Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор 9
1.1 Теоретическое обоснование развития производства пищевых продуктов функционального назначения 9
1.2 Перспективные направления применения фосфолипидных продуктов в производстве продуктов питания функционального назначения 14
1.3 Физиологическая активность фосфолипидов в деятельности организма 18
1.4 Современные тенденции в создании майонезов функционального назначения 25
2 Методическая часть 32
2.1 Методы исследования показателей качества и химического состава фосфолипидных продуктов 32
2.2 Методы исследования показателей качества и химического состава Б АД «Чечевичка» 3 8
2.3 Методы исследования майонезных эмульсий 49
2.3 Методика проведения экспериментов 52
3 Экспериментальная часть 56
3.1 Характеристика объектов исследования 56
3.1.1 Исследование органолептических и физико-химических показателей фосфолипидного продукта «Холин» 56
3.1.2 Исследование показателей безопасности фосфолипидного продукта «Холин» 62
3.2 Исследование технологических свойств фосфолипидного продукта «Холин» 65
3.2.1 Исследование поверхностно-активных свойств фосфолипидного продукта «Холин» 65
3.2.2 Исследование эмульгирующих свойств фосфолипидного продукта «Холин» 66
3.3 Обоснование выбора эффективного эмульгатора-структуратора 71
3.4 Определение оптимальных соотношений фосфолипидного продукта «Холин» и БАД «Чечевичка» 78
4 Разработка рецептур низкокалорийных майонезов функционального назначения
5 Выработка опытных партий и оценка потребительских свойств низкокалорийных майонезов функционального назначения 86
5.1 Исследование органолептических, физико-химических показателей и показателей безопасности опытных партий низкокалорийных майонезов 86
5.2 Исследование степени дисперсности майонезов функционального назначения 92
5.3 Исследование пищевой ценности разработанных майонезов 93
5.4 Исследование потребительских свойств майонезов
функционального назначения в процессе хранения 97
6 Оценка экономической эффективности от внедрения разработанных технологических решений
Выводы и рекомендации 110
Список литературы
- Перспективные направления применения фосфолипидных продуктов в производстве продуктов питания функционального назначения
- Методы исследования показателей качества и химического состава Б АД «Чечевичка»
- Исследование поверхностно-активных свойств фосфолипидного продукта «Холин»
- Исследование степени дисперсности майонезов функционального назначения
Перспективные направления применения фосфолипидных продуктов в производстве продуктов питания функционального назначения
Одной из основных тенденций развития пищевой промышленности XXI века является создание функциональных пищевых продуктов и биологически активных добавок к пище (БАД) /1-5/. Прежде всего, это связано с необходимостью создания системы позитивного питания, как реального инструмента решения проблемы дисбаланса между уровнем интенсивности воздействия факторов жизнедеятельности современного человека и адаптационно-компенсаторными возможностями его организма /6-7/.
Согласно прогнозам ведущих мировых диетологов и специалистов в области медицины и фармакологии в ближайшие 15-20 лет доля функциональных пищевых продуктов достигнет 30% всего продовольственного рынка, вытеснив из сферы реализации традиционные лекарственные препараты на 35-50% /4/.
Отличительная особенность функциональных пищевых продуктов заключается в том, что помимо традиционной питательно-энергетической функции они обладают определенной физиологической активностью и помогают организму бороться с негативными воздействиями окружающей среды / 4 /.
В настоящее время различают функциональные и обогащенные пищевые продукты. Под первыми понимают пищевые продукты, предназначенные для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми группами здорового населения, сохраняющие и улучшающие здоровье и снижающие риск развития связанных с питанием заболеваний за счет наличия в их составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов.
К обогащенным пищевым продуктам относятся функциональные пищевые продукты, получаемые путем добавления физиологически функциональных ингредиентов к традиционным пищевым продуктам с целью предотвращения или исправления имеющегося в организме человека дефицита питательных веществ /4/.
