Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературы 10
1.1 Состояние пивобезалкогольной отрасли России и перспективы 10 выпуска новых напитков брожения
1.2 Роль биологически активных веществ в питании человека 14
1.3 Характеристика хвойных пород как источника биологически активных веществ и использование продуктов его переработки
1.3.1 Характеристика хвойных лесов Амурской области 17
1.3.2 Биологически активные вещества хвои сосны обыкновенной 20
1.3.3 Продукты переработки хвои 23
1.4 Основные способы получения растительных экстрактов 26
Заключение по обзору литературы 32
Глава 2 Методология проведения эксперимента 35
2.1 Организация проведения эксперимента 35
2.2 Объекты и методы исследования 37
2.2.1 Объекты исследования 37
2.2.2 Методы исследований 38
Глава 3 Анализ потребительских предпочтений в отношении на- питков, обогащенных биологически активными веществами растительного сырья
Глава 4 Обоснование и разработка технологии экстракта из хвои сосны обыкновенной и его товароведная оценка
4.1 Исследование химического состава и безопасности хвои сосны обыкновенной
4.2 Исследование процесса экстрагирования хвои сосны обыкновенной водно-этанольными смесями
4.3 Изучение показателей качества экстракта в процессе хранения и производственная апробация технологии хвойного экстракта
Глава 5 Разработка технологии и рецептуры хлебного кваса с добавлением хвойного экстракта
5.1 Определение оптимальных параметров получения кваса с до-бавлением хвойного экстракта
5.2 Изучение показателей качества кваса в процессе производства и хранения
5.3 Определение регламентируемых показателей пищевой и энергетической ценности хлебного кваса с добавлением хвойного экстракта
5.4 Оценка медико-биологической эффективности разработанной технологии кваса
Глава 6 Разработка и изучение товароведных свойств напитка брожения на пивном и квасном сусле с добавлением хвойного экстракта
6.1 Разработка рецептуры и технологии напитка брожения на пивном и квасном сусле
6.2 Исследование показателей качества напитка в процессе производства и хранения
6.3 Определение регламентируемых показателей качества напитка брожения с добавлением хвойного экстракта
Глава 7 Оценка экономической эффективности производств новой продукции
7.1 Расчет себестоимости хлебного кваса с добавлением хвойного экстракта
7.2 Расчет себестоимости напитка брожения на пивном и квасном сусле с добавлением хвойного экстракта
Выводы 128
Литература 130
Приложения 149
- Характеристика хвойных пород как источника биологически активных веществ и использование продуктов его переработки
- Анализ потребительских предпочтений в отношении на- питков, обогащенных биологически активными веществами растительного сырья
- Исследование процесса экстрагирования хвои сосны обыкновенной водно-этанольными смесями
- Изучение показателей качества кваса в процессе производства и хранения
Введение к работе
Актуальность работы
Напитки играют важную роль в структуре питания людей. Наибольшей
ценностью обладают слабоалкогольные напитки, полученные сбраживанием
углеводного сырья. Такие напитки в процессе брожения обогащаются ценными
продуктами метаболизма микроорганизмов, улучшается их макро- и
микроэлементарный состав. Напитки без дополнительной технологической обработки готовы к употреблению, кроме того доступны по цене и потребляются практически всеми категориями населения нашей страны.
В последние годы появился интерес к напиткам с функциональными свойствами. Потребление таких напитков оказывает на организм человека полезное, благотворное и даже целебное действие.
К таким напиткам относятся напитки брожения на основе растительных
экстрактов благодаря присутствию в них витаминов, минеральных веществ,
органических кислот и продуктов жизнедеятельности дрожжей и
молочнокислых бактерий. Уникальность их состава заключается в идеальной
сочетаемости вкусоароматической составляющей и функциональных
ингредиентов, что позволяет получить новый ассортимент напитков высокого уровня качества с повышенной биологической ценностью и оригинальными органолептическими показателями.
