Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор 6
1.1 Причины развития железодефицитной анемии 6
1.2 Биохимический состав, пищевые и целебные свойства столовой свеклы 16
1.3 Современные тенденции в создании функциональных продуктов для профилактики железодефицитной анемии 22
1.4 Рецептуры продуктов питания с использованием ботвы свеклы 24
2 Объекты и методы исследования 28
2.1 Объекты исследования 28
2.2 Методы исследования физико-химических характеристик 28
2.3 Методы исследования санитарно-гигиенических характеристик и показателей безопасности 33
2.4 Методы проведения маркетинговых исследований 35
2.5 Методы изучения реологических характеристик фаршей 36
3 Изучение возможности комплексного использования столовой свеклы в рецептурах специализированных продуктов питания 39
3.1 Исследование биометрических характеристик столовой свеклы сортов, районированных в Краснодарском крае 39
3.2 Определение химического состава и энергетической ценности столовой свеклы 42
3.3 Определение отходов и потерь ботвы столовой свеклы при механической и тепловой обработках 55
4 Разработка рецептур кулинарных изделий с добавлением ботвы свеклы 57
4.1 Изучение предпочтений потребителей 57
4.2 Определение оптимального количества ботвы свеклы в фаршевых изделиях 61
4.3 Разработка рецептур фаршевых изделий с ботвой свеклы 68
4.4 Разработка технологии фаршевых изделий 70
4.5 Разработка рецептур икры овощной 74
4.6 Разработка технологии икры овощной 77
5 Изучение потребительских свойств разработанных кулинарных изделий 81
5.1 Исследование пищевой ценности кулинарных изделий 81
5.2 Изучение показатели безопасности 83
5.3 Расчет экономической эффективности 85
Выводы 90
Список литературных источников 92
Приложение А - Акты апробации
Приложение Б - Дегустационные листы
Приложение В - Протокол испытаний безопасности ботвы
Приложение Г - Протокол испытаний безопасности кулинарных изделий
Приложение Д - Технико-технологические карты
- Биохимический состав, пищевые и целебные свойства столовой свеклы
- Определение химического состава и энергетической ценности столовой свеклы
- Определение оптимального количества ботвы свеклы в фаршевых изделиях
- Расчет экономической эффективности
Введение к работе
1.1 Актуальность работы. Железодефицитная анемия - широко распространенное патологическое состояние, характеризующееся снижением количества микроэлемента - железа в организме человека, при котором нарушается синтез гема, а также белков, содержащих ионы железа. Причиной дефицита такого элемента является нарушение его баланса в организме, а именно, преобладание расходования над поступлением, наблюдаемое при различных физиологических состояниях или заболеваниях. Дефицит микроэлемента железа алиментарного происхождения развивается у детей и взрослых при недостаточном его содержании в пищевом рационе.
Учитывая это, важнейшая роль в профилактике железодефицитных состояний отводится адекватному питанию, с достаточным содержанием в рационе продуктов, богатых ионами железа, а также витамином С, фолиевой кислотой, кобальтом, медью, цинком - веществами, способствующими лучшему его усвоению.
Корнеплод столовой свеклы традиционно используется в профилактическом и лечебном питании, благодаря наличию в своем составе ценных микронутриентов. Известно также, что и ботва свеклы обладает лечебными свойствами, однако в современных источниках научно- технической литературы отсутствуют сведения о ботве столовой свеклы, как сырья для использования в питании, то есть не показаны оптимальные сроки ее сбора, требования к массе и размерам листа, данные о химическом составе, отходах и потерях при кулинарной обработке.
В связи с этим, изучение возможностей комплексного использования столовой свеклы в рецептурах кулинарных изделий для профилактики железодефицитных состояний представляет теоретический и практический интерес.
Актуальность данной тематики подтверждена соответствием НИР кафедры технологии и организации питания КубГТУ «Совершенствование технологии продуктов детского, функционального и общественного питания» (№ 01.2007.00872).
-
Цель работы. Целью работы является комплексное использование столовой свеклы в специализированных продуктах питания для профилактики железодефицитной анемии и оценка их потребительских свойств.