Как следует из определения, создание таких продуктов невозможно без использования БАД, среди которых безусловное предпочтение отдается БАД природного происхождения, проявляющих свойства физиологически функциональных пищевых ингредиентов /7-9/. БАД, как самостоятельный продукт, наряду с использованием в профилактических целях, все чаще становятся альтернативой фармакологическим средствам в лечении разносторонних заболеваний /9-12/. В отличие от функциональных или обогащенных пищевых продуктов, в которых физиологически функциональные ингредиенты содержатся в количестве от 10 до 50 % от их суточной потребности, и употребление которых практически не имеет ограничений, БАД представляет собой концентрированную форму физиологически активных веществ. В связи с этим применение БАД ограничивается определенными дозировками и длительностью курса приема /4/.
Одной из наиболее интересных и популярных современных БАД являются фосфолипиды или, согласно терминологии Generelly Regarded As Safe (GRAS), лецитины (международный идентификационный код: Е-322).
Особое место фосфолипидов среди БАД обусловлено уникальным сочетанием их физиологически активных и «технологических» свойств. Среди последних - эмульгирующая и стабилизирующая способности, способность улучшать вкус и запах, проявление влагосвязывающих и влагоудерживающих свойств, способность увеличивать растворимость, снижать вязкость, улучшать консистенцию и многие другие /13-16/.
Многообразию «технологических» свойств не уступает широкий спектр физиологической активности природных фосфолипидов/17,18/.
Все это объясняет тот факт, что уже сегодня фосфолипиды стали неотъемлемым рецептурным компонентом продуктов на основе водно-жировых эмульсий, кондитерских изделий, быстрорастворимых напитков, смесей для детского питания, мороженного, сыров, мясных фаршей и т.д./14, 19-22/.
Фосфолипиды присутствуют практически во всех масличных культурах и преобладание соевого лецитина в основном обусловлено тем, что главным экспортером лецитина являются США, где соя составляет превалирующую масличную культуру. Следует отметить, что 90 % сои, выращиваемой в США, является продуктом генной модификации /23/. Импортерами лецитина являются страны Европейского Союза, где данный продукт может подвергаться дополнительным технологическим воздействиям или модифицированию с целью придания ему специфических технологических свойств /24, 25/.
В России широкое использование фосфолипидных БАД в технологиях продуктов питания началось сравнительно недавно, однако, сегодня они стали неотъемлемым компонентом масложировых, мясных, молочных, хлебобулочных, кондитерских и ряда других продуктов /19, 26 /.
Проведенный анализ показал, что подавляющее большинство используемых сегодня пищевой промышленностью России лецитинов — импортные. При этом они представлены в основном продукцией фирм «Штерн, лецитин и соя» (Германия), «Lucas Meyer» (Германия) и «New Spirit Naturals» (США) /13, 26, 27/.
Методы исследования показателей качества и химического состава Б АД «Чечевичка»
Отбор проб, определение органолептических показателей качества, содержания влаги и летучих веществ, кислотности, рН водной фазы, кислотного числа жировой основы водно-жировых эмульсий осуществляли по принятым в отрасли методикам /182,209/.
Устойчивость эмульсий по количеству отделившихся фаз при центрифугировании со скоростью 1500 об/мин в течение 5 мин определялась по методике /210/.
Тип эмульсии определяли методом разбавления и окрашивания с последующим микроскопированием /211/.
Статическую устойчивость определяли по кинетике расслоения готовых эмульсий в течение 24 часов /211/. Динамическую устойчивость определяли центрифугированием эмульсий со скоростью 1500 об/мин в течение 5 минут, после чего наблюдали разрушение водно-жировой эмульсии и отсчитывали количбство выделившегося жира в сантиметрах /211/.
О степени дисперсности получаемых эмульсий судили по размеру частиц, который измеряли с помощью микроскопа МБС-9 /212/.
При анализе майонезных эмульсий отбор проб, определение органолептических показателей, массовых долей жира, влаги, стойкость эмульсии и кислотность определяли согласно ГОСТ Р 50173-92 "Майонезы. Методы испытаний".
