Содержание к диссертации
стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ И ПРАКТИЧЕСКАЯ НЕОБХОДИМОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КРАСИТЕЛЕЙ ИЗ ДОСТУПНЫХ ПОЛЕЗНЫХ РАСТЕНИЙ В ТЕХНОЛОГИИ
ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ 10
Современное состояние обеспечения населения продуктами питания 10
Роль пищевых добавок в технологии продуктов питания. Пищевые красители 12
Некоторые аспекты оценки экологической безопасности продуктов питания 16
Достижения науки и практики в области производства натуральных пищевых красителей 21
Доступные полезные растения Западной Сибири как источник красящих веществ для пищевой промышленности и общественного питания 32
Вторичные сырьевые ресурсы и безотходные технологии их переработки 49
Концепция целенаправленного использования безопасных для здоровья человека биологически активных компонентов (красящих веществ) из доступного растительного сырья в технологии продуктов питания 50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
ГЛАВА 2 ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА, ОБЪЕКТЫ И
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 58
Постановка эксперимента и схема проведения исследований 58
Объекты исследования и организация проведения эксперимента 60
Методы исследования 62 ГЛАВА 3 ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НОВЫХ ПИЩЕВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ 68
3.1 Исследование полезных растений как сырья для производства пищевых
красителей 68
3.1.1 Исследование состава зелени петрушки сушеной 68
Оценка зелени петрушки сушеной по показателям безопасности 70
Исследование состава зелени кукурузы сушеной 72
Оценка зелени кукурузы сушеной по показателям безопасности 75
Исследование состава жома тыквы сушеного 77
Оценка жома тыквы сушеного по показателям безопасности 80
Исследование состава корня ревеня сушеного 82
3.1.8 Оценка корня ревеня сушеного по показателям безопасности 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
ГЛАВА 4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИИ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ
КРАСЯЩИХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ДОСТУПНЫХ ВИДОВ
РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ 87
4.1 Особенности экстрагирования при извлечении целевого компонента из
растительного сырья 87
4.2 Разработка технологии экстрагирования красящих веществ из доступного
растительного сырья 92
Из зелени петрушки сушеной 92
Из зелени кукурузы сушеной 100
Из жома тыквы сушеного 108
Из корня ревеня сушеного 113
4.3 Разработка компьютерных моделей концентрирования красящих веществ
из доступного растительного сырья 123
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 143
ГЛАВА 5 КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ
КРАСЯЩИХ ЭКСТРАКТОВ 145
5.1 Исследование состава и свойств красящих экстрактов 145
Из зелени петрушки сушеной «Эликсир» 145
Из зелени кукурузы сушеной «Изумруд» 148
Из жома тыквы «Золотой» и «Медный» 152 5 Л .4 Из корня ревеня сушеного «Флора» 155
5.2 Исследование красящих экстрактов по показателям безопасности 164
5.3 Оценка токсичности экстрактов «Эликсир», «Изумруд», «Золотой»,
«Медный», «Флора» 173
5.4 Изучение влияния различных температурных и временных режимов хранения
на содержание красящих веществ в экстрактах «Эликсир», «Изумруд»,
«Золотой», «Медный», «Флора» 178
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 187
ГЛАВА 6 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
КРАСЯЩИХ ЭКСТРАКТОВ В ТЕХНОЛОГИИ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ 188
6.1 Теоретическое обоснование использования красящих экстрактов в технологии
продуктов питания 188
Закусочный майонез с экстрактом «Эликсир» 190
Использование выжимок петрушки в качестве эмульгатора в производстве майонеза 202
Закусочное масло сливочное с наполнителем 210
Вафли с экстрактом «Изумруд» 221
Крем сливочный с экстрактом «Изумруд» 232
Кремы сливочные с экстрактами «Золотой» и «Медный» 242
Карамель леденцовая с экстрактом «Флора» 258
Желе рыбное с экстрактом «Флора» 266
6.10 Методы контроля красящих веществ в сырье, экстрактах и продуктах
питания 279
6.11 Маркетинговые исследования потенциального рынка потребителей новых
видов продуктов питания 280
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 286
ВЫВОДЫ 290
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 292
ПРИЛОЖЕНИЯ 318
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в РФ перед наукой, всеми отраслями АПК стоит задача удовлетворения физиологических потребностей населения высококачественными, биологически полноценными и экологически безопасными продуктами питания.
Основные принципы обеспечения условий безопасного питания для населения нашей страны обозначены в ряде законодательных актов, в том числе в «Концепции государственной политики в области здорового питания населения России до 2005г.», Федеральных законах РФ «О качестве и безопасности пищевых продуктов», «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения».
Разработка технологий продуктов питания, способных усилить биологическую активность пищевых добавок, обеспечивающих профилактическое действие при различных заболеваниях, очень актуальна и имеет широкую перспективу.
Важная роль в решении этой проблемы принадлежит пищевым красителям, так как цвет, внешний вид продукта наряду с вкусовыми характеристиками являются основными показателями его качества.
