Введение к работе
Актуальность темы. Важнейшей задачей, определяемой Доктриной продовольственной безопасности, является государственная гарантия качества потребляемых продуктов питания. Создание новых технологий глубокой и комплексной переработки продовольственного сырья, методов хранения сельскохозяйственной продукции, позволяющих обеспечить высокие потребительские свойства продуктов – стратегическое направление социально-экономической политики государства в сфере обеспечения продовольственной безопасности.
Диспаритет цен, нарушение системы государственных закупок, неудовлетворительное состояние современной базы сельскохозяйственного производства, хранения и переработки зерна привели к сокращению объемов производства и реализации высококачественного зерна. В то же время по данным Федеральной службы государственной статистики за период с 2000 по 2010 гг. заболеваемость населения России по основным группам болезней значительно увеличилась. Основной причиной этого, наряду с ухудшающейся экологической обстановкой, повышением уровня стресса, экономическими проблемами, является несбалансированное, неполноценное питание. В связи с этим, проблема формирования качества зернового сырья (при сокращении потерь на стадиях хранения), повышенной пищевой ценности продуктов его переработки, в первую очередь хлебобулочных изделий, является актуальной, направленной на обеспечение продовольственной безопасности России.
В развитие фундаментальных исследований в области формирования потребительских свойств хлебобулочных изделий путем повышения физиологической ценности, использования ресурсосберегающих, экологически безопасных технологий и биологически активных добавок большой вклад внесли российские ученые: Ауэрман Л.Я., Битуева Э.Б, Джабоева А.С., Дубцов Г.Г, Елисеева Л.Г., Жаринов А.И.,
Касьянов Г.И., Колодязная В.С., Корнена Е.П., Кочеткова А.А., Лабутина Н.В.,
Матвеева И.В., Маршалкин Г.А., Мелешкина Е.П.,Савченко С.В., Мартовщук В.И, Николаева М.А., Покровский А.А., Позняковский В.М., Поландова Р.Д.,
Пучкова Л.И., Пащенко Л.П., Ройтер И.М., Росляков Ю.Ф., Санина Т.В.,
Савенкова Т.В., Цыганова Т.Б., Угрозов В.В., Храмцов А.Г., Шербаков В.Г. и другие.
Учеными выполнен значительный объем теоретических исследований, направленных на реализацию на практике современных тенденции в области хранения продовольственного зерна; использования добавок, расширяющих ассортимент хлебобулочных изделий; а также современных технологий производства хлебобулочных изделий, предназначенных для массового спроса, лечебно-профилактического и специального питания.
Вместе с тем, актуальными остаются исследования, направленные на формирование потребительских свойств и эффективное продвижение создаваемых хлебобулочных изделий на отечественном рынке, с учетом: технологических характеристик современных селекционных сортов зернового сырья; оценки взаимосвязи заболеваемости и пищевого статуса населения; перспектив расширения ассортимента хлебобулочных изделий нового поколения на основе анализа потребительских предпочтений и мотиваций; обогащения хлебобулочных изделий пищевыми и биологически активными веществами растительного происхождения.
Несмотря на значительное количество исследований в области обеспечения сохранения потребительских свойств зерна, недостаточное внимание уделялось изучению целесообразности и эффективности применения биопрепаратов для сохранения и регулирования показателей качества пшеницы и пшеничной муки как основного сырья хлебопекарного производства; вопросам изучения особенностей состава, физиологических и технологических свойств биологически активных добавок (из фосфолипидных продуктов, ячменного солода, продуктов переработки томатов), разработке рекомендаций по их эффективному комплексному использованию в производстве функциональных хлебобулочных изделий. Применение тритикалевой муки, БАД из фосфолипидных продуктов, ячменного солода, продуктов переработки томатов позволит расширить ассортимент функциональных хлебобулочных изделий, обеспечить формирование высоких потребительских свойств.