Применение для производства экстрактов растительного сырья, произрастающего в Дальневосточном регионе, позволит иметь широкую сырьевую базу.
В связи с этим, актуальным является вопрос разработки технологии напитков брожения с использованием дикорастущего сырья, произрастающего на территории Амурской области и содержащего большое количество биологически активных веществ, потребительский спрос на которые постоянно повышается.
Степень разработанности темы исследования
Вопросами совершенствования технологий, создания новых направлений в расширении ассортимента напитков брожения, в том числе и функционального назначения, занимался и занимается ряд ученых в нашей стране и за рубежом: В.С. Исаева, В.М. Позняковский, Н.Н. Раттэль, Л. Г. Елисеева, Т.Ф. Киселева, Ю.В. Приходько, В.А. Помозова, В.А. Тутельян, Б.В. Спиричев, Л.В. Маюрникова, Г.А. Романенко и другие.
Цель и задачи исследования
Целью диссертационной работы является разработка технологии и оценка потребительских свойств напитков брожения, полученных с добавлением экстракта хвои сосны обыкновенной.
В связи с поставленной целью определены основные задачи работы: 1. Изучить потребительские предпочтения населения г. Благовещенска в отношении функциональных напитков.
2. Дать характеристику хвойных лесов Амурской области с целью
обоснования целесообразности организации переработки хвои сосны и
использования продуктов переработки при производстве напитков.
-
На основе сравнительного анализа способов получения экстрактов из хвои сосны обыкновенной разработать технологию его производства.
-
Изучить показатели качества полученного хвойного экстракта, в том числе содержание биологически активных веществ.
-
Разработать научно обоснованные рецептуры и биотехнологии кваса и напитка брожения, полученных с добавлением экстракта хвои сосны обыкновенной.
6. Изучить сохранность биологически активных веществ вносимого
хвойного экстракта в процессе производства и хранения напитков. Определить
показатели пищевой и энергетической ценности.
7. Определить экономическую целесообразность производства
разработанных напитков и провести производственную апробацию
разработанных напитков функционального назначения. Разработать и
утвердить техническую документацию.
Научная новизна
Научная новизна полученных результатов заключается в обосновании состава и параметров производства напитков брожения с функциональными свойствами, обогащенных биологически активными веществами экстракта хвои сосны обыкновенной.
Признакам научной новизны отвечают следующие результаты диссертационной работы:
на основе анализа потребительского спроса жителей г. Благовещенска на
напитки, получаемые методом брожения, обоснована целесообразность производства напитков, обогащенных биологически активными веществами растительного сырья Дальневосточного региона;
получены новые данные по минеральному составу хвои сосны. Дан
сравнительный анализ способов получения экстракта из хвои сосны обыкновенной, получена математическая модель для определения оптимальных параметров его производства.
получены основные закономерности развития дрожжевых клеток при
сбраживании квасного сусла в присутствии хвойного экстракта;
на основе анализа факторов, формирующих качество напитков брожения
с добавлением хвойного экстракта, обоснован выбор параметров их получения;
дана оценка медико-биологической эффективности кваса с добавлением
хвойного экстракта, подтверждающая его функциональные свойства;
обоснован срок годности напитков на основе оценки сохранности
биологически активных веществ в процессе производства и хранения.
Теоретическая и практическая значимость
Теоретическая значимость работы заключается в обосновании и создании группы напитков брожения с функциональными свойствами, обогащенных экстрактом хвои сосны обыкновенной.
Практическая значимость работы заключается в разработке и апробировании в производственных условиях технологии получения хвойного экстракта, хлебного кваса и напитка брожения на пивном и квасном сусле, обогащенных биологически активными веществами хвои сосны обыкновенной, произрастающей на территории Амурской области.
Разработана и утверждена техническая документация на хвойный
экстракт (ТУ 91 81-004-94739059-2013, ТИ), на хлебный квас «Лесной дар» (ТУ
91 85-005-94739059-2013, ТИ) и на напиток «Таежный» (ТУ 91 84-006-
94739059-2013, ТИ). Выпущена опытная партия новых сортов напитков и
экстракта на предприятии по производству и розливу пива, кваса и
безалкогольных напитков ИП «Корнеев С.С.», г. Благовещенск.
