Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Характеристика съедобных папоротников и особенности их консервирования 8
1.1.Распространение и особенности развития страусника обыкновенного..8
1.2. Съедобные папоротники как пищевой продукт 10
1.3. Процессы при крепом посоле и тепловой обработке растительного сырья 19
Глава 2. Организация работы и методы исследований .26
2.1. Объект исследований и организация работы 26
2.2. Методы исследований 30
2.3. Математико-статистический анализ экспериментальных данных 38
Глава 3. Товароведно-технологические свойства и химический состав страусника обыкновенного 42
3.1. Товарные особенности сырья 42
3.2. Пищевая ценность и безопасность страусника обыкновенного 44
Глава 4. Изменение качества свежего страусника при хранении до переработки 69
Глава 5. Формирование качества соленого страусника в процессе консервирования 86
5.1. Влияние бланширования на качество полуфабриката 86
5.2. Факторы, формирующие качество соленого полуфабриката 95
5,3, Влияние технологии консервирования на хранение солёного страусника 109
Заключение 116
Библиографический список
- Съедобные папоротники как пищевой продукт
- Математико-статистический анализ экспериментальных данных
- Пищевая ценность и безопасность страусника обыкновенного
- Факторы, формирующие качество соленого полуфабриката
Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время активно продолжаются исследования, способствующие реализации политики в области здорового питания населения России. Основными направлениями являются повышение качества и безопасности пищевых продуктов и улучшение структуры питания населения.
Особое внимание уделяется более активному изучению и рациональному использованию ценного потенциала нашей страны -местным растительным ресурсам. Кроме того, более активное вовлечение в хозяйственный оборот различных дикорастущих растений стимулируется, в условиях рынка, необходимостью расширения международных связей и изысканием дополнительных источников пищевых продуктов.
Нетрадиционным продуктом питания длительное время считались и съедобные папоротники. Их изучение осуществлялось, в основном, с точки зрения биологии и таксономии. Известны отдельные работы по исследованию биологически активных веществ папоротников: по флюроглюцидам Молодожниковой Л.М., по экдизонам Ревиной Т.А. и Гуреевой И.И. и др. Активное использование в настоящее время папоротников орляка и осмунды для экспортных поставок стимулировало и их изучение. Пищевая ценность и формирование качества продукции из данных видов папоротников исследованы в работах Цапаловой И.Э., Плотниковой Т.В. и Багаутдинова Р.Г.
В то же время третий вид съедобных папоротников - страусник обыкновенный, оставался наименее изученным. Отсутствовали сведения о химическом составе страусника, произрастающего в сибирском регионе, не разработана технология его хранения и консервирования. Между тем, этот папоротник является перспективным объектом экспорта,
целесообразно его использование и на внутреннем рынке для расширения ассортимента пищевой продукции из дикорастущего растительного сырья.
Решение этих вопросов во многом зависит от изучения потребительских и товароведно-технологических свойств, создания рационального способа переработки сырья, обеспечивающего получение продукции высокого качества.
Цель и задачи исследования. Основная цель представленной работы - исследование товароведно-технологических свойств папоротника страусника, изучение закономерностей формирования и сохранения качества соленого полуфабриката, разработка оптимальной технологии консервирования и стандартизация готовой продукции.
Цель достигалась путем последовательного решения следующих задач:
исследование товароведно-технологичесих свойств свежего сырья;
изучение пищевой ценности и безопасности свежего папоротника в заготовительной стадии развития;
определение оптимального срока и условий хранения сырья до переработки;
изучение процессов, происходящих при переработке сырья и их влияние на качество соленой продукции;
разработка оптимальной технологии производства соленого полуфабриката;
обоснование условий и сроков хранения соленого страусника.
Работа проводилась в плане научных исследований института и по заказам Главного Управления экспортно-импортной торговли Роспотребсоюза.
Научная новизна. Впервые проведено исследование страусника обыкновенного, произрастающего в Сибирском регионе, изучена его пищевая ценность.
Выявлены и математически обоснованы закономерности изменения качества сырья от сроков и условий хранения.
Определена рациональная технология переработки свежего папоротника, закономерности изменения физических и химических показателей качества в процессе посола, построена математическая модель зависимости качества полуфабриката от качества сырья и технологии производства.
