Введение к работе
совета, канд. с.-х. наук В.В. Кудряшова
Актуальность исследований. Проблема ухудшения экологической ситуации в России стоит на одном из первых месте. Увеличивающееся количество автомобилей, отсутствие мусороперерабатывающих предприятий, повсеместное развитие химических производств негативно сказывается на здоровье человека. Для решения этой проблемы и хотя бы частичного восстановления и сохранения функций организма необходимы разработки продуктов питания функционального назначения, обладающих определенными свойствами и содержащие в своем составе ингредиенты, определяющие их назначение. Одним из функциональных ингредиентов являются пектиновые вещества. Пектиновые вещества – высокомолекулярные полисахариды, содержащиеся практически во всех зеленых растениях в разных количествах и в различных формах (растворимый и нерастворимый пектин). В числе свойств пектиновых веществ необходимо отметить студнеобразующие и комплексообразующие свойства, способность выводить из организма человека ионы тяжелых металлов, радиоактивных элементов, остатки лекарственных средств и т.д. К сожалению, в России нет предприятий, производящих такой полезный и необходимый для человека продукт, как пектин.
Весомый вклад в научное обоснование и развитие технологии производства пектина и пектинопродуктов внесли как зарубежные, так и российские ученые. Известны работы ряда ученых, занимавшихся проблемой технологии производства пектина и пектинопродуктов. Это такие ученые, как Ашубаева З. Д., Шелухина Е. А., Карпович Н.С., Донченко Л. В. и ее научная школа, Ильина И. А., Родионова Л.Я., Соболь И.В, Инюкина Т.А., Влащик Л.Г. и др.
Сырьем для производства пектиновых веществ являются: свекловичный жом, выжимки цитрусовых плодов, яблочные отжимы и др. Пектин, полученный из свекловичного жома, имеет низкую степень этерификации, что определяет его высокую комплексообразующую способность. Особенно высокой комплексообразующей способностью обладает пищевой пектиновый экстракт, полученный из свекловичного жома. Однако его производство имеет свои особенности из-за химического состава свекловичного жома и жестких требований к пищевым гидратопектинам.
Безалкогольные напитки, широко употребляемые всеми группами населения – это оптимальный продукт для обогащения биологически активными веществами. Такие напитки, наряду с прямым назначением (способности утолять жажду и приносить удовольствие), могут приносить дополнительную пользу для здоровья человека – оказывать тонизирующее, антистрессовое, антиоксидантное действия, нести определенные лечебные и профилактические свойства.
Сложившаяся в перерабатывающей отрасли АПК ситуация свидетельствует о необходимости организации в условиях России гибкого производства не только пектина, но и пектинопродуктов, пектиновых экстрактов и концентратов, зерновых напитков, напитков с повышенной биологической ценностью, которые имеют невысокую себестоимость и высокий социальный эффект.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематикой НИР кафедры технологии хранения и переработки растениеводческой продукции КубГАУ (№ госрегистрации 13/021 КубГАУ) и является составной частью НИР КубГАУ.
Цель и задачи исследования. Целью исследований явилось совершенствование технологии производства пищевого гидратопектина из свекловичного жома и применение его для производства функциональных безалкогольных напитков с повышенным содержанием белка и пектина.
В связи с этим были определены следующие задачи исследования:
- теоретически обосновать направление совершенствования технологии производства пищевого пектинового экстракта из свекловичного жома с использованием биотехнологических методов для повышения качества готового продукта на основе изучения, систематизации и анализа научно-технической и патентной литературы;
- усовершенствовать технологию получения пищевого гидратопектина из свекловичного жома с применением биотехнологических методов с разработкой технической документации на его производство;
- исследовать и обосновать выбор сырья для производства функциональных безалкогольных напитков с повышенным содержанием белка, пектина и разработать рецептурные композиции новых напитков;
- установить оптимальное соотношение компонентов в бинарной композиции «белок-пектин» и ее содержание в разрабатываемых напитках для достижения высокой сорбционной способности;
- разработать техническую документацию на производство новых функциональных напитков, провести промышленную апробацию и оценку экономической эффективности предлагаемой технологии.
