Введение к работе
Актуальность темы Биологические ресурсы морского происхождения, в том числе и водоросли, издавна используются человеком в пищу. На Дальнем Востоке в морской среде эти растения распространены повсеместно. Они имеют огромное значение в хозяйственной деятельности региона, однако имеющиеся возможности практического использования водорослей еще не исчерпаны (Кизеветтер, 1981; Суховеева, 2006; Скрипцова, 2008; Крупнова, 2012).
В настоящее время в пищевой промышленности по-прежнему весьма актуален поиск новых высокоэффективных, технологических добавок из сырьевых источников морского происхождения. Наибольшее признание в качестве таких веществ получили соединения полисахаридной природы.
Так, известно, что некоторые полисахариды со свойствами растворимых пищевых волокон используются в технологиях в качестве добавок с технологическими функциями загустителей, стабилизаторов и гелеобразовате-лей. К ним относят, в частности, агар, каррагинаны и альгинаты (Хотимченко и соавт., 2001, 2005; Аминина и соавт., 2005; Кадникова, 2009, 2010; Phillips et al, 2006; Dragetetal, 2011).
В качестве базового сырья для производства альгинатов в России используются, в основном, водоросли семейства ламинариевых и фукусовых, которые повсеместно встречаются в морях, омывающих российское побережье. Однако в последнее время обнаружено, что у дальневосточных берегов произрастают два малоизученных представителя бурых водорослей: ундария перистонадрезная (Undaria pinnatifida) и костария ребристая (Costaria costata), в тоже время являющиеся богатым и легко возобновляемым сырьевым источником интересных по структуре и биологической активности полисахаридов (Кулепанов, 2005; Потишук и соавт., 2007; Сафина и соавт. 2007; Каленик и соавт., 2011). Исследования химического состава данных водорослей, возможностей их практического использования изучены рядом авторов, такими
как Подкорытовой, Усовым, Звягинцевой, Шевченко, Беседновой, Имбс и многими другими.
Вместе с тем биопотенциал бурых водорослей ундарии и костарии глубоко не исследован, не определена роль полисахаридного состава в образовании пищевых гелевых систем. В этой связи разработка новых технологий желейной и кондитерской продукции на основе загустителей морского происхождения является актуальной для пищевой отрасли экономики РФ.
Целью диссертационного исследования является обоснование использования малоизученного пищевого сырья - бурых водорослей ундарии и костарии в технологии желейной и кондитерской продукции и её товароведная оценка.
В соответствии с поставленной целью были реализованы следующие задачи:
- разработка биотехнологических приемов получения полисахаридов
бурых водорослей ундарии и костарии;
исследование особенностей полисахаридного состава бурых водорослей ундарии и костарии;
исследование структурных характеристик альгинатов бурых водорослей ундарии и костарии методом 13С-ЯМР для их использования в гелеоб-разующих системах;
исследование реологических характеристик гелевых систем на основе полисахаридов бурых водорослей ундарии и костарии;
разработка рецептур и технологий желейной и кондитерской продукции с использованием полисахаридов бурых водорослей ундарии и костарии;
проведение товароведной оценки качества и безопасности пищевых продуктов из ундарии и костарии;
разработка и утверждение технической документации на желейную и кондитерскую продукцию на основе полисахаридов бурых водорослей ундарии и костарии.
Научная новизна работы заключается в том, что с помощью современных высокотехнологичных методов исследования получены новые знания о биохимических особенностях и структурно-функциональных характеристиках полисахаридного состава бурых водорослей ундарии и костарии. Установлено, что альгинаты бурой водоросли костарии ребристой, богатые гулу-роновой кислотой, образуют прочные гели, что расширяет ассортимент пищевых добавок морского происхождения для гелеобразования пищевых систем. Выявлены закономерности влияния отдельных компонентов гелевых систем на изменение физико-химических и органолептических показателей качества готовой желейной и кондитерской продукции.