Необходимо отметить, что натуральные пищевые красители практически не находят применения, так как синтетические из-за дешевизны вытеснили их на рынке пищевых технологий.
Вместе с тем фундаментальные медико-биологические исследования, проводимые во многих странах мира, показывают связь роста различных заболеваний с изменением состава пищи, в том числе использованием синтетических красителей. Исследования в области токсикологии их и выявление среди них опасных для человеческого организма позволяют сделать вывод об ограничении их использования. С другой стороны, результаты клинических испытаний свидетельствуют о целесообразности применения натуральных пищевых красителей в производстве продуктов питания высокого качества,
Теоретико-методологические аспекты и основы практической реализации производства натуральных пищевых красителей представлены в работах В.В. Андреева, А.Р. Ветчинкина, М.Н. Запрометова, Б.В. Кафки, О.А. Сухомлиновой, О.А. Харламовой, С.Д. Штейнбока, Ф. Майера, G. Britton, A. Stoll, Е. Wiedemann и других отечественных и зарубежных авторов.
В то же время производство натуральных пищевых красителей в России практически отсутствует. Имеющиеся немногочисленные разработки по технологии экстрагирования натуральных красящих веществ нуждаются в теоретическом обосновании и обобщении. Отрывочны сведения об условиях и продолжительности их хранения, влияющих на содержание красящих веществ, как в пищевых красителях, так и в продуктах, в которые они введены. Недостаточно уделяется внимания токсикологической оценке природных пищевых красителей.
В доступной нам литературе мы не нашли адекватного методического освещения вопросов, касающихся получения и применения в пищевой промышленности и общественном питании красящих веществ из экстрактов таких сушеных растений как зелень петрушки и кукурузы, жом тыквы и корень ревеня.
Для решения этих проблем необходима разработка теоретико-прикладных аспектов обоснованных, экологически безопасных, безотходных технологий экстрагирования красящих веществ из природного сырья и путей их использования в производстве высококачественных продуктов питания отечественного происхождения.
Представляется целесообразным изучить возможности использования доступных полезных растений Западной Сибири, химический состав и потребительские свойства которых хорошо изучены, для получения из них натуральных пищевых красителей,
В связи с этим следует пересмотреть концепцию производства высококачественных продуктов питания с пищевыми красителями отечественного происхождения, которая должна включать в себя поиск рациональных технологий экстрагирования красящих веществ из природного доступного сырья, наиболее полное использование его ценных компонентов, выпуск экологически чистой готовой продукции.
Научный и практический интерес представляет разработка теоретически обоснованных способов получения безопасных натуральных красителей из доступного растительного сырья и применения их в производстве новых видов продуктов питания.
Вышеизложенное указывает на актуальность и важность поставленной проблемы. Ее реализация позволит развить стратегическое направление пищевой промышленности и общественного питания - использование в производстве новых видов продуктов питания экологически чистых натуральных красителей.
Рабочей гипотезой является теоретическая возможность выделения методами экстракции красящих веществ из доступного растительного сырья, разработка математических моделей получения красящих экстрактов, позволяющих учитывать влияние технологических факторов, использование их в технологии производства новых видов экологически чистых натуральных продуктов питания.
Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка концепции, теоретико-методологическое и экспериментальное обоснование создания технологии производства красящих экстрактов из растительного сырья, разработка щадящих условий их получения с исключением из технологического процесса потенциально опасных непищевых веществ для получения новых видов экологически чистых натуральных продуктов питания.
Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:
проанализировать современное состояние достижений науки и практики в области технологии получения производства натуральных пищевых красителей и обосновать пути рационального использования доступных полезных растений в их производстве;
исследовать состав и потребительские свойства доступного растительного сырья для научно обоснованного использования его в производстве красящих экстрактов для новых видов продуктов питания;
разработать концепцию целенаправленного использования красящих веществ доступного растительного сырья в технологии производства новых видов экологически чистых натуральных продуктов питания на основании теоретического анализа;
разработать компьютерные модели процессов концентрирования красящих веществ из доступного растительного сырья и провести оптимизацию параметров математических моделей, научно обосновать технологии получения красящих экстрактов;
исследовать состав и потребительские свойства экстрактов, провести их качественную идентификацию и количественное определение красящих веществ;
определить экспериментально, обобщить и математически описать зависимости: содержания красящих веществ в экстрактах от концентрации растворителя, продолжительности экстрагирования; содержания красящих веществ в экстрактах от температуры, давления, времени концентрирования;
исследовать экстракты по показателям безопасности и провести их испытания на токсичность и аллергенные свойства;
изучить влияние временных и температурных режимов на содержание красящих веществ в экстрактах, их изменения при хранении;
разработать технологические регламенты, нормативную документацию (НД) по производству новых видов пищевых красящих экстрактов;
обосновать выбор продуктов для придания им цвета и разработать технологии производства новых натуральных продуктов питания с использованием красящих экстрактов;
- оценить изменение комплекса потребительских свойств новых видов продуктов питания,
выработанных с добавлением натуральных красящих экстрактов, в процессе хранения при
различных температурных и временных режимах;
провести статистическую оценку качества новых видов продуктов питания;
разработать технологические регламенты, нормативную документацию (НД) по производству новых натуральных продуктов питания с использованием красящих экстрактов;
- провести маркетинговые исследования потенциального рынка потребителей новых видов
продуктов питания.