Изучено влияние различных способов посола и хранения на изменение пищевой ценности соленого продукта.
Практическая значимость и реализация результатов работы. На основании проведенных исследований установлены оптимальные режимы и сроки хранения свежего страусника в условиях заготовительных пунктов. Определена технология переработки папоротника, гарантирующая высокое качество солёного полуфабриката. Установлены причины возникновения производственных дефектов и возможности их предупреждения, сроки хранения соленой продукции при различных условиях.
Проведенное исследование направлено на расширение ассортимента съедобных растений, привлечение их к использованию на внутреннем рынке и увеличение экспортного потенциала.
Полученные результаты положены в основу разработанной нормативно-технической документации на папоротник страусник солёный: ТУ 61 РСФСР 01-111-90Е, ТУ 9769-001-50571074-05 и технологические инструкции по производству соленого полуфабриката.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на научных конференциях професорско-преподавательского состава и
аспирантов в 1988-1995гг., научно-практической конференции «Научно-
технический прогресс в торговле и его особенности в условиях Сибири и
Дальнего Востока» (Новосибирск, 1988), Всесоюзной научно-практической
конференции «Использование местных ресурсов и потенциала
потребительской кооперации в реализации продовольственной
программы СССР» (Новосибирск, 1989), Всесоюзной конференции по товароведению продовольственных товаров (Киев, 1989), Всесоюзной конференции «Химия пищевых веществ. Свойства и использование биополимеров в пищевых продуктах» (Могилев, 1990), научно-практической конференции по тепловой обработке пищевых продуктов (Харьков, 1990), 6-ой национальной научной конференции с международным участием «Проблемы ассортимента и качества товаров» (Варна, 1990), «Всесоюзной конференции «Кооперативная демократия и её роль в социально-экономическом преобразовании села» (Новосибирск, 1991), Межвузовской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы становления рынка» (Новосибирск, 1991), Научно-практической конференции по формированию рыночной среды хозяйствования в современных условиях» (Новосибирск, 1993), Научно-практической конференции по проблемам развития рынка потребительских товаров (Новосибирск, 1995), Международном молодёжном симпозиуме «Устойчивость и безопасность в экономике, праве, политике стран азиатско-тихоокеанского региона» (Хабаровск, 2005).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 работ объемом 2,6 печатных листа.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, Заключения и приложений. Работа изложена на 117 страницах машинописного текста, содержит 17 таблиц и 39 рисунков. Библиография включает 195 наименований.
Съедобные папоротники как пищевой продукт
Из более трехсот видов и разновидностей съедобных растений, произрастающих в Сибирском регионе, в питании населения используется не более 40-50 наименований [151]. Причины: незнание пищевых достоинств и технологий переработки, а также вкусовая специфика многих видов. Между тем, все необходимые вещества, источником которых для нас служат культурные овощи и зелень, нередко в большем количестве, можно получить используя дикорастущие многолетние виды. В полной мере эти замечания можно отнести к съедобным папоротникам.
Из более чем 10 тысяч видов папоротников, известных в мире [66], к съедобным относятся всего несколько видов. Произрастающие на территории нашей страны орляк обыкновенный (Pteridium aquilinum), осмунда азиатская (Osmunda asiaticum) и страусник обыкновенный (Mattueuccia struthiopteris) издавна употреблялись в пищу коренным населением Юго-Восточной Азии в отваренном или обжаренном виде. Корневища наиболее известного у нас папоротника орляка использовали для получения крахмала, клея, поташа [182]. Есть сведения о получении муки из корней орляка. В период первой мировой войны в Германии и Болгарии из нее пекли хлеб, который хорошо поднимался и выпекался. На Канарских островах пекут хлеб из муки папоротниковых корневищ под названием «голехо» [150].
Первое упоминание об использовании в пищу страусника относится к 18 веку, в то время он являлся традиционным продуктом и составлял основу весеннего рациона индейцев Канады, которые готовили его, обжаривая на горячих камнях, покрывая их ветками. Позднее папоротник стали употреблять в пишу и колонисты Северной Америки. В настоящее время этот вид пользуется стабильным спросом на рынках Канады, а так же Вермона, Нью-Гемпшира, Мэна, Бостона (США), что побуждает изыскивать возможности его искусственного выращивания [59, 160].