Актуальность научного исследования подтверждена включением его в ряд Государственных научно-технических программ РФФИ на 2000-2013 гг.
Цель и задачи исследования. Цель исследований заключалась в разработке научных принципов целенаправленного формирования потребительских свойств хлебобулочных изделий путем использования микробных препаратов нового поколения на стадии послеуборочной обработки зерна пшеницы и тритикале, обоснование технологии изделий с использованием растительных источников биологически активных веществ.
Для достижения поставленной цели в работе решали следующие задачи:
- анализ современных рынков зерна, хлебобулочных изделий, проведение маркетинговых исследований потребительских мотиваций и предпочтений населения (на примере Краснодарского края) при выборе хлебобулочных изделий; формулирование основных угроз, влияющих на формирование благоприятных потребительских характеристик хлебобулочных изделий, определение путей их предупреждения;
- выбор наиболее перспективных для переработки, с точки зрения обеспечения потребительских свойств, сортов пшеницы и тритикале; эффективных микробных препаратов и их дозировок;
- выполнение комплексных исследований и разработка рекомендаций по формированию товарного качества, безопасности и сохраняемости зерна с использованиием приемов микробиологической стабилизации в условиях Краснодарского края;
- комплексная товароведная оценка потребительских свойств муки и хлебобулочных изделий, выработанных из зерна, обработанного микробными препаратами;
- разработка методики экспресс-диагностики зараженности сырья хлебопекарного производства бактериями группы Bacillus mesentericus и Bacillus subtilis;
- теоретическое и экспериментальное обоснование выбора растительных источников БАВ (фосфолипидов, полиненасыщенных жирных и аминокислот, пищевых волокон, витаминов С, Е, А, группы В, - каротина, минеральных веществ) для создания хлебобулочных изделий повышенной пищевой и физиологической ценности;
- экспериментальное обоснование рецептур и технологий хлебобулочных изделий, обеспечивающих достижение высоких потребительских характеристик, производство опытных партий хлебобулочных изделий, выработанных из муки, полученной из зерна, обработанного биологически активными препаратами, оценка потребительских свойств, пищевой ценности, безопасности и содержания физиологически функциональных ингредиентов;
- проведение медико-биологических исследований физиологического действия разработанных хлебобулочных изделий;
- разработка комплектов технической документации, включающих технические условия, технологические инструкции и рецептуры, промышленная апробация.
Научная концепция работы. Научная концепция заключается в комплексном подходе к формированию потребительских свойств хлебобулочных изделий путем использования микробных препаратов нового поколения для профилактики зараженности зерна пшеницы и тритикале плесневыми грибами и их токсинами на стадии проектирования потребительских свойств основного сырья; в теоретическом и экспериментальном обосновании способов регулирования потребительских свойств продуктов переработки зерна (муки, теста) и готовой продукции с учетом результатов оценки зараженности сырья и хлеба «картофельной болезнью»; путем использования препаратов растительного происхождения в качестве источников природных биологически активных веществ для повышения физиологической ценности и показателей безопасности новых хлебобулочных изделий.
Научная новизна работы. Научно обоснована и разработана концепция комплексного (интегрального) подхода к формированию качества хлебобулочных изделий путем использования микробных препаратов нового поколения для профилактики зараженности зерна пшеницы и тритикале плесневыми грибами и их токсинами, регулирования потребительских свойств продуктов переработки зерна (муки) и готовой продукции с учетом результатов оценки зараженности сырья «картофельной болезнью», а также за счет использования препаратов растительного происхождения в качестве источников природных биологически активных веществ для повышения физиологической ценности и показателей безопасности новых хлебобулочных изделий.
Обоснована и экспериментально подтверждена эффективность применения биопрепаратов нового поколения для обеспечения качества зерна пшеницы и тритикале, относящихся к категории «сырое» в процессе хранения.