Научная новизна работы. Впервые установлены зависимости влияния обработки свекловичного пектинсодержащего сырья ферментными препаратами на качество гидратопектина. Установлены оптимальные технологические параметры и усовершенствована технология получения гидратопектина с улучшенными качественными характеристиками посредством предварительной обработки свекловичного жома ферментным препаратом «Целловиридин» и проведения процесса гидролиза-экстрагирования молочной сывороткой (патент РФ №2471367 от 10.01.2013).
Научно обосновано и экспериментально подтверждено применение бинарной композиции «белок-пектин» в соотношении 2:1 и 1:1, где в качестве носителя белка предложено использовать экстракт из зерна овса, а в качестве носителя пектина - гидратопектин из свекловичного жома, что обеспечивает высокую сорбционную способность готового продукта.
Новизна предлагаемых технологических решений подтверждена 2 патентами на изобретение РФ.
Практическая значимость. Предложена новая технология получения пищевых гидратопектинов из свекловичного жома с применением биотехнологических препаратов. Разработаны рецептуры напитков, отвечающих требованиям, предъявляемым к функциональным продуктам питания.
Разработана и утверждена техническая документация на производство гидратопектина, получаемого из свекловичного жома. Предложены к производству новые виды консервной продукции, полученные с применением пектиновых и овсяных экстрактов: «Экстракт пектиновый из свекловичного жома» (ТУ 9169-133-0493202-11), «Напитки овсяные» (ТУ 9169-133-0493202-12), «Напитки белково-пектиновые» (ТУ 918516-179-0493202-13); «Экстракт пектиновый на молочной сыворотке» (ТУ 9169-001-0493202-13).
Реализация результатов исследования. Проверка основных теоретических положений, результатов исследования и практических рекомендаций проведена в лабораториях кафедры технологии хранения и переработки растениеводческой продукции Кубанского государственного аграрного университета. Промышленная апробация технологии получения гидратопектинов из свекловичного жома и функциональных напитков осуществлена в УНИК «Технолог» НИИ биотехнологии и сертификации пищевой продукции Кубанского ГАУ.
Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на ежегодных научных конференциях факультета перерабатывающих технологий КубГАУ (2007–2013 гг.); Всероссийской научно-практической конференции «Достижения молодых ученых - будущее в развитии АПК» (ВГАУ, Воронеж, 2007 г.); Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (КубГАУ, Краснодар, 2007-2013); Международной научно-практической конференции преподавателей, молодых ученых и аспирантов аграрных вузов АПК «Инновационные процессы в АПК» (РУДН, Москва, 2009); научно-практической конференции молодых ученых и студентов юга России «Медицинская наука и здравоохранение» (г.Анапа, 2009-2010 г.); Международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века» (КубГТУ, Краснодар, 2009г.); Международной научно-практической конференции «Функциональные продукты питания: ресурсосберегающие технологии переработки с/х сырья, гигиенические аспекты и безопасность» (КубГАУ, Краснодар, 2009 г.); конференции молодых ученых и специалистов отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии «Научно-инновационные технологии как основа продовольственной безопасности РФ» (ГНУ ГОСНИИХП, Москва, 2010 г.); конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности – 2011» (Минск, 2011 г.); Международной научно-практической конференции МГТУ«Наука, образование и инновации для АПК» (Майкоп, 2011 г.); Международной научно-практической конференции «Инновации и современные технологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции» (СГАУ, Ставрополь, 2012 г.); Международной научно-практической конференции «Инновационные направления в пищевых технологиях» (ПГГТУ, Пятигорск, 2012 г.).
Разработанные технологии были удостоены гранта PEPSICO в 2013 г.
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 28 печатных работах, в том числе 1 монография, 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ. Получено 2 патента РФ на изобретение (№2483591, № 2471367).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора литературы, методической части, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложения.
Работы изложена на 133 страницах печатного текста, содержит 48 таблиц, 15 рисунков. Список литературных источников включает 121 наименований, в т.ч. 20 – иностранных источников.