Результаты научных исследований применяются в учебном процессе в
ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный аграрный университет» и
ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой
промышленности» при обучении студентов по специальности «Технология бродильных производств и виноделие» и направлению подготовки бакалавров «Продукты питания из растительного сырья (профиль «Технология бродильных производств и виноделие»).
Методология и методы исследования
При организации и проведении экспериментальных исследований
использовались в комплексе стандартные, общепринятые и
модифицированные методы исследований, в том числе органолептические,
физико-химические, микробиологические, морфологические, а также
математические методы статистической обработки экспериментальных данных.
Основные положения, выносимые на защиту:
- новые данные по минеральному составу хвои сосны и кваса,
полученного с использованием хвойного экстракта;
- технологические параметры процесса экстрагирования хвои сосны
обыкновенной;
- анализ факторов, обеспечивающих качество и безопасность хвойного
экстракта и напитков брожения с его использованием;
- технологии и регламентируемые показатели качества напитков
брожения, полученных с использованием экстракта из сосновой хвои;
- результаты оценки медико-биологической эффективности напитков,
подтверждающие их функциональную направленность.
Степень достоверности результатов
Достоверность результатов подтверждается многократной повторностью проведенных экспериментальных исследований и воспроизводимостью полученных результатов, использованием общепринятых методов, приборов, оборудования и математической обработкой экспериментальных данных.
Качество и безопасность сырья и полученных напитков на соответствие требованиям Технического регламента Таможенного союза 021/2011 «О безопасности пищевой продукции» определено в центральной аналитической аккредитованной лаборатории ОАО «Амургеология», лаборатории научно-образовательного центра ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности». Результаты исследований опубликованы в рецензируемых изданиях.
Апробация результатов исследования
Основные положения и результаты исследований доложены и обсуждены на региональных научно-практических конференциях, ежегодно проводимых в ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный аграрный университет (г. Благовещенск 2009-2013гг.), на 10 международных научно-практических конференциях в 2009-2013 гг.
Публикации. Основное содержание диссертационной работы
опубликовано в 22 печатных работах, в том числе 6 статях в журналах, входящих в перечень ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора литературы, методологической части, результатов исследований и их анализа, выводов, списка литературы и приложений.
Основная часть работы изложена на 148 страницах, включает 52 таблицы и 35 рисунков. Список использованной литературы включает 216 наименований.
Характеристика хвойных пород как источника биологически активных веществ и использование продуктов его переработки
Лесной покров в области распределен неравномерно. Наибольшие площади лесов сосредоточены в Зейском, Тындинском, Селемджинском районах. Безлесная территория – Зейско - Бурейская равнина. Исходя из различных климатических, почвенно-гидрологических условий и произрастания основных лесообразующих пород, выделяю три растительные зоны, подзоны и провинции: 1. Зона хвойных лесов, или тайги, в ней выделяют две подзоны – средней и южной тайги. 2. Зона смешанных, или хвойно-широколиственных лесов, с подразделением на две провинции – Амурскую и Дальневосточную. 3. Безлесный Зейско - Бурейский район. Зона тайги расположена в северной части области и занимает более двух третей ее площади. В ней произрастают таежные леса с преобладанием лиственницы и участием сосны, ели и других пород. Подзона средней тайги занимает северную часть таежной зоны, где на 77-88 % площади ее лесов господствуют лиственничники и лишь 12-13 % приходится на участки с примесью сосны, ели, пихты, березы белой, осины.