-
Задачи исследования. В соответствии с целью исследования решали следующие задачи:
-
провести анализ и систематизировать научно-техническую литературу и патентную информацию по теме исследования;
-
исследовать биометрические характеристики столовой свеклы современных сортов, районированных в Краснодарском крае;
-
провести сравнительную оценку химического состава различных частей свеклы (корнеплодов, листьев и черешков) с целью обоснования выбора ботанического сорта для использования в производстве продуктов питания специализированного назначения;
-
определить отходы и потери ботвы свеклы при механической и тепловой обработках;
-
разработать рецептуры и технологию кулинарных изделий с добавлением ботвы свеклы;
-
исследовать потребительские свойства разработанных кулинарных изделий;
-
разработать технологическую документацию на производство кулинарных изделий и оценить экономическую эффективность от внедрения рецептур и технологии разработанных изделий.
-
Научная новизна. Впервые получены сведения о биометрических характеристиках современных сортов столовой свеклы, районированной в Краснодарском крае; установлены закономерности накопления макро- и микронутриентов в ее различных анатомических частях (корнеплодах, листьях и черешках) в процессе роста. Доказано, что содержание микроэлементов таких, как железо, кобальт, марганец, медь, цинк, а также витаминов С и фолиевой кислоты, способствующих кроветворению, в ботве столовой свеклы изучаемых сортов выше, чем в ее корнеплодах.
Впервые сформулированы требования к ботве свеклы, как сырью для использования в кулинарной продукции. Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены эффективность и целесообразность использования ботвы столовой свеклы в рецептурах кулинарных изделий специализированного назначения для профилактики железодефицитных состояний.
-
Практическая значимость. Установлены отходы и потери ботвы свеклы при механической и тепловой обработках. Разработаны рецептуры кулинарных изделий с добавлением ботвы свеклы, технологические схемы их производства. Разработаны технико-технологические карты на производство кулинарных изделий с добавлением ботвы столовой свеклы.
Результаты работы прошли апробацию в МУП «Комбинат школьного питания № 1» г. Краснодара.
-
Реализация результатов исследования. Разработанные рецептуры и технологические режимы производства кулинарных изделий специализированного назначения для профилактики железодефицитной анемии приняты к освоению в условиях МУП «Комбинат школьного питания № 1» г. Краснодара в III квартале 2013 года.
-
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на: Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (г. Казань, 2010 г.); Международной научно-практической конференции «Техника и технология пищевых производств» (г. Могилев, 2011 г.); Международной научно -практической конференции «Инновационные технологии в производстве, науке и образовании» (г. Грозный, 2010 г.); I Международной научно - практической конференции «Инновационные технологии в пищевой и перерабатывающей промышленности» (г. Краснодар, 2012 г.).
-
Публикации. По результатам исследований опубликовано 8 работ, в том числе 4 статьи в журналах рекомендованных ВАК при Минобрнауки РФ, 4 тезиса.
1.9 Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора источников информации, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложений. Основная часть работы изложена на 125 страницах компьютерного текста, содержит 22 таблицы и 20 рисунков. Список литературы включает 125 источников, в том числе 27 - зарубежных авторов.
Биохимический состав, пищевые и целебные свойства столовой свеклы
Корнеплод столовой свеклы традиционно используется в профилактическом и лечебном питании благодаря наличию в своем составе ценных нутриентов.
Свекла столовая - двулетнее корнеплодное растение семейства (Chenopodiaceae) Маревые (Лебедовые). Свекла столовая - близкий родственник свеклы листовой, сахарной, кормовой. В первый год жизни образуется листовая розетка и корнеплод, на второй- цветочная стрелка (цветонос), свекла зацветает, дает семена.
В нашей стране выращивают более 80 видов овощных культур и к самому распространенному из них можно отнести обыкновенную корнеплодную свеклу, которая включает три группы разновидностей: столовая, кормовая и сахарная [69].
Овощная красная столовая свекла распространена на всей территории Краснодарского края. Среди сортов преобладают такие как Бордо 237, Донская плоская, Цилиндра, Детройт, Зеленолистная 42, Ленинградская округлая 221/17 [71, 72].