В нашей стране папоротники входят в рацион питания населения восточных районов, и, начиная с 60-х годов, постепенно приобретают все большую популярность. При этом наиболее известен и следовательно более изучен папоротник орляк обыкновенный. Его заготовку проводят как предприятия потребительской кооперации Сибири и Дальнего Востока, так и частные предприятия и предприниматели. Папортник
осмунда азиатская произрастает на Дальнем востоке и, соответственно, известна больше в этом регионе. Страусник обыкновенный распространен наряду с орляком почти по всей территории страны. Он менее изучен и выступает только как объект экспортных поставок. С этой целью производились его заготовки на Сахалине и в Новосибирской области.
Съедобными у всех трех видов папоротников являются молодые побеги-вайи с еще неразвернувшимися листовыми пластинками. При этом страусник заготавливают в более ранний период вегетации - практически сразу после появления побегов над землей.
Большая часть отечественных исследований съедобных папоротников как пищевых продуктов проводилась в Сибирской кадемии отребительской кооперации (до 1992 года - Новосибирском институте советской кооперативной торговли) под руководством профессора Цапаловой И.Э.
Так, в основном, изучены пищевая ценность и товароведно-технологические свойства орляка обыкновенного и осмунды азиатской: определен их химический состав, оптимальные способы переработки, разработана нормативно-техническая документация на соленую и сушеную продукцию, консервы «Папоротник орляк соленый», доказана возможность использования папоротников орляка и осмунды в качестве наполнителя для производства плавленых сыров, разработаны рецептуры на сыры «Лесной» и «Восточный» [6, 99].
Страусник обыкновенный с этой точки зрения до настоящего времени практически не изучался.
Анализ данных, опубликованных в иностранной и отечественной литературе, позволяет оценивать пищевую ценность съедобных папоротников, содержание различных компонентов химического состава.
Математико-статистический анализ экспериментальных данных
Результаты экспериментальных исследований были подвергнуты математической обработке с использованием пакетов прикладных программ СОМИ и SAS [107, 126], а также встроенных функций пакета компьютерных программ «Excel». Трёхмерная визуализация результатов осуществлялась с помощью графического редактора «AcelT Math Toolkit» (Приложения 4-7).
Экспериментальные данные по изменению качества свежего страусника при кратковременном хранении до переработки обработаны методом дисперсионного анализа для выявления статистических влияний изучаемых факторов на результативный признак (активность окислительно-восстановительных ферментов, интенсивность дыхания, содержание отдельных компонентов химического состава). В качестве влияющих факторов выбраны время и температура хранения свежего папоротника. При дисперсионном факторном анализе рассматривалось как влияние каждого фактора на изменчивость изучаемого признака, так и взаимодействие этих факторов. При этом общая дисперсия была представлена в виде б0 = 5А + 8В + 8АВ + е где 52о - общая дисперсия,
А - дисперсия обусловленная влиянием фактора А, 5 в - дисперсия обусловленная влиянием фактора В, Ав - дисперсия обусловленная влиянием взаимодействия факторов А и В, 82е - дисперсия обусловленная влиянием всех остальных неучтенных факторов.
Оценка значимости влияния отдельных факторов осуществлялась по критерию Фишера. Для определения их относительной роли в общей изменчивости расчитывалась доля влияния каждого фактора, их взаимодействия и влияния всех остальных неучтенных (случайных) факторов по методике Рокицкого П.Ф. [112].
Учитывая, что влияние фактора может менять свою интенсивность в установленном интервале, для определения динамики этой изменчивости, был применен метод Шеффе или метод линейных контрастов [14]. С этой целью вводились линейные контрасты (линейные комбинации средних по столбцам), которые разделяли область значений отдельного фактора на этапы. С помощью программ ВМДП IV и 2V для каждого такого этапа был вычислен критерий Стьюдента (Т), который сравнивался с табличным значением. Если расчетное Т превышало найденное по таблице, то влияние фактора на данном этапе считали доказанным. Причем, чем больше величина расчетного Т-критерия, тем интенсивность воздействия фактора выше.