Ведение микробиологического контроля осуществляли по методикам определения коли-титра бактерий группы кишечной палочки (БГКП), плесневых грибов, дрожжей и общего количества бактерий, приведенным в инструкции по санитарно-бактериологическому контролю производства майонеза и маргарина/211/. Перекисное число определяли согласно ГОСТ 26593-85. При этом, определяли перекисное число готовой водно-жировой эмульсии, а не масла, выделенного из него.
Как показали предварительно проведенные исследования, при экстракции масла из водно-жировой эмульсии и при последующей отгонке растворителя, происходит повышение перекисного числа продукта. Для сравнимости полученных результатов для водно-жировых эмульсий с различной массовой долей масла, проводили пересчет полученных значений по следующей формуле: Пі=П2" 100/m, (2.12) где Пх - перекисное число масла, выделенного из эмульсии, ммоль 1/2 О/кг ГТ2 - перекисное число эмульсии, ммоль 1/2 О/кг; m - массовая доля масла в майонезе, %. Эффективную вязкость, в зависимости от различных напряжений сдвига, определяли методом построения реологических кривых.
Для определения структурной вязкости и механических свойств дисперсных систем как в области разрушенных, так и не разрушенных структур применяли методику, предусматривающую построение полной реологической кривой зависимости эффективной вязкости от напряжения сдвига. Такие реологические кривые течения позволяли получить следующие характеристики: - наибольшую вязкость практически не разрушенной структуры; - наименьшую вязкость практически разрушенной структуры; - минимальный предел текучести, соответствующий началу течения (разрушению структуры); - предел текучести по Бингаму; - максимальный предел текучести, соответствующий течению полностью разрушенной структуры /210/.
Для определения реологических характеристик наиболее часто применяется ротационные приборы с двумя коаксиальными цилиндрами, один из которых (внутренний) вращается с различными скоростями, а другой неподвижен. В работе использовался ротационный вискозиметр "Reotest-2" (Германия) /211/.
Данный прибор позволяет определить динамическую (эффективную) структурную вязкость в пределах от 10"2 до 10 Па с при определенных скоростях деформации от 0,2 до 1,3 103 с " в интервале температур от -30 до+150 С.
Для проведения измерений навеску эмульсии 30 г помещали в наружный неподвижный цилиндр, который фиксировали в муфте корпуса вискозиметра. При определении реологических характеристик майонезной эмульсии при температуре 20 С оба цилиндра помещали в термостат на 30 минут.
Касательное напряжение определяли при различных скоростях вращения цилиндра. Для этого измеряли величину а, которая пропорциональна касательному напряжению. Значение касательного напряжения находили по формуле: динамическая вязкость, Па с; х - касательное напряжение, Па; Dr- скорость деформации, с "\ Безопасность майонезов определяли с использованием современных методов /213/ и оценивали по содержанию массовой доли токсичных элементов, таких как свинец, кадмий, ртуть и мышьяк.
Ведение микробиологического контроля осуществляли по методикам определения коли-титра бактерий группы кишечной палочки (БГКП), плесневых грибов, дрожжей и общего количества бактерий, приведены в инструкции по санитарно-бактериологическому контролю производства майонеза и маргарина /214/.
На первом этапе исследований изучали особенности химического состава и технологических свойств фосфолипидного продукта «Холин» с целью обоснования возможности его применения в качестве эмульгатора при создании водно-жировых эмульсий прямого типа, обладающего высокими потребительскими свойствами и физиологической ценностью.
