Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время производимый в мире объем пищевой продукции не может в полной мере восполнить потребность в основных пищевых компонентах, в первую очередь это касается проблемы обеспеченности населения Земли пищевым белком. По оценкам специалистов, в России среднедушевой дефицит потребления белка составляет 30%.
В настоящее время растения рассматриваются как важный сырьевой источник пищевого белка. Большой вклад в решение этой проблемы внесли работы отечественных ученых Толстогузова В.Б., Браудо Е.Е., Рогова И.А., Сизенко Е.И., Лисицына А.Б., Большакова О.В. и др. Одним из перспективных направлений в решении «белковой» проблемы является стратегия прямой конверсии растительного белка в пищевые продукты. Принцип глубокого фракционирования при производстве белков долгое время оставался определяющим. Однако при производстве белковых изолятов из растительного сырья удаляются такие важные биологически активные вещества как витамины, микро- и макроэлементы, антиоксиданты, биофлавоноиды, пищевые волокна, недостаток которых приходится компенсировать в процессе последующего производства пищевых продуктов. В этой связи особое внимание уделяется разработке биотехнологических процессов получения из растительных объектов поликомпонентых белковых препаратов с модифицированными фунционально-технологическими свойствами, соответствующими требованиям конкретных пищевых технологий.
В настоящее время соя занимает монопольное положение на рынке растительных белковых препаратов, это объясняется широким ассортиментом коммерческих белковых продуктов, отличающихся по составу, свойствам и назначению, а также ценовой доступностью. Учитывая, монопольное положение сои на рынке растительных белков, а также тот факт, что более 70% импортируемой сои является генетически модифицированной, особое внимание во всем мире уделяется расширению сырьевой базы и развитию промышленного производства новых конкурентоспособных источников растительного белка.
По способности синтезировать и накапливать белок на первом месте находятся бобовые культуры, в ряду которых на втором месте после сои находится люпин. Мука, полученная из семян люпина, отличается высокой биологической ценностью, переваримостью, богата микроэлементами, витаминами и другими биологически активными веществами, а также характеризуется низким содержание антиалиментарных компонентов. В настоящее время во многих странах, в том числе в США, ЕС, Австралии, Чили, в странах Восточной Европы и в России семена люпина рассматриваются в качестве конкурента сое и проводятся всесторонние исследования потребительских характеристик и технологических свойств разных видов и сортов люпина. Важным конкурентным преимуществом люпина для России, по сравнению с соей, является также его приспособленность к почвенно-климатическим условиям выращивания в большинстве регионов страны.
При разработке современной биотехнологии получения белковых препаратов люпина особое внимание уделяется максимальному сохранению всего комплекса биологически активных соединений и формированию необходимого уровня функционально-технологических характеристик препаратов. Новые белковые препараты с оптимизированными функциональными свойствами, полученные из семян люпина, могут быть успешно использованы для расширения производства комбинированных пищевых продуктов при соблюдении ряда необходимых принципов – взаимообогащения их пищевой и биологической ценности, сочетания технологических параметров, сохранения или улучшения органолептических показателей и снижения себестоимости производства.
Все вышеизложенное подтверждает актуальность и практическую значимость исследований, направленных на получение белковых препаратов люпина, обладающих высокой биологической ценностью и оптимизированными функциональными свойствами для производства комбинированных пищевых продуктов.
Цель и задачи исследований. Целью работы является изучение потребительских свойств белковых препаратов люпина, определение целесообразности их использования в качестве поликомпонентного белкового обогатителя, научное обоснование режимов оптимизации функциональных свойств муки люпина и разработка комбинированных мясных продуктов (на примере сосисок), конкурентоспособных по отношению к мясным продуктам, содержащим соевый белок.
Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:
- анализ и систематизация научной, патентной и технической информации об источниках растительного белка, их пищевой и биологической ценности, способах модификации их функционально-технологических свойств и основных тенденциях технологии производства комбинированных пищевых продуктов, обогащенных белковыми препаратами растительного происхождения;
- научное обоснование выбора источника растительного белка адекватного по биологической ценности и функционально-технологическим свойствам сое;
- разработка оптимальных режимов биотехнологии индуцированного автолиза муки люпина, с целью повышения ее функциональных характеристик и потребительских свойств;
- исследование влияния индуцированного автолиза на органолептические характеристики, пищевую ценность, содержание антиалиментарных компонентов и функционально-технологические свойства модифицированной муки семян люпина;
- обоснование оптимального количества внесения поликомпонентных белковых препаратов сои и люпина в модельные фаршевые системы;
- разработка рецептуры комбинированного мясного продукта (сосисок), обогащенного исследуемыми растительными препаратами;
- комплексная сравнительная товароведная оценка сосисок, обогащенных поликомпонентными белковыми препаратами люпина и сои;
- разработка проекта технической документации на новый продукт;
- производство опытно-промышленной партии сосисок, обогащенных поликомпонентными белковыми препаратами сои и люпина.