Столовая свекла ценится за вкусовые и целебные свойства и уникальна по содержанию биологически и физиологически активных веществ. В корнеплодах свеклы содержится 14 % углеводов, среди них сахароза (около 6 %), пектиновые вещества (1,1 %), клетчатка (0,9 %) и в меньших количествах - глюкоза и фруктоза.
Кислотность корнеплодов невысокая. Органические кислоты представлены преимущественно щавелевой, других кислот - яблочной и лимонной - содержится значительно меньше [73].
Свекла - поливитаминное растение. В корнеплодах содержатся витамины Bi, В2, В6, каротин, витамин РР, фолиевая кислота, аскорбиновая кислота, вещества обладающие Р-витаминной активностью, в листьях -аскорбиновая кислота, каротин.
Азотистые вещества столовой свеклы включают белковый азот, составляющий половину всех белковых и небелковых веществ: ксантина, гипоксантина, аденина, глютаминовой кислоты, аргинина, аспарагина, аммиака и солей азотной кислоты. В свекле находится также 0,02-0,14 % бетанина, который является источником холина, предотвращающего жировое перерождение печени и оказывающего противосклеротическое действие. Ацетилхолин играет большую роль в проведении нервных импульсов к тканям и органам. Бетаин способствует усвоению белков, снижению кровяного давления, регулирует обмен жиров и, что особенно важно, тормозит развитие атеросклероза, ожирения. Имеются сведения, что бетанин способен тормозить развитие некоторых опухолей [74, 75, 76].
По содержанию незаменимых аминокислот свекла превосходит многие овощи. Лизин тесно связан с процессами кроветворения, с синтезом алкалоидов в организме человека. При его участии происходит отложение кальция в костях. Валин входит в состав белков, участвует в биосинтезе пантотеновой кислоты и других биологически активных веществ в организме. Лейцин и изолейцин входят в состав почти всех белков, участвуют в биосинтезе стероидов и холестерина. Фенилаланин - незаменимая аминокислота, участвует во многих биохимических процессах в организме, входит в состав почти всех белков. Столовая свекла имеет высокую питательную ценность, низкую калорийность (41 ккал на 100 г свеклы), хорошие лечебные и органолептические свойства. Высокую питательную ценность этой культуры обуславливают содержащиеся в большом количестве минеральные соли и аминокислоты. Свекла влияет на подкисление организма благодаря преобладанию калийных солей над натриевыми, способствует процессу кроветворения, поэтому ее рекомендуют употреблять при различных диетах.
Свекла богата соединениями калия и магния, благодаря чему она является весьма полезной в профилактике и лечении гипертонической болезни, атеросклероза и других заболеваний сердечно-сосудистой системы. По наличию фосфора и калия занимает одно из первых мест среди овощей. Калий активизирует многие ферменты в организме человека и обладает мочегонным действием. В состав золы также входят кальций, магний, железо, алюминий, сера, хлор, кремний. Магний регулирует фосфорный обмен, снижает кровяное давление и участвует в выведении холестерина из кишечника. Зола имеет щелочной характер. Среди микроэлементов обращает на себя внимание высокое содержание железа, а также меди, что определяет эффективность применения свеклы как средства, благоприятствующего процессу кроветворения. По содержанию железа свекла не имеет себе равных среди овощных и плодово-ягодных культур (кроме чеснока). Богата она также марганцем. Из других микроэлементов следует отметить наличие ванадия, бора, кобальта, лития, молибдена, рубидия, фтора, цинка, причем по содержанию последнего свекла также превосходит количество его в других овощах и плодах
Для свеклы столовой характерна средняя антиоксидантная способность (благодаря наличию в ее составе селена). Селен - антиканцерогенный фактор, он особенно важен для организма. Снижение уровня селена в крови человека приводит к нарушению иммунной системы. Доказано, что возникновение инфарктов, инсультов и онкологических заболеваний прямо коррелирует с дефицитом селена в организме [76, 77, 79]. С давних времен человек использовал целебные свойства свеклы. Так, отец медицины Гиппократ еще 2000 лет назад применял для лечения больных свеклу более чем в 10 рецептах для лечения различных заболеваний [80].