Подзона южной тайги занимает юго-восточную часть Амуро-Зейского плато, южную часть междуречья Зеи и Селемджи, а также всю возвышенную площадь Зейско-Бурейской равнины. Основные лесообразующие породы – лиственница (34-71 %), реже береза белая (21-50 %), 0,5-12,5 % лесопокрытой площади занято сосняками [177]. Зона смешанных лесов занимает юго-восточную часть Амуро-Зейского плато, всю возвышенную площадь Зейско-Бурейской равнины и бассейны рек Буреи и Архары. Амурская провинция хвойно-широколиственных лесов, расположенная в освоенных и населенных пунктах области, занимает западную и центральную часть зоны. Леса здесь подверглись сильному антропогенному воздействию, они расстроены рубками и пожарами. Отдельные районы почти безлесны. Преобладают в основном сосново-лиственнично-дубовые леса, в составе которых растут лиственница, дуб, береза белая и черная, сосна. В юго-восточной части области в предгорьях Бурейских гор расположена Дальневосточная провинция хвойно-широколиственных лесов. Леса отличаются большим видовым разнообразием. Встречаются кедр корейский, лиственница, ель, пихта и другие [178]. Кедровые леса Амурской области произрастают на площади 7861 га с общим запасом 1447,3 тыс. куб. м. и расположены на территории Архаринского и Бурейского лесхозов, занимая менее 1 % лесопокрытой площади. Среди древесных пород Амурской области кедр занимает особое положение. Его ценность не исчерпывается наличием прекрасной кедровой древесины. Кедрово-широколиственные леса занимают долины рек, предгорья и нижние склоны гор на влажных и более богатых почвах [74]. В прошлом кедровники занимали примерно 556,6 тыс. га, или около 3 % ле-сопокрытой площади Амурской области. В результате интенсивной вырубки и систематических лесных пожаров площадь кедровых лесов уменьшилась в 70 раз. Кедр теперь располагается небольшими участками в смеси с елью и пихтой. Чистых кедровников в области нет. Возобновление кедра под пологом древостоев происходит неудовлетворительно. Лиственничные леса в области распространены повсеместно, за исключением безлесной Зейско-Бурейской равнины. Лиственничники занимают 13428,3 тыс.га , или 59,8 % покрытых лесом земель, с общим запасом 1435,6 млн. куб.м, что составляет 72 % от лесосырьевых запасов области. Наибольшие площади и запасы лиственничных лесов сосредоточены в Зейском, Тындинском и Селемд-жинском районах. Высокая физиологическая изменчивость и приспособляемость к разным условиям местообитания, способность переносить суровый климат и неблагоприятные почвенные условия выдвинули лиственницу на первое место [178, 179]. Сосновые леса области, несмотря на небольшое распространение, представляют значительную ценность. Сосной занято 685,3 тыс.га, или 3,1 % лесопокры-той площади. В сосновых лесах сосредоточено 54,6 млн.куб.м. древесины. За последнее столетие сосняки подверглись сильной эксплуатации и систематическому разрушительному воздействию пожаров. Сосняки сосредоточены на Амуро-Зейском водоразделе и в бассейне реки Зеи – в среднем и верхнем ее течении, а также на северо-западе области, до границы ее с Читинской областью и Якутией. Кроме сосновых участков естественного происхождения, в юго-восточной части области в большинстве лесхозов созданы сосновые культуры на площади 87 тыс.га, большая часть которых переведена в лесопокрытую площадь [74]. В Амурской области преобладают следующие основные группы типов сосновых лесов: - сосняки кустарниково-лишайниковые – наибольшее распространение имеют рододендроновые на северо-западе и севере области; - сосняки брусничные – наиболее распространенная группа сосновых лесов, занимают пологие склоны гор, вершины увалов; - сосняки багульниковые – распространены в северных и западных лесхозах и имеют хозяйственное значение; - сосняки кустарниковые с дубом – распространены в центральных и юж ных лесхозах области. Кедровый стланик входит в семейство сосновых вместе с сосной и кедром корейским. Широко распространен в Амурской области на площади 1487,5 тыс.га, северная граница его уходит в Якутию и Хабаровский край. Ельники или елово - пихтовые леса являются наиболее ценными по хозяйственному значению и занимают 496,1 тыс.га, или 2,2 % в составе лесопокрытых земель с запасом 81 тыс. куб.м. древесины. Здесь ель образует обычно первый ярус и по запасам занимает больший объем, чем пихта. В Амурской области произрастают два вида ели: сибирская и аянская. Чистые пихтарники или древостои с преобладанием пихты встречаются редко и на небольших площадях (0,2 % от лесопокрытой). В зависимости от геоморфологического положения все ельники подразделяются на три группы: высокогорные, горные и долинные [178]. Таким образом, большие запасы лесов и организация промышленной лесозаготовки создает благоприятные условия для комплексной переработки отходов, в частности хвои, на основе которой возможно получение продуктов переработки с высоким биологическим потенциалом.