На основании комплексных исследований полисахаридов бурых водорослей ундарии и костарии научно обоснована технология производства пищевой продукции, базирующаяся на биохимических, технохимических особенностях сырья, обеспечивающая высокий уровень качества и безопасности готовой продукции. Новизна, положенная в основу технологических решений, подтверждена патентом РФ № 2461227 от 20.09. 2012 г «Композиция для приготовления желейной заливки»
Практическая значимость Разработаны способы получения пищевой продукции из полисахаридов бурых водорослей ундарии и костарии, позволяющие получить продукцию с высокими органолептическими показателями качества.
Разработана и утверждена нормативная документация на новую желейную продукцию: СТО 9120-02067942-030-2013 Продукты желейные «Желейная заливка»; СТО 922287-02067942-032-2013 Молочное желе «Фрутомилк».
Результаты научных и экспериментальных исследований использованы в учебном процессе на кафедре биотехнологии продуктов из животного сырья и функционального питания Школы биомедицины Дальневосточного федерального университета в учебно-методических комплексах дисциплин «Пищевые и биологические активные добавки», «Биотехнология рыбо- и море-
продуктов», «Основные принципы переработки сырья» по направлению 240700.62 «Биотехнология».
Новый пищевой продукт «Композиция для приготовления желейной заливки» удостоен диплома Международной ярмарки инноваций, эко-идей, продуктов и технологий в сельском хозяйстве и пищевой промышленности Agra ARCA-2012 (Слатина, Хорватия, 2012) и золотой медали VI Международной биотехнологической выставки-ярмарки «Росбиотех 2012» (Москва, 2012).
Основные положения, выносимые на защиту:
биотехнология переработки бурых водорослей ундарии и костарии и получение полисахаридов для технологических целей;
реологические исследования пищевых гелевых систем на основе альгинатов бурых водорослей ундарии и костарии;
технология желейной и кондитерской продукции на основе полисахаридов бурых водорослей ундарии и костарии;
товароведная оценка качества и безопасности разработанной продукции из ундарии и костарии.
Апробация работы Основные положения работы и результаты исследований докладывались на: III Международной научно-технической конференции молодых ученых «Актуальные проблемы технологии живых систем» (Владивосток, 2009); Международной конференции «Новые технологии переработки сельскохозяйственного сырья в производстве продуктов общественного питания» (Владивосток, 2010); VI Московском международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2011); VI и VII Всероссийских научно-практических конференциях «Качество продукции, технологий и образования» (Магнитогорск, 2011, 2012); IV Научно-практической конференции «Пищевая и морская биотехнология - для здорового питания и решения медико-социальных проблем» (Светлогорск, 2011); II Всероссийской научно-практической конференции «Биотехнология в интересах экологии и экономики Сибири и Дальнего Востока» (Улан-Удэ, 2012);
Международной научно-технической конференции «Инновации и современные технологии пищевых производств» (Владивосток, 2013).
Публикации По материалам диссертации опубликовано 11 научных работ в периодических изданиях, трудах всероссийских и международных симпозиумов и конференций, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.
Структура и объём работы Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, изложения результатов и их обсуждения, выводов, списка используемых источников и приложений. Работа изложена на 160 страницах, содержит 32 таблицы и 36 рисунков. Список используемых литературных источников включает 243 наименования российских и зарубежных авторов.
Благодарности Автор искренне благодарит научных руководителей д.б.н., профессора Каленик Т.К., к.т.н., доцента Елисееву Т.И. за всестороннюю помощь и поддержку на всех этапах работы, к.х.н., старшего научного сотрудника Шевченко Н.М. за помощь в проведении экспериментальной части диссертационной работы. Автор выражает глубокую признательность заведующей лабораторией д.м.н., профессору Шульгиной Л.В. за помощь в работе с тестовыми культурами Tetrahymena pyriformis. Данная работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (госконтракт № 02.740.11.0740, лот «Новые технологии - продуктов питания направленного действия на основе комплексной переработки морского, сельскохозяйственного и дикорастущего сырья»).