Установлен механизм воздействия препаратов, полученных с использованием штаммов живых бактериальных и грибных культур различной стадии развития, основанный на взаимодействии входящих в его состав микроорганизмов с конкурентной микрофлорой зерна пшеницы с образованием фунгицидных и бактерицидных веществ, подавляющих патогенную микрофлору на поверхности зерна.
Получены данные, подтверждающие ингибирование развития микроорганизмов, вызывающих развитие картофельной болезни хлеба. Установлены факторы, способствующие формированию, сохранению и повышению пищевой ценности готовой продукции. Разработана методика диагностики картофельной болезни хлеба, позволяющая давать ее количественную оценку на ранних стадиях зараженности.
Установлено, что обработка зерна биопрепаратами, наряду с консервацией зерна, способствует улучшению технологических характеристик зерна, муки и качества хлеба.
На основе сравнительного анализа влияния способов внесения БАД «ФЭИС», «Колосок», «Томатная» на качество хлебобулочных изделий получены новые данные по оптимизации ряда звеньев технологического цикла, в том числе путем предварительной активации дрожжей, обеспечивающие увеличение подъемной силы, сокращение времени технологического процесса, увеличения сроков сохранения свежести хлебобулочных изделий, путем включения в питательную среду семян и выжимок томатов, а также ячменного солода, подготовленных новым способом.
Установлены зависимости органолептических, физико-химических, структурно-механических показателей полуфабрикатов и готовых изделий от количества и способа внесения растительных препаратов. Установлены оптимальные способы введения растительных препаратов в тесто - 5% БАД «Колосок» на стадии активации дрожжей; 1% БАД «Томатная» - в состав смеси с пшеничной мукой при приготовлении опары, оставшееся количество (1,5%) при замесе теста в виде суспензии; 3,5% БАД «ФЭИС» - в тесто в виде фосфолипидной эмульсии.
Показано положительное влияние комплекса сырьевых компонентов (пшеничная и тритикалевая мука, выработанная из зерна обработанного биопрепаратами, растительные препараты) на параметры технологического процесса и потребительские свойства хлебобулочных изделий. Установлено, что при потреблении 300 г в сутки разработанных видов хлеба суточная потребность в физиологически функциональных ингредиентах: фосфолипидах, пищевых волокнах, полиненасыщенных жирных кислотах, калии, магнии, фосфоре, железе, цинки, витаминах Е, РР, В6, С - удовлетворяется
на 10-90%.
Подтверждено физиологическое действие комплексного применения исследуемых БАД в составе разработанных продуктов на растущих белых крысах. Получены результаты биохимических анализов, положительная динамика массы тела, подтверждающие, что при употреблении разработанных изделий улучшаются показатели обмена веществ в организмах подопытных животных.
Установлена скорость метаболизма углеводов в организме человека, свидетельствующая о том, что разработанные сорта хлеба характеризуется средним значением гликемического индекса - от 63 до 66%.
Практическая значимость работы.
Обоснованы и экспериментально разработаны научно-практические подходы к формированию потребительских и физиологических свойств хлебобулочных изделий с использованием биопрепаратов «Батан» и «Дизофунгин плюс» на стадии послеуборочной обработки зерна пшеницы и тритикале
На основе результатов проведенных маркетинговых исследований потребительских мотиваций и предпочтений при выборе хлебобулочных изделий научно обоснованы методологические приемы формирования потребительских и физиологических свойств, а также продвижения созданных хлебобулочных изделий на рынке продуктов повышенной пищевой ценности.