Научная новизна работы:
- теоретически обоснована и экспериментально подтверждена высокая пищевая и биологическая ценность семян люпина сорта «Кристалл», позволяющие рассматривать люпин, как перспективный альтернативный сое источник белка, рекомендуемый в целях диверсификации рынка растительных белковых препаратов;
- научно обоснована концепция направленной модификации белковых препаратов люпина, изучена кинетика процесса индуцированного автолиза муки люпина, установлены оптимальные режимы и условия проведения процесса, с целью улучшения потребительских свойств белковых препаратов;
- изучен характер гидролитических изменений и установлено, что в процессе индуцированного автолиза муки люпина происходит снижение концентрации высокомолекулярных белков с увеличением содержания полипептидов, снижается содержание олигосахаридов рафинозной группы и фитатов, в результате чего происходит улучшение функциональных свойств и снижение содержания антиалиментарных соединений в поликомпонентном белковом препарате люпина;
- проведен сравнительный анализ пищевой ценности и функционально-технологических свойств белковых добавок – нативной муки люпина, муки люпина, модифицированной методом индуцированного автолиза, и соевой муки, установлено, что модифицированная мука люпина превышает по своим потребительским свойствам нативную муку люпина и коммерческий препарат дезодорированной муки сои;
- установлено, что в результате индуцированного автолиза происходит увеличение содержания антиоксидантов в муке люпина более чем в 2 раза, при этом содержание антиокисидантов в дезодорированной муке сои ниже, чем в модифицированной муке люпина более чем в 4 раза;
- доказано, что биотехнология индуцированного автолиза не оказывает отрицательного влияния на безопасность и степень потенциальной мутагенности белкового препарата люпина и комбинированных продуктов.
Практическая значимость работы:
- на основе полученных экспериментальных данных подтверждена технологическая целесообразность и экономическая эффективность использования белковых препаратов семян люпина узколистного сорта «Кристалл» для производства комбинированных вареных колбасных изделий (на примере сосисок);
- разработаны технологические режимы и оптимизирована технологическая схема производства модифицированного методом индуцированного автолиза белкового препарата - муки люпина;
- разработана и апробирована на модельных системах научно-обоснованная рецептура изделий колбасных вареных, с частичной заменой мясного сырья модифицированной мукой люпина;
- проведена промышленная апробация разработанной рецептуры, выработана опытно-производственная партия сосисок на мясоперерабатывающем предприятии ООО «Август-91» г. Орла и доказано, что использование метода индуцированного автолиза муки люпина позволяет улучшить органолептические характеристики, влагоудерживающую способность, структурно-механические свойства и выход готовой продукции, по сравнению с сосисками, обогащенными мукой сои;
- осуществлен расчет себестоимости комбинированного мясного продукта, содержащего модифицированную муку люпина, подтверждающий снижение себестоимости продукта, по сравнению с аналогом, содержащим соевую муку;
- разработаны проекты технической документации на новые виды продуктов: технические условия 9213-238-02069036-2008 «Сосиски мясосодержащие», технологическая инструкция 9213-238-02069036 «Сосиски мясосодержащие», технические условия «Сосиски, содержащие белковый препарат люпина» и технологическая инструкция по их производству.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований, изложенные в диссертации, были представлены на V, VI, VII, VIII ежегодной международной молодежной конференции ИБХФ РАН-ВУЗы «Биохимическая физика» (Москва, 2005, 2006, 2007, 2008); Международных Плехановских чтениях (Москва, 2006, 2007); Всероссийской научно-практической конференции «Перспективы развития и совершенствования торговых отношений в России» (Воронеж, 2007); Научно-практической конференции «Безопасность питания: проблемы, пути и способы решения» (Коломна, 2007); IV Международной научно-практической конференции «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг» (Орел, 2007); Международной научно-практической конференции «Формирование инновационной системы экономики и образования в условиях глобализации» (Воронеж, 2008); Международной научно-практической конференции «Безопасность питания: элемент оценки качества жизни семьи» (Коломна, 2008); Всероссийской научной конференции «Институциональные предпосылки инновационного развития России» (Москва, 2008); Международной научно-практической конференции «Инновационная деятельность торговли – основа роста экономики страны» (Мытищи, 2008); I и II Межведомственной научно-практической конференции «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров» (Москва, 2008, 2009).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 24 печатные работы, отражающие содержание работы, в т.ч. 2 публикации в журналах перечня ВАК.
Основные положения, выносимые на защиту:
- результаты исследования пищевой ценности и функционально-технологических характеристик белковых препаратов люпина и сои, научно-практическое обоснование возможности использования муки люпина в качестве растительной белковой добавки;
- научное обоснование режимов биотехнологии и целесообразности осуществления модификации муки люпина методом индуцированного автолиза;
- влияние метода индуцированного автолиза на пищевую, в том числе биологическую ценность, безопасность и функционально-технологические свойства муки люпина;
- результаты сравнительной оценки влияния поликомпонентных белковых препаратов - модифицированной муки люпина и муки сои на органолептические, физико-химические, структурно-механические, функционально-технологические характеристики и безопасность комбинированного мясного продукта (на примере сосисок);
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы, включающего 264 источника, в том числе 98 иностранных, приложений. Текст диссертации изложен на 160 страницах, в том числе содержит 66 таблиц, 49 рисунков, 8 приложений.
Похожие диссертации на Формирование потребительских свойств белковых препаратов люпина
