологических основ производства из них новых продуктов питания функционального назначения со сбалансированным нутриентным составом, с учетом сортовых особенностей используемого плодового сырья, почвенно-климатических условий мест произрастания, его пищевой и биологической ценности.
Задачи исследований:
изучить особенности влияния почвенно-климатических условий мест произрастания на биохимический комплекс винограда, плодов садовых культур и дикорастущих растений с целью формирования сортимента фруктов и ягод с высокой пищевой и биологической ценностью;
разработать математические модели, определяющие особенности формирования биохимического комплекса плодов в зависимости от экологических факторов мест произрастания;
1 Автор выражает благодарность за консультационную помощь доктору биологических наук Исмаилову Эльдеру Шафиевичу и старшему научному сотруднику ПИБР ДНЦ РАН Даудовой Татьяне Идрисовне
осуществить подбор плодов садовых и дикорастущих растений пригодных для быстрого замораживания, установить оптимальные режимы их низкотемпературной обработки, длительного хранения и дефростации;
изучить влияние различных температурных режимов замораживания (-180С; -240С; -300С), сроков холодового хранения при t=-180C (3, 6 и 9 месяцев) и способов дефростации (на воздухе, в воде и с применением СВЧ-энергии) на изменение физических, биохимических и органолептических показателей фруктов и ягод, а также оценить перспективность их использования в качестве сырья при производстве конкурентоспособных продуктов питания функционального назначения;
разработать технологию получения многокомпонентных протертых смесей с использованием быстрозамороженного плодового сырья, определить содержание в них основных питательных компонентов, дать комплексную оценку их качества после быстрого замораживания и длительного холодового хранения;
исследовать микробиологические показатели безопасности при хранении замороженных плодов и многокомпонентных протертых смесей полученных из них;
научно обосновать оптимальные технологические параметры экстрагирования нутриентов из дикорастущих плодов водно-спиртовыми растворами различной концентрации, а также изучить степень влияния СВЧ-энергии на этот процесс;
разработать рецептуры и технологические основы производства многокомпонентных наливок с использованием экстрактов из дикорастущих плодов и осуществить контроль их качества по химическим, органолептическим и микробиологическим показателям;
разработать техническую документацию на производство замороженных плодов и новых видов продуктов питания из них;
дать оценку экономической эффективности производства быстрозамороженных плодов и новых продуктов питания функционального назначения.
Научная новизна работы:
впервые проведен комплекс эколого-биохимических исследований, способствующих выявлению зон экологического оптимума для созревания фруктов и ягод с высокой пищевой и биологической ценностью, с целью получения продуктов питания функциональной направленности;
исследованы плоды местных и интродуцированных сортов абрикоса, алычи, хурмы, малины, земляники, смородины и винограда, а также дикорастущих ежевики, кизила, мушмулы и облепихи для установления их пригодности к быстрому замораживанию и длительному холодовому хранению. Научно обоснованы оптимальные температурные режимы замораживания, сроки длительного холодового хранения и способы дефростации этих фруктов и ягод;
установлено влияние технологических факторов замораживания, хранения и дефростации на влагоудерживающую способность, товарные качества и пищевую ценность плодов садовых культур и дикорастущих растений;
разработаны математические модели, позволяющие прогнозировать сокоотдачу плодов при дефростации в зависимости от их исходной температуры, температурного режима замораживания и длительности хранения;
разработана технология получения многокомпонентных протертых смесей функционального назначения из быстрозамороженных фруктов и ягод, с учетом их сортовых особенностей и сбалансированных по основным нутриентам;
выявлены оптимальные технологические режимы замораживания, обеспечивающие высокую сохранность товарного качества и пищевой ценности этих продуктов;
научно обоснованы эффективные технологические режимы получения высококачественных экстрактов из плодового сырья путем изучения влияния температуры экстрагирования, концентрации этанола в экстрагенте, соотношений сырье/экстрагент и предварительной микроволновой обработки сырья на степень извлечения из него нутриентов;
впервые созданы многокомпонентные наливки функционального назначения на основе экстрактов из дикорастущих плодов, обладающие сбалансированным нутриентным составом и высокими дегустационными характеристиками;
научная новизна разработанных технологий производства многокомпонентных протертых смесей из быстрозамороженных плодов и многокомпонентных наливок подтверждена 3 патентами RU 2505077; RU 2507249 и RU 2507250.
Практическая ценность работы:
по результатам биохимических исследований плодов определены природные зоны, обеспечивающие получение плодового сырья с высокой пищевой ценностью;
рекомендованы производству местные и интродуцированные сорта абрикосов, алычи и хурмы, а также дикорастущие плоды, пригодные для быстрого замораживания и длительного холодового хранения;
установлены оптимальные режимы замораживания, дефростации и сроки хранения быстрозамороженных фруктов и ягод;
разработана и внедрена в производство технология получения многокомпонентных протертых смесей, сбалансированных по основным биологически ценным компонентам, из быстрозамороженных плодов, с учетом их сортовых особенностей;
предложены технологические параметры получения с использованием СВЧ-энергии высококачественных экстрактов из дикорастущих фруктов и ягод;
разработаны рецептуры и технология производства многокомпонентных наливок функционального назначения с использованием экстрактов из дикорастущих плодов, взаимодополняющих друг друга питательно ценными компонентами;
разработаны и апробированы технологические инструкции и технические условия (ТУ 9165-010-00493600-13 и ТУ 9165-009-00493600-13) для производства быстрозамороженных плодов абрикоса и алычи, а также многокомпонентных смесей функционального назначения «Смеси протертые из замороженного плодово-ягодного сырья» (ТУ 9165-002-0493600-05).
