Введение к работе
1.1 Актуальность проблемы. Пищевой статус россиян характеризуется дефицитом белка. Учитывая популярность мучных кондитерских изделий у населения и их неполноценность по содержанию белка, следует, что повышение пищевой и биологической ценности этой группы продуктов имеет существенное значение для потребителей и является актуальной задачей. Перспективным источником пищевого белка являются вторичные ресурсы масложировой промышленности, получаемые при переработке семян подсолнечника, в том числе подсолнечные жмыхи. Наиболее ценными свойствами подсолнечного жмыха являются высокое содержание белка, отсутствие токсичных и антипитательных веществ, низкая себестоимость.
К сожалению особенности технологического процесса на маслодобывающих прессовых предприятиях – очистка семян от примесей, обрушивание и отделение плодовой оболочки, а также измельчение, нагрев измельченного материала, отжим масла, и как следствие, глубокая денатурация белков семян исключает возможность получения из них пищевых белковых продуктов без дополнительной обработки, повышающей биологическую ценность и технологические характеристики белков.
На основании вышеизложенного, исследования белкового комплекса подсолнечного жмыха, разработка способов регулирования его функционально-технологических свойств и повышения биологической ценности с целью использования при производстве мучных кондитерских изделий повышенной пищевой ценности является актуальным.
1.2 Цель работы и задачи исследований. Целью работы является совершенствование технологии получения белковых изолятов из подсолнечного жмыха и их использование для повышения пищевой ценности мучных кондитерских изделий.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- изучение, систематизация и анализ научно-технической литературы и патентной информации по теме исследования;
- исследование физиолого-биохимических показателей и аминокислотного состава белков современных гибридов семян подсолнечника с различным жирнокислотным составом и подсолнечного жмыха в качестве источника белковых веществ;
- исследование химического состава и функциональных свойств белковых изолятов, полученных из семян подсолнечника и подсолнечного жмыха;
- выбор ферментных препаратов на основании исследования протеолитической активности растительных протеаз (РП) пророщенных семян гибридного (высокоолеинового и высоколинолевого) подсолнечника и подсырной молочной сыворотки (ПМС) с целью использования их в качестве модифицирующих агентов для регулирования функционально - технологических свойств белковых изолятов;
- оптимизация условий гидролиза и разработка технологической схемы получения белкового изолята подсолнечного жмыха последовательной ферментативной модификацией с использованием сывороточных и растительных протеаз (СиРП), обеспечивающих повышение биологической ценности и улучшение функционально-технологических свойств изолята;
- анализ изменений электрофоретических фракций состава белков при получении модифицированного белкового изолята из подсолнечного жмыха (МБИ), как показателя степени гидролиза белковой молекулы;
- исследование влияния модификаций на изменение аминокислотного состава полученного пищевого белка, его биологическую ценность и функционально-технологические свойства;
- исследование влияния модифицированного СиРП белкового изолята на физико-химические показатели, пищевую и биологическую ценность мучных кондитерских изделий;
- разработка рецептур и технологии приготовления мучных кондитерских изделий с МБИ повышенной пищевой и биологической ценности;
- разработка и утверждение технической документации на МБИ и новые мучные кондитерские изделия повышенной пищевой и биологической ценности с его использованием;
- оценка экономической эффективности производства и реализации мучных кондитерских изделий с добавлением МБИ, полученного с использованием СиРП.
1.3 Научная новизна. Научно обоснована и экспериментально доказана возможность применения растительных протеаз пророщенных подсолнечных семян и ферментов подсырной молочной сыворотки для получения из подсолнечного жмыха модифицированных белковых изолятов с повышенной биологической ценностью и улучшенными функционально-технологическими свойствами.
Экспериментально определены и оптимизированы условия проведения ограниченного протеолиза белков МБИ сывороточными и растительными протеазами. Дана качественная характеристика получаемых модифицированных белковых изолятов, позволяющая оценить их биологическую ценность по сравнению с исходным белковым изолятом подсолнечного жмыха.
Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена достоверность выдвинутой гипотезы о том, что ферментативная модификация сопровождается определенной деструкцией белковых глобул: происходит их «разрыхление» и деполимеризация протеазами, что подтверждается появлением ряда новых низкомолекулярных белковых компонентов.
Научно обоснована и экспериментально доказана целесообразность и эффективность применения МБИ, полученных по усовершенствованной технологии, в качестве добавки при создании мучных кондитерских изделий повышенной пищевой и биологической ценности. Установлено положительное влияние полученного МБИ на реологические показатели затяжного теста и пищевую ценность мучных кондитерских изделий.
Подана заявка и получен приоритет № 2011130585 от 21.07.2011 в Роспатент на предполагаемое изобретение «Модифицированный белковый изолят подсолнечного жмыха».
1.4 Практическая значимость. Разработан способ направленной последовательной ферментативной модификации белковых изолятов подсолнечного жмыха. Даны характеристики функционально - технологических свойств полученного МБИ, их его относительная биологическая и пищевая ценность.
На основе анализа и обобщения результатов, теоретических и экспериментальных исследований, показана целесообразность применения модифицированных СиРП изолятов подсолнечного жмыха повышенной биологической ценности и улучшенными функционально-технологическими свойствами при производстве мучных кондитерских изделий повышенной пищевой и биологической ценности.
1.5 Реализация результатов исследования. Разработана и утверждена техническая документация на МБИ: технические условия (ТУ 9116-568-87634221-2011) и техническая инструкция (ТИ ТУ 9146-058-0267862-2011).
Способ модификации белковых изолятов подсолнечного жмыха с целью повышения биологической ценности и улучшения технологических свойств, апробирован в условиях Учебно-научно-производственного комплекса Института пищевой и перерабатывающей промышленности Кубанского государственного технологического университета.
Разработана и утверждена техническая документация на новый вид мучного кондитерского изделия - затяжное печенье «Лучик» (ТУ 9131-324-02067862-2011, ТИ, РЦ 9131-057-02067862-2011).
Выпуск пробной партии и лабораторные испытания нового вида затяжного печенья «Лучик» проведены в Проблемной научно-исследовательской лаборатории кафедры технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производства Института пищевой и перерабатывающей промышленности Кубанского государственного технологического университета. Ожидаемый экономический эффект от внедрения в производство разработанного нового вида мучных кондитерских изделий повышенной пищевой и биологической ценности составляет 1,8 млн. руб. при реализации 1000 тонн в год.
Теоретические положения диссертационной работы использованы в учебном процессе при чтении лекций и проведении лабораторных занятий по дисциплинам: «Биохимия», «Биохимия и товароведение масличного сырья», «Пищевая химия», «Пищевые и биологически активные добавки», «Технология производства мучных кондитерских изделий».
1.6 Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований доложены, обсуждены и одобрены на: Международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века» (г. Краснодар, 2009г.), Международной научно-практической конференции «Функциональные продукты питания: ресурсосберегающие технологии переработки сельскохозяйственного сырья, гигиенические аспекты и безопасность» (г. Краснодар, 2009г.), II Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения» (г. Ульяновск, 2010г.), научно-методичеcких cеминарах кафедры биохимии и технической микробиологии КубГТУ (2008-2010 гг).
1.7 Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 9 научных работ, в том числе 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК Российской Федерации, подана заявка и получен приоритет на патент РФ на изобретение.
1.8 Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора научно-технической и патентной литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложения. Основная часть работы изложена на 116 страницах компьютерного текста, содержит 21 таблицу и 14 рисунков. Список литературы включает 185 источника, в том числе 32 – иностранных авторов.