Эксперименты проводились в несколько самостоятельных этапов. Майонезные эмульсии готовили на основе рецептур майонезов "Провансаль Л"/210/. Майонезные эмульсии готовили на гомогенизаторе MPW-302 согласно рекомендациям /215/. Эмульгаторы- структураторы фосфолипидный продукт «Холин» растворяли в масле при температуре 40-45 С до получения однородной системы, а Б АД «Чечевичка» - в воде при температуре 30 С . В полученных майонезных эмульсиях определяли органолептические и физико-химические показатели. Органолептические показатели разработанных майонезов оценивали по балльной шкале. При оценке майонезов использовали разработанную нами балльную шкалу. Максимальное количество при органолептической оценке майонезов -30 баллов. В таблице 2.1 приведена балльная шкала. На основе полученных данных осуществляли разработку рецептур и технической документации на майонезы с использованием фосфолипидного продукта «Холин» и БАД «Чечевичка».
Структурная схема исследования приведена на рисунке 2.1. Эксперименты осуществляли в пятикратной повторности, обеспечивающей получение достоверных результатов, и проводили математическую обработку результатов экспериментов в соответствии с рекомендациями /216-217 /.
Исследование поверхностно-активных свойств фосфолипидного продукта «Холин»
Из приведенных данных видно, что по содержанию и составу незаменимых аминокислот белки БАД «Чечевичка» превосходят белки яичного порошка, а также приближаются к «идеальному белку».
Принимая во внимание состав яичного порошка, который до настоящего времени по своим технологическим свойствам остается наилучшим эмульгатором - структуратором майонезных эмульсий, и учитывая органолептические показатели, а также химический состав фосфолипидного продукта «Холин» и БАД «Чечевичка», комплексное использование их при производстве низкокалорийных майонезов может стать перспективным решением проблемы исключения яичного порошка из рецептуры при обеспечении необходимых потребительских свойств майонеза.
Это особенно важно при разработке низкокалорийных майонезов, традиционные рецептуры которых содержат до 6 % яичного порошка, содержащего холестерин и имеющего нестабильные микробиологические показатели безопасности.
При сравнительном анализе пищевой ценности исследуемых эмульгаторов было установлено, что при замене яичного порошка фосфолипидным продуктом «Холин» и БАД «Чечевичка» количественный и качественный набор витаминов, макро- и микроэлементов, а также незаменимых аминокислот будет полностью компенсирован.
Учитывая, что важными показателями качества рецептурных компонентов являются показатели безопасности и микробиологические показатели, определяли указанные показатели для исследуемых эмульгаторов-структураторов.
В таблице 3.12 приведена санитарно-гигиенические показатели, а в таблице 3.13 - микробиологические показатели безопасности эмульгаторов-структураторов. Таблица 3.12 - Санитарно-гигиенические показатели эмульгаторов структураторов
Массовая доля пестицидов, мг/кг: гексахлорцмклогексан не не (а, Р, у- изомеры) обнаружены 0,100 обнаружены 0,050 ДДТ и его не не метаболиты обнаружены 0,100 обнаружены 0,100 Радионуклиды , Бк/кг не не цезий -172 обнаружены не 80 обнаружены не 80 стронций -90 обнаружены 50 обнаружены 100 Результаты сравнительной санитарно-гигиенической оценки показали, что БАД «Чечевичка» полностью отвечает требованиям безопасности, предъявляемым к продуктам для непосредственного употребления в пищу. Таблица 3.13- Микробиологические показатели эмульгаторов-структураторов
Наименование Яичный порошок БАД «Чечевичка» Значение Допустимые Значение Допустимые показателя показателя уровни, мг/кг, не более показателя уровни, мг/кг, не более Количество мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов, не более не более
Из приведенных в таблице 3.13 данных видно, что по микробиологическим показателям БАД «Чечевичка» существенно превосходят яичный порошок, т.к. количество мезофильно аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов в БАД «Чечевичка» на три порядка ниже, чем в яичном порошке.
Таким образом, можно сделать вывод, что фосфолипидный продукт «Холин» и БАД «Чечевичка» не уступают, а по некоторым показателям превосходят яичный порошок и могут быть использованы в качестве перспективных рецептурных компонентов в производстве майонезов.
Известно, что при использовании в качестве эмульгатора-структуратора яичного порошка в образовании межфазного адсорбционного слоя, наряду с молекулами фосфолипидов, содержащихся в яичном порошке, активное участие принимают и молекулы белков.