Технологии длительного хранения плодов в замороженном виде и получения из них многокомпонентных быстрозамороженных смесей внедрены на ООО «Кикунинский консервный завод». Технология получения наливок на основе плодовых экстрактов прошла производственные испытания на ОАО «Махачкалинский винзавод». Внедрение результатов исследований способствует решению проблемы круглогодового снабжения населения высококачественной, сбалансированной по нутриентному составу плодовой продукции.
Основные положения, выносимые на защиту:
особенности формирования биохимического комплекса в плодах садовых культур,
винограда и дикорастущих растений в зависимости от экологических факторов места
произрастания;
элементы технологии производства быстрозамороженных фруктов и ягод с высокой степенью сохранности исходных органолептических и питательных свойств;
оценка технологических, биохимических, органолептических и микробиологических показателей плодов садовых культур, винограда и дикорастущих видов растений, являющихся перспективным сырьем для производства высококачественных продуктов питания;
особенности влияния температурных режимов замораживания, длительности холодового хранения и способов дефростации на влагоудерживающую способность, пищевую ценность, органолептические и микробиологические показатели плодов и новых продуктов, приготовленных из них;
технология производства из быстрозамороженных фруктов и ягод многокомпонентных протертых смесей функционального назначения;
особенности влияния технологических режимов проведения экстракции (температура экстрагирования, концентрация этанола в экстрагенте, соотношение сырье/экстрагент и длительность настаивания сырья) на процесс извлечения нутриентов из плодового сырья водно-спиртовыми растворами;
получение высококачественных экстрактов из дикорастущих плодов с использованием электромагнитного излучения (ЭМИ) СВЧ-энергии для интенсификации извлечения нутриентов;
технология производства многокомпонентных наливок с использованием плодовых экстрактов и сбалансированных по основным нутриентам.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на заседаниях ученого совета Дагестанского государственного аграрного университета; конференциях профессорско-преподавательского состава ДагГАУ и ДГТУ (2001-2012); региональной научно-практической конференции «Охрана природы Дагестана» (Махачкала, 2003); всероссийской научно-практической конференции «Качество продукции, технологий и образования» (Магнитогорск, 2011); международных научно-практических конференциях: «Экономика, экология и общество России в 21-м столетии» (Санкт-Петербург, 2004); «Биотехнология - охране окружающей среды. Сохранение биоразнообразия и рациональное использование биологических ресурсов» (Москва, 2004); «Актуальные проблемы биологии, нанотехнологий и медицины» (Ростов-на-Дону, 2009); «Наука и Современность» (Новосибирск, 2010); «Безопасность и качество товаров» (Саратов, 2010); «Наука и образование-2010» (Мурманск, 2010); «Аграрная наука и образование на современном этапе развития» (Ульяновск, 2010); «Стратегия устойчивого развития и инновационные технологии в садоводстве и виноградарстве» (Махачкала, 2010); «Устойчивое развитие горных территорий в условиях глобальных изменений» (Владикавказ, 2010); «Проблемы рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды (экологические и правовые аспекты)» (Махачкала, 2010; 2011); «Актуальные проблемы обеспечения продовольственной безопасности юга России: инновационные технологии сохранения биоресурсов, плодородия почв, мелиорации и водообеспечения» (Ростов-на-Дону, 2011); «Инновационные процессы в АПК» (Москва, 2011); «Природа и сельскохозяйственная деятельность» (Иркутск, 2011); «Vdeck pokrok na pelomu tysyachalety - 2011» (Прага, 2011).
Результаты исследований демонстрировались на межрегиональной выставке-ярмарке «Дагпродэкспо-2004» (Махачкала, 2004); международном экономическом форуме «Дагестан - новые региональные возможности» (Махачкала, 2005). Проект
«Технологические основы производства многокомпонентных фруктовых смесей повышенной биологической ценности из замороженного местного сырья Дагестана», выполненный в рамках диссертационной работы, получил грант Фонда Гаджи Махачева по поддержке науки, образования и культуры (2004 г.). Разработка технологии получения наливки «Рубин Дагестана» на XVII Московском международном Салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед-2014» отмечена золотой медалью.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 74 работы, в т.ч. – одна монография и 19 публикаций в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получены 3 патента, разработаны 3 технических условия, 2 технологические инструкции и 1 рекомендация производству.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 445 страницах, состоит из 8 глав, заключения, списка использованной литературы из 682 наименований, в т.ч. 91 на иностранных языках. Содержит 70 таблиц, 38 рисунков. Приложения на 49 страницах включают нормативно-техническую документацию, сводные таблицы, акты внедрения, протоколы дегустации.