Кроме того, аналитический материал был подвергнут корреляционному и регрессионному анализу (программы ВМДП 1R и SAS) для оценки силы связи между исследуемыми факторами и зависимыми критериями, а так же для установления формы этой связи, определения функции регрессии. С этой целью вычислялись коэффициенты парной корреляции между входными факторами и зависимыми критериями, а также между собой, для предупреждения мультиколлинеарности независимых переменных. Далее были определены коэффициенты множественной корреляции, коэффициент регрессии для каждой зависимой переменной, а так же коэффициент детерминации, который отражал ту часть дисперсии, которая является общей для интересующего признака и изучаемых факторов [38, 133].
Вид функции, описывающий зависимость отклика от входных параметров и коэффициенты уравнения находили по программе БМДП 1R и методике Мисюк Н.С. и др. [81]. Значимость каждого слагаемого оценивалась по критерию Стьюдента. При незначимых коэффициентах соответствующие параметры из уравнения исключались. Для этого проводилось ранжирование коэффициентов регрессии по Т- критерию и в первую очередь отбрасывался тот признак, для которого коэффициент регрессии незначим и имел наименьшее значение Т. Затем модель строилась уже без исключенного признака и снова проводилась оценка коэффициентов регрессии до тех пор, пока все они в уравнении не оказывались значимыми.
Степень точности предсказания теоретических значений признака относительно экспериментальных, в заданных условиях и интервалах варьирования входных параметров, оценивали по ошибке аппроксимации исходных данных найденной моделью.
Пищевая ценность и безопасность страусника обыкновенного
Наличием значительного количества фруктозы качественный состав страусника существенно отличается от других видов папоротников, в которых преобладает глюкоза. Доля других Сахаров невелика.
Липиды не являются преобладающим компонентом химического состава растительных тканей. В большинстве растений их содержание не превышает 1-2% от сухого остатка [104, 139; 181]. Общее содержание липидов в страуснике достигает 4,97% на сухую массу (0,6г на 100г свежего сырья), что значительно выше, чем в овощах и несколько больше, чем в других съедобных папоротниках.
Продукты питания должны содержать не только энергетические вещества, но и обеспечивать формирование пластического резерва организма, то есть обладать биологической полноценностью. К таким компонентам относят преимущественно аминокислоты, жирные кислоты и ферменты. Показатель качества жировых компонентов — биологическая эффективность, отражающий содержание в них полиненасыщенных жирных кислот для страусника не настолько актуален вследствие их незначительного количества.
Больший интерес представляет показатель качества пищевого белка, отражающий степень соответствия его аминокислотного состава потребностям организма в аминокислотах для синтеза белка — биологическая ценность.
Аминокислотный состав страусника довольно разнообразен. Из установленных в общей сумме 17 аминокислот, 7 являются незаменимыми, их доля в общей сумме достигает 42% (табл.3.3).
Преобладающими из них являются лизин и лейцин, в значительных количествах присутствуют фенилаланин, треонин и валин. К числу лимитирующих следует отнести метионин и цистин. Из других аминокислот довольно много содержится глутаминовой и аспарагиновой кислот, аланина и серина.
Полученные результаты вполне согласуются с литературными данными по качественному составу аминокислот в папоротнике орляке [149] и съедобных папоротниках Сахалина [144].
По сравнению с другими папоротниками страусник выделяется несколько большей долей незаменимых аминокислот, особенно содержанием лизина и лейцина.
Для определения биологической ценности белка страусника расчитаны аминокислотные скоры по аминокислотной шкале, рекомендованной комитетом ФАО/ВОЗ [103] (табл. 3.3). Из всех незаменимых аминокислот только скор метионина+цистина ниже требуемого по эталону и составляет 74%. Скоры остальных аминокислот значительно больше 100%. Сбалансированность незаменимых аминокислот по отношению к выбранному эталону (идеальному белку) выражают так же коэффициентом утилитарности аминокислотного состава белка и показателем «сопоставимой избыточности» [67].
Возможность утилизации аминокислот предопределяется минимальным скором какой то одной из них, то есть меньшая возможность утилизации организмом незаменимых аминокислот в составе белка пищевого продукта отмечается при наибольших скорах.
Для белков страусника коэффициент утилитарности составляет 0,607, что выше, чем у других съедобных папоротников (орляк-0,495, осмунда-0,401) и многих грибов (0,300-0,700) [144], но меньше коэффициента белков мяса (свинина-0,860, баранина-0,879). Рассчитанный коэффициент сопоставимой избыточности, характеризующий не утилизируемые организмом незаменимые аминокислоты, составил 20,2, что несколько меньше, чем у грибов (14,0-38,6) [99] и зерновых продуктов (мука пшеничная - 30,8). Однако по сравнению с белками мяса (5,0-7,6) [77] он все же довольно велик.