При использовании в качестве комплексного эмульгатора фосфолипидного продукта «Холин», содержащего фосфолипиды, и БАД «Чечевичка», содержащей белки, между ними будут происходить определенные взаимодействия, которые окажут влияние на характеристики межфазного адсорбционного слоя, а следовательно на такие основные показатели получаемых эмульсий, как их вязкость, обусловливающую консистенцию, и стойкость к коалесценции.
Учитывая это, определяли количество фосфолипидного продукта «Холин» и количество БАД «Чечевичка», а также условия их подготовки, отвечающие получению низкокалорийной майонезной эмульсии с требуемыми показателями качества.
Предварительными опытами показано, что наиболее эффективно фосфолипидный продукт «Холин» вводить в эмульсию предварительно растворив его в масляной фазе, при температуре 60 С и соотношении фосфолипидный продукт «Холин»- масло, равном 1:5, а БАД «Чечевичку» - в виде суспензии в воде при соотношении БАД «Чечевичка»-вода, равном 1:3, и температуре 30 С.
Результаты, полученные при исследовании комплексного эмульгирующего и структурирующего действия фосфолипидного продукта «Холин» и БАД «Чечевичка», представлены в виде диаграмм на рисунках 3.4 и 3.5.
Как видно из представленных данных, фосфолипидный продукт «Холин» в большей степени определяет стойкость майонезных эмульсий, тогда как БАД «Чечевичка» обеспечивает их требуемую вязкость.
Анализ представленных графиков позволяет также выявить наименьшие количества исследуемых эмульгаторов, обеспечивающие при их комплексном использовании получение стойких низкокалорийных майонезных эмульсий с требуемой вязкостью.
На основании выявленных закономерностей были определены эффективные количества эмульгаторов для получения низкокалорийной майонезной эмульсии 30 %-ной жирности, а именно массовая доля фосфолипидного продукта «Холин» - 0,6-0,8 %; массовая доля БАД «Чечевичка» - 3,0 - 3,5 %.
Такой состав обеспечивает получение низкокалорийных эмульсий со стойкостью 100 % неразрушенной эмульсии и эффективной вязкостью при скорости сдвига 3 с"1 не менее 12 Пах, что удовлетворяет требованиям ГОСТ Р 30004.1-93.
Однако, учитывая необходимость обогащения продуктов функционального назначения физиологически ценными ингредиентами, специальными опытами было показано, что введение фосфолипидного продукта «Холин» в количестве 2,0-2,5 %, а БАД «Чечевичка» в количестве 6,0-7,0% к массе эмульсии позволяет получить майонез, обогащенный пищевыми волокнами, фосфолипидами, минеральными веществами и витаминами.
Исследование степени дисперсности майонезов функционального назначения
Учитывая, что одним из факторов, определяющих пищевую ценность продукта, является содержание в нем ненасыщенных жирных кислот, есть основание утверждать, что введение в рецептуру фосфолипидного продукта «Холин», содержащих более 60 % физиологически ценных ненасыщенных жирных кислот увеличивает пищевую ценность низкокалорийных майонезов функционального назначения. Полиненасыщенные жирные кислоты, содержащиеся в разработанных майонезах, улучшают липидный обмен, снижая концентрацию холестерина в сыворотке крови.
Особо следует отметить, что введение в рецептуру БАД «Чечевичка» обогащает майонезы пищевыми волокнами, которые играют важную роль в питании и в диете человека. Функциональные свойства пищевых волокон связаны в основном с работой желудочно-кишечного тракта. Пища, богатая волокнами оказывает положительное воздействие на процессы пищеварения и, следовательно, уменьшает риск возникновения заболеваний, связанных с этими процессами. Установлено, что растворимые волокна, оказывают воздействие на обмен холестерина в организме.
Одним из важных факторов, определяющих пищевую ценность продукта, является содержание микроэлементов, как жизненно необходимых веществ, при отсутствии которых или их недостатке нарушается нормальная жизнедеятельность организма.