Свекла в сыром и вареном виде благотворно влияет на деятельность сердечно-сосудистой системы, улучшает жировой обмен, работу печени и кишечника. Свекольный сок способствует образованию красных кровяных телец и в качестве лечебно-профилактического средства его рекомендуют пожилым людям, эффективен он и при простудных заболеваниях. Свекла полезна при анемии, истощении, упадке сил после перенесенных тяжелых заболеваний. Свекла должна регулярно включаться в рацион лиц, страдающих заболеваниями печени.
Содержащиеся в корнеплодах клетчатка и органические кислоты усиливают перистальтику кишечника, поэтому при хронических запорах рекомендуется есть натощак 100-150 г вареной свеклы. При упорных запорах делают клизмы из свекольного сока. Свекла препятствует всасыванию и ускоряет выведение из кишечника многих токсических веществ, солей тяжелых металлов, в том числе и радиоактивных элементов. Ее рекомендуют широко употреблять в пищу людям, работающим с радиоизотопами или проживающим на территориях, загрязненных радионуклидами. В свекле содержится значительное количество йода. В связи с этим она полезна лицам с пониженной функцией щитовидной железы, больным атеросклерозом. Йода, содержащегося в стакане свекольного сока, достаточно для того, чтобы защитить организм от воздействия радиоизотопов йода, которые образуются при авариях на ядерных реакторах.
Свежеприготовленную кашицу из корнеплодов и листьев свеклы используют для лечения абсцессов, панарициев, гнойных ран.
Свежий или пастеризованный свекольный сок рекомендуют для больных диабетом. Положительное влияние этот сок оказывает при послестрессовых или ослабленных состояниях организма, а также хорошо воздействует на пищеварение. Отмечается антибактериальное действие сока. Благодаря высокому содержанию солей калия свекольный сок обладает диуретическим действием и способствует выведению из организма воды и многих шлаков. Свекла является продуктом, в котором кальций и фосфор находятся в наиболее благоприятном для усвоения сочетании. Свекольный сок обладает Р-витаминной активностью.
Свекольный сок имеет яркий цвет благодаря наличию красящих веществ: красно-фиолетового пигмента бетанина и желтого пигмента. Пигмент столовой свеклы отличается от красящихся веществ других овощей и плодов устойчивостью к азотной кислоте, а также обладает хорошей растворимостью в воде и не растворимостью в органических растворителях, кроме этилового и метилового спиртов. Красящие вещества свеклы повышают прочность кровеносных капилляров, понижают кровяное давление и расслабляют спазмы сосудов. Эти свойства присущи лишь красным пигментам, тогда как желтые красящие вещества ими не обладают [76, 77, 78].
Из ароматических веществ выделено терпеноподобное соединение с запахом почвы и идентифицировано как геозмин, который образован в почве организмами, принадлежащими к Actiromycetes. Учитывая питательные, физиологические и вкусовые качества столовой свеклы, используют сок свеклы, сушеную свеклу, порошки, красители в жидком пастообразном виде.
Определение химического состава и энергетической ценности столовой свеклы
Изучение биометрических показателей свеклы и её органолептическая оценка позволили установить оптимальные сроки сбора ботвы для использования в рецептурах кулинарных изделий. Следующим этапом исследований является изучение химического состава корнеплода, листа и черешка свеклы в зависимости от сроков созревания. Определено содержание белков, жиров, углеводов, рассчитана энергетическая ценность.
На рисунках 3, 4, 5 показано изменение этих показателей в различных анатомических частях столовой свеклы сорта «Детройт».
Установлено, что в процессе созревания свеклы увеличивается содержание углеводов в корнеплоде и листьях свеклы, остальные показатели практически не изменяются.
Сравнение изучаемых сортов свеклы по содержанию белков, углеводов приведено на рисунках 6, 7. Энергетическая ценность - на рисунке 8.
Сорт «Цилиндра» имеет наибольшую пищевую ценность. В черешке этого сорта содержится 2,5 % белка, количество углеводов в листьях достигает 15 %. В сорте «Бордо 237» белков больше всего содержится в листьях 1,7 %, углеводов в черешке - 8,6 %.