Научная новизна. На основе анализа данных литературы и собственных экспериментальных исследований обоснована концепция целенаправленного использованил безопасных для здоровья человека биологически активных компонентов (красящих веществ) доступного растительного сырья в технологии производства широкого ассортимента экологически чистых продуктов питания, базирующаяся на знании их химической природы, функционально-технологических и медико-биологических свойств.
Дана комплексная оценка показателей качества и безопасности доступного растительного сырья, выращенного в Кемеровской области (зелени петрушки и кукурузы сушеной, жома тыквы и корня ревеня сушеных) для получения красящих экстрактов для нужд пищевой промышленности и общественного питания.
Впервые предложены математические модели концентрирования красящих экстрактов из доступного растительного сырья, позволяющие на основе использования компьютерного моделирования определять параметры технологического процесса.
Экстракты исследованы по физико-химическим показателям, показателям безопасности. Определен качественный пигментный состав экстрактов «Эликсир», «Изумруд», «Медный», ((Золотой», «Флора»; основные красящие вещества идентифицированы методами спектрального анализа и хроматографии. Экспериментально установлено, что экстракты «Эликсир», «Изумруд», «Медный», «Золотой», «Флора» не оказывали токсического и аллергенного действия на организм подопытных животных,
Установлено, что экстракты «Эликсир», «Изумруд», «Золотой», «Медный» обладают бактериостатическими и антиоксидантными свойствами, а экстракт «Флора» - бактерицидными и антисептическими свойствами.
Определены корреляционные зависимости: выхода красящих веществ от концентрации растворителя, времени экстрагирования; содержания красящих веществ от температуры, давления и времени концентрирования; оптической плотности от концентрации агликона, гликозида и фракций окислительной конденсации дубильных веществ галловой группы в экстракте «Флора».
Установлены зависимости содержания красящих веществ в экстрактах и в продуктах питания от условий и продолжительности хранения, которые аппроксимированы в уравнения регрессии, позволяющие с достаточно высокой степенью точности рассчитать массовую долю красящих веществ на любом этапе хранения.
Выявлено, что в течение гарантийного срока максимальная сохранность красящих веществ наблюдалась в экстракте «Флора». Доказано, что красящие вещества этого экстракта также отличались устойчивостью к термическому воздействию, что делает его применение перспективным при высокотемпературных технологиях производства продуктов питания.
Дана комплексная оценка показателей качества, пищевой ценности и безопасности новых видов натуральных продуктов питания.
Экспериментально обоснованы способы хранения новых продуктов питания с натуральными красящими экстрактами, позволившими увеличить срок их хранения и улучшить качество по сравнению с традиционными.
Практическая значимость. Экспериментально и научно обоснованы технологии новых красящих экстрактов: «Эликсир», «Изумруд», «Медный», «Золотой», «Флора» из доступного растительного сырья, определены условия и сроки их хранения.
Новизна технологических решений защищена пятью патентами РФ.
Разработанные технологии производства экстрактов «Эликсир», «Изумруд», «Медный», «Золотой», «Флора» прошли производственную апробацию на ОАО «АКЗ» (г. Кемерово). На них разработана и утверждена нормативная документация ТИ и ТУ (ТУ 9199-045-02068315-99, ТУ 9199-061-02068315-2001, ТУ 9169-070-02068315-2001, ТУ 9164-057-02068315-00).
Получены санитарно-эпидемиологические заключения органов санэпидемслужбы Минздрава РФ и Кемеровской области на производство, использование и реализацию новых видов красящих экстрактов.
Экстракты «Эликсир» и «Изумруд» включены в Государственный реестр пищевых добавок России.
Для реализации технологии получения экстрактов рекомендован перечень технологического оборудования.
Аналитически и экспериментально обоснованы технологии новых видов натуральных продуктов питания с использованием красящих экстрактов из доступного растительного сырья -зелени петрушки, зелени кукурузы, жома тыквы, корня ревеня.
Результаты исследовании по разработке красящих экстрактов реализованы в девяти частных технологиях, подтвержденных нормативной документацией и внедрением на предприятиях общественного питания и пищевой промышленности в гг. Кемерове, Новокузнецке.
Проведены маркетинговые исследования потенциального рынка потребителей новых видов продуктов питания. Выявлено, что прогнозная оценка позволяет рассчитывать на формирование устойчивого сегмента потребительского рьшка продуктов питания на основе натуральных красящих экстрактов.
Разработанные автором научные положения и практические решения нашли применение и в учебном процессе: при организации учебно-исследовательской и практической работы студентов, курсовом, дипломном проектировании, курсах лекций для студентов специальности «Технология продуктов общественного питания» КемТИПП. Результаты исследований включены в авторскую монографию, методические указания.