В разработанных низкокалорийных майонезах функционального назначения содержатся жизненоважные для организма человека микроэлементы, такие как селен, необходимый для активации ферментов антиоксидантной системы организма, цинк, обеспечивающий рост и половое созревание организма, а также очень важнный для процессов пищеварения и усвоения питательных веществ. Цинк также, наряду с витаминами группы В, является важным регулятором функций нервной системы.
Из приведенных данных видно, что в составе разработанных майонезов содержатся физиологически функциональные пищевые ингредиенты такие, как фосфолипиды, полиненасыщенные жирные кислоты, пищевые волокна, витамины и особенно микроэлементы — селен, цинк, фтор, которые отсутствуют в контрольном образце майонеза.
В таблице 5.7 приведены данные позволяющие оценить способность разработанных низкокалорийных майонезов функционального назначения нормализовать пищевой статус человека. Таблица 5.7 - Удовлетворение суточных норм в пищевом статусе человека
Примечание: + означает факторы питания, которые либо могут частично замещать незаменимые вещества, либо их незаменимость не может считаться окончательно установленной. Из приведенных в таблице 5.7 данных, видно, что при употреблении 100 г в сутки майонеза обеспечивается поступление в организм человека необходимое количество физиологически ценных ингредиентов, таких как фосфолипиды, пищевые волокна, витамины и микроэлементы.
Исследование потребительских свойств майонезов функционального назначения в процессе хранения
Одним из важных потребительских свойств пищевых продуктов является свойство сохраняемости.
Учитывая это, исследовали влияние сроков и условий хранения разработанных майонезов. Майонезы расфасовывали в полимерные стаканчики массой 250 граммов и хранили при температуре 10 С и относительной влажности воздуха не более 75 %. Режимы хранения разработанной продукции были выбраны в соответствии с требованиями нормативной документации, при этом учитывали, что температура хранения 10 С является максимально допустимой. В таблице 5.8 и рисунке 5.2 приведены результаты оценки органолептических показателей качества опытно-промышленных образцов в процессе хранения. Из приведенных данных в таблице 5.8 и на рисунке 5.2 видно, что разработанные низкокалорийные майонезы функционального назначения в течение 45 суток хранения незначительно изменяют свои органолептические показатели, что подтверждает их высокая балльная оценка, а в контрольном образце после хранения в течение 30 суток при температуре 10 С был уже отмечен ярковыраженный кислый вкус.
Микробиологические показатели майонезов функционального назначения в процессе хранения приведены в таблице 5.10 и на рисунке 5.4.
Из данных рисунка 5.4 видно, что в разработанных майонезах снижается интенсификация окислительных процессов при хранении, что, по-видимому, связано с повышением плотности адсорбционных слоев и, вследствие этого, лучшим экранированием масляной фазы от кислорода воздуха. Такая же закономерность установлена и при хранении разработанных майонезов при температуре 5 С.
Анализ полученных данных показывает, что в опытных партиях майонезов функционального назначения, содержащих фосфолипидный продукт «Холин» и БАД «Чечевичка», обсемененность значительно ниже, чем в контрольном образце. Разработанные низкокалорийные майонезы функционального назначения являются более стойким к микробиологической порче при хранении по сравнению с майонезом «Провансаль Л».
Известно, что микробиологические процессы могут протекать на поверхности майонеза и в частицах дисперсной фазы крупного размера /183/. Поэтому, повышенную устойчивость к микробиологической порче разработанных майонезов можно объяснить тем, что получаемые майонезные эмульсии являются более тонкодисперсными, что определяет неблагоприятные условия для развития микроорганизмов: недостаточно питательных веществ, отсутствие кислорода, замкнутый незначительный объем среды, ограничивающий размножение. Из приведенных данных видно, что разработанные майонезы функционального назначения, содержащие фосфолипидный продукт «Холин» и БАД «Чечевичка», обладают высокими показателя качества в процессе хранения.