В результате исследований установлено, что ботва столовой свеклы более ценная по количеству углеводов и белков в сравнении с корнеплодом. Из приведенных данных видно, что содержание белка наибольшее в черешках столовой свеклы всех изучаемых сортов и составляет от 1,6 % в сорте «Бордо 237» до 2,5 % в сорте «Цилиндра», углеводов больше всего в листьях столовой свеклы и составляет от 8,4 до 15 %. В каждой отобранной партии определяли также содержание компонентов, которые влияют на процесс кроветворения: Fe, Со, Си, Zn.
На рисунках 9, 10, 11 приведены данные по накоплению железа в различных частях свеклы исследованных сортов. Установлено, что в черешках содержание железа выше, чем в листьях и корнеплодах. Наибольшее его количество определено в сорте «Цилиндра». В корнеплодах свеклы исследованных сортов содержание железа меньше, чем в листьях и черешках.
На рисунках приведено накопление железа в корнеплодах, листьях и черешках свеклы всех сортов. Видно, что в черешках содержание железа выше, чем в листьях или корнеплодах, наибольшее количество его накапливается в сорте «Цилиндра» - от 2 до 2,5 мг в 100 граммах. Содержание железа в листьях в процессе роста значительно не изменяется и составляет в среднем от 1,0 до 1,3 мг. В корнеплодах свеклы всех изучаемых сортов содержание железа меньше, чем в листьях и черешках и колеблется от 0,7 до 0,9 мг в 100 граммах образца.
Анализируя накопление железа в корнеплоде, листьях и черешках свеклы видно, что наибольшее количество его содержится в черешках, затем в листьях и корнеплодах свеклы изучаемых сортов. Количество железа в черешках свеклы «Цилиндра» составляет от 2 до 2,5 мг, в сорте «Детройт» - от 2 до 2,25 мг, и от 1,1 мг до 1,4 в сорте - «Бордо 237».
Анализируя содержание железа в свекле, можно сделать вывод, что наибольшее количество его за изучаемый период накапливается в сорте «Цилиндра» - от 2 до 2,5 мг.
В таблице 6 приведено содержание остальных микроэлементов в исследованных образцах свеклы [117].
Из полученных данных видно, что содержание микроэлементов в ботве свеклы выше, чем в корнеплодах. Это подтверждает перспективность ее использования в рецептурах специализированных продуктов питания.
Сравнение содержания микронутриентов в 100 г образцов свеклы с адекватным уровнем потребления для взрослого населения приведено в таблице 7.
Известно, что железо усваивается в присутствии витамина С, который окисляет двухвалентное железо до трехвалентного. Данные по накоплению витамина С в ботве и корнеплодах исследованных сортов свеклы представлены на рисунке 12.
Из приведенных на рисунке данных видно, что в листьях и черешках содержание витамина С выше, чем в корнеплодах.
Витамин С улучшает также способность организма усваивать кальций и железо, выводить токсичные свинец и ртуть [118]. Кроме этого, значительное содержание витамина С в ботве столовой свеклы придает сырью антиоксидантные свойства
Установлено что железодефицитная анемия может развиваться и при достаточном потреблении железа. Для синтеза гемоглобина необходима фолиевая кислота, которая в организме человека не синтезируется. На рисунке 13 приведено содержание фолиевой кислоты в различных сортах столовой свеклы.
Из приведенных на рисунке данных видно, что в листьях и черешках содержание фолиевой кислоты выше, чем в корнеплодах.
Определение оптимального количества ботвы свеклы в фаршевых изделиях
В качестве основного компонента использовали сырье животного происхождения - говядину, печень говяжью и рыбу (горбуша). Выбор приведенного сырья обоснован наличием в его составе железа в легкоусвояемой форме и цветом, маскирующим добавление в рецептуры изделий окрашенной ботвы свеклы, что является определяющим фактором при разработке кулинарной продукции для профилактики железодефицитной анемии с высокими потребительскими свойствами. Выполненные ранее исследования с использованием мяса птицы и мышечной ткани рыбы белого цвета в рецептурах кулинарных изделий с ботвой столовой свеклы показали их низкую органолептическую оценку.
Предварительно были разработаны модельные композиции на основе фаршей из мяса говядины, говяжьей печени, рыбы и ботвы свеклы, добавляемой к ним в количестве от 10 до 35 %. В качестве контроля использовали образцы без ботвы.