Предложена к практическому применению рациональная технология обработки зерна пшеницы и тритикале препаратами микробного происхождения. Определены оптимальные дозировки препаратов микробного происхождения для обработки зерна пшеницы и тритикале повышенной влажности, гарантирующие сохранение качества
Результаты маркетинговых исследований и мониторинга пищевого статуса, выявленные предпочтения и потребительские мотивации, положены в основу рецептур и технологий производства хлебобулочных изделий с повышенной пищевой и физиологической ценностью. Разработаны и внедрены на ООО «Пашковский хлебозавод», ООО «Комбинат кооперативной промышленности», ООО «Каро», ПК «Заготпром», в Родниковском сельпо Краснодарского края комплекты технической документации (технические условия, рецептуры, техническое описание и технологические инструкции) на производство новых хлебобулочных изделий «Солнце Кубани» ТУ 9116-001-41958169-2009,«Раздолье» ТУ 9116-003-41958169-2009, «Успех» ТУ 9116-002-41958169-2009, а также рекомендации по регулированию технологических показателей продуктов переработки зерна (муки, теста) и готовой продукции с использованием препаратов микробного и растительного происхождения и совершенствованию технологий хлебобулочных изделий.
Научные результаты диссертационной работы используются в учебном процессе при чтении лекций, проведении лабораторных занятий и практических работ по дисциплинам: «Технология хлебобулочных изделий», «Пищевая химия», «Химия биологически активных веществ», «Товароведение и экспертиза однородных групп товаров».
Личное участие автора в работах. Представленная работа является обобщением научных исследований, проведенных с 1999 по 2012 годы лично автором или при его непосредственном участии в руководстве диссертационных работ, защищенных Деренковой И.А., Шубиной Л.Н. Автор принимал непосредственное участие на всех этапах: обосновании актуальности исследований по теме диссертации; формировании научной концепции; планировании и постановке эксперимента; разработке методик исследований, анализе, обобщении, математической обработке результатов исследований; проведении производственных испытаний; разработке нормативной документации.
Обоснованность и достоверность диссертационной работы. Научные положения, решения, выводы и рекомендации основаны на выдвинутой в работе научной концепции, анализе теоретических и практических аспектов изучаемой проблемы, подтверждаются значительным объемом проведенных экспериментальных работ с использованием стандартных и специальных методов исследования, современных методов расчета статистической достоверности результатов измерений, согласованностью результатов исследований с современными тенденциями пищевой технологии, положениями науки о питании, подтверждаются апробациями, производственными опытами и результатами практических внедрений.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены:
- на всероссийских научно-практических конференциях: «Пищевые технологии» (Казань, 2007); «Агропромышленный комплекс и актуальные проблемы экономики регионов» (Майкоп, 2007); «Региональный рынок потребительских товаров: особенности и перспективы развития, формирования конкуренции, качество и безопасность товаров и услуг» (Тюмень, 2011); «Развитие инновационного потенциала научных исследований кооперативного сектора экономики» (Москва, 2012);
- на международных научно-теоретических и научно-практических конференциях: «Техника и технология пищевых производств» (Могилёв, 2000); «Социальное здоровье нации и будущее национальной медицины» (Белгород, 2006); «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства» (Челябинск, 2007); «Хлебобулочные кондитерские и макаронные изделия XXI века» (Краснодар, 2009,2010, 2011); «Пути повышения эффективности экономической и социальной деятельности кооперативных организаций» (Краснодар, 2009, 2010, 2011); «Кооперация России: приоритеты развития» (Москва, 2009); «Управление торговлей: теория, практика, инновации» (Ярославль – Москва, 2011);
- на международном научно - техническом семинаре «Экологическая безопасность регионов России» (Пенза, 2000).
Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 66 работ, в том числе 6 монографий, 19 научных статей, в том числе 15 статей в журналах, рекомендуемых ВАК, 14 статей в материалах и сборниках конференций, и получено 25 патентов РФ на изобретения. Под научным руководством диссертанта выполнены и защищены кандидатские диссертации Шубиной Л.Н. (2009),
Деренковой И.А. (2009).
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 388 страницах компьютерного текста, включает 58 таблиц, 53 рисунков, 5 приложений, состоит из введения, 6 глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Список использованной литературы включает 450 наименований, из них 79 – иностранных авторов.