Таким образом, по биологической ценности белки страусника обыкновенного можно считать сбалансированными лучше, чем у папоротников орляка и осмунды. Они близки к белкам грибов и зерновых культур, считаемых легко усваиваемыми, но уступают белкам животного происхождения.
К азотсодержащим соединениям следует отнести и комплекс белковых веществ, обладающих ферментативным действием. Исследования показали их высокую каталитическую активность.
Факторы, формирующие качество соленого полуфабриката
В связи с тем, что товароведно-технологические свойства страусника обыкновенного ранее не изучались, для него не было разработано технологии консервирования, учитывающей все видовые особенности этого растительного объекта. Организации, осуществляющие экспортные поставки солёного сырья, могли пользоваться только требованиями фирм-экспортёров к качеству полуфабриката и рекомендациями по его приготовлению. Эти рекомендации носили несколько противоречивый характер и не были научно обоснованы. Кроме того, по нашему мнению, они предусматривали необоснованно жёсткий режим консервирования страусника, существенно снижающий его пищевую ценность, уровень качества и выход готовой продукции.
Исходя из этого, нами была поставлена и последовательно решалась задача научного обоснования необходимости отдельных этапов переработки и технологических режимов консервирования папоротника страусника.
Было изучено влияние на качество конечного продукта основных параметров засола: концентрации соли, массы гнёта и кратности засолов. Варианты засолов представлены в таблице 2.1. Каждый из этих факторов оказывает влияние на органолептические и физико-химические свойства солёного полуфабриката.
В предыдущем разделе обоснована необходимость предварительной тепловой обработки для лучшего сохранения пищевой ценности свежего страусника при консервировании, определены её основные параметры (концентрация соли в воде для бланширования и время бланширования) и их влияние на качество солёного полуфабриката.
Однако, как показала практика заготовок, предварительное бланширование сырья может вызвать ряд технических трудностей. Так, обязательным является наличие в местах переработок специального оборудования: варочных котлов, металлических сеток, электроплит или топлива для подогрева воды, а также значительного количества питьевой воды для варки и охлаждения сырья перед засолом. Обычно всё это находится на стационарном перерабатывающем пункте. В случае сбора сырья на отдалённых плантациях такая переработка затруднена и возникает проблема сохранения собранного папоротника, а также его транспортирования на отдалённые расстояния. Поэтому нами дополнительно исследовалась возможность переработки папоротника без предварительного бланширования путём посола с высокой концентрацией соли.
Высокая активность ферментов и скорость биохимических процессов в папоротнике требуют максимально быстрой скорости просаливания. Этого можно добиться увеличением массы груза и концентрации соли. При засоле страусника обыкновенного без тепловой обработки применялся груз 100 % от массы свежего сырья (как и при засоле папоротника орляка). Учитывая, что проницаемость тканей сырого папоротника несколько ниже, чем бланшированного [45], концентрация соли при засоле бралась не ниже 30%, а именно 30%, 40%, 50%.
Засол - следующая после бланширования технологическая операция при производстве солёного полуфабриката страусника. Её основное назначение - превращение скоропортящихся листьев страусника в # продукт длительного хранения. При этом соль, вызывая изменение осмотического давления, нарушает целостность клеточных стенок тканей папоротника и одновременно микробных клеток. Кроме того, в растворе соли плохо растворяется кислород, что так же тормозит развитие аэробной микрофлоры. Вместе с этим ионы хлора снижают активность ферментов, разрушая их сульфгидрильные группы, что способствует стабилизации и тем самым сохранению химического состава папоротника. Ионы натрия и хлора, присоединяясь к белкам по месту пептидных связей, делают их недоступными для гнилостных микроорганизмов [117].
В результате исследований установлено, что полуфабрикаты страусника разных вариантов засола отличаются как по органолептическим свойствам, так и по пищевой ценности.
В первую очередь эти различия наблюдаются при органолептической оценке солёного полуфабриката по 25-балльной системе, приведённой в гл.2, (табл. 5.3, 5.4).