При использовании фаршей с добавлением ботвы свеклы представляет интерес изучение реологических, органолептических свойств готового фарша и увеличение содержания в них микронутриентов, влияющих на процесс кроветворения в организме человека.
Для выбора оптимального количества ботвы столовой свеклы в фаршах определяли предельное напряжение сдвига фаршевых систем, таблицы 10, 11 и 12.
Графики предельного напряжения фаршевых систем приведены в приложении Ж
Из приведенных в таблице данных видно, что добавление к фаршам ботвы свеклы в количестве 10, 15, 20, 25, и 30 % приводит к уменьшению значения предельного напряжения сдвига в пределах, соответствующих требованиям, предъявляемым к сохранению формы фаршевых изделий из говядины и рыбы. Фаршевые массы на основе сырой печени, ввиду высокой текучести и низких значений предельного напряжения сдвига, целесообразно использовать для производства блюд, исключающих формование (суфле, запеканки).
В результате проведенной органолептической оценки установлено, что при добавлении в фарши из говядины и из говяжьей печени от 15 до 25 % ботвы столовой свеклы консистенция, внешний вид изделия соответствуют контрольному образцу. Аналогичные данные получены при добавлении в фарш из горбуши ботвы столовой свеклы в количестве 15 %.
Пищевая ценность фарша из говядины с добавлением ботвы столовой свеклы приведена в таблице 13.
Пищевая ценность фарша из говяжьей печени с добавлением ботвы столовой свеклы приведена в таблице 14.
Пищевая ценность фарша из горбуши с добавлением ботвы столовой свеклы приведена в таблице 15.
Из приведенных в таблицах данных видно, что при увеличении содержания ботвы столовой свеклы в составе фаршей пищевая ценность композиции увеличивается. Изучение предельного напряжения сдвига, органолептической оценки и пищевой ценности фаршевых систем показало, что добавление в фарши из говядины и из говяжьей печени от 15 до 25 % ботвы столовой свеклы является оптимальным по совокупности показателей. Аналогичные данные получены при добавлении в фарш из горбуши ботвы столовой свеклы в количестве 15 %.
Расчет экономической эффективности
На основании результатов комплекса исследований определена возможность использования ботвы столовой свеклы в качестве рецептурного компонента, позволяющая получить продукцию, обладающую высокими органолептическими показателями качества, профилактическими свойствами, а также расширить ассортимент кулинарных изделий.
Разработанные рецептуры по производству кулинарных изделий с ботвой столовой свеклы рекомендованы к внедрению в 2013 году в МУП «Комбинат школьного питания № 1» города Краснодара.
Исходные данные для расчета экономической эффективности от реализации кулинарных изделий профилактического назначения с ботвой столовой свеклы были взяты в МУП «Комбинат школьного питания №1» города Краснодара по ценам, сложившимся на 25.12.12 г.
В таблицах 20 и 21 приведены расчеты затрат на основное и вспомогательное сырье для производства 100 порций кулинарных изделий с ботвой столовой свеклы, полученных по разработанным рецептурам.
Расчет товарооборота при производстве специализированных продуктов приготовленных по разработанным рецептурам, представлен в таблице 22.
Чистый валовой доход ЧД, тыс. р., представляет разницу между валовым доходом и налогом на добавленную стоимость.
ЧД = ВД-НДС, (7)
где НДС - налог на добавленную стоимость, тыс. р.
Валовая (балансовая) прибыль ПБ, тыс. р., представляет разницу между чистым валовым доходом предприятия и издержками производства и обращения.
ПБ = ЧД-ИО, (8)
где ИО - издержки производства и обращения, тыс. р.
Рассчитав все необходимые показатели, экономический эффект от реализации специализированных продуктов питания составит 4802,4 тыс. рублей при указанном в таблице 22 объеме производства.
Таким образом, выполненные экспериментальные исследования и экономические расчеты показывают, что разработанные изделия с ботвой свеклы имеют не только пищевую ценность и являются продуктами специализированного назначения для профилактики ЖДА, но также их производство является экономически выгодным.