Анализ потребительских предпочтений в отношении на- питков, обогащенных биологически активными веществами растительного сырья
Для обоснования целесообразности производства продуктов функционального назначения с высоким уровнем конкурентоспособности на рынке был проведен социальный опрос населения методом анкетирования по выявлению наиболее популярных напитков функционального назначения.
В условиях жесткой конкуренции успех производителей во многом зависит от способности быстро разрабатывать и выпускать продукты, удовлетворяющие потребностям покупателей. Сегодня для успеха товар должен обладать высоким качеством, сбалансированной пищевой ценностью и быть безопасным по микробиологическим показателям, содержанию тяжелых металлов и радионуклидов. При разработке продуктов, удовлетворяющих спрос потребителей, в первую очередь прежде нужно ответить на ряд вопросов: кто, когда и где покупает товар, для удовлетворения каких потребностей и с какой целью [8]. На данном этапе диссертационного исследования были изучены потребительские предпочтения жителей г. Благовещенска в отношении напитков функционального назначения путем социологического опроса. Социально-демографический портрет респондентов: опрошено 350 респондентов. Анкета (приложение 1) включала закрытые (из всех возможных вариантов ответа опрашиваемый выбирает один) и открытые (опрашиваемый отвечает своими словами) вопросы. На этапе обработки собранной информации ответы на открытые вопросы были сгруппированы для облегчения обработки и анализа полученных данных. Выборка будет контролироваться по двум признакам – пол и образование, которые были отобраны путем квотного отбора. Количество единиц в выборке долж 42 но быть прямо пропорционально количеству таких единиц генеральной совокупности. Генеральная совокупность - это множество элементов, составляющих объект исследований. Генеральной совокупностью является население города Благовещенска. В таблице 3.1 представлено соотношение генеральной и выборочной совокупности по половому признаку. Таблица 3.1 - Соотношение генеральной и выборочной совокупности по полу Пол Генеральная совокупность, % Выборочная совокупность, % Женский 58,0 58,0 Мужской 42,0 42,0 По возрастному признаку на каждую возрастную группу было опрошено практически одинаковое количество респондентов. В качестве объектов исследования были выбраны следующие возрастные группы потребителей: от 18-25 лет, от 26 до 35 лет, от 36 до 50 лет, от 51 до 60 лет, свыше 60. Результаты исследования потребителей продуктов функциональ ного назначения по возрастным признакам приведены на рисунке 3.1. 5 0 5 0 5 f л 22,1 (17,3 1 7 1 1 19, 5 18-25 26-35 36-50 51-60возраст респондентов, лет страше 60 Рисунок 3.1. Возрастная характеристика респондентов Из проведенных исследований следует, что употребляют продукты функционального назначения в большей степени потребители двух возрастных групп -26-35 лет и старше 60лет, немного меньше потребители 51-60 лет.
По образовательному уровню респонденты разделились следующим образом (рисунок 3.2): высшее - 50,6 % (из которых 40,0 % мужчин и 60,0 % женщин); среднеспециальное - 31,6 % (из которых30,6 % мужчин и 69,4 % женщин); начальное - 17,8 % (из которых 60,7 % мужчин и 39,3 % женщин) Рисунок 3.2. Образовательный уровень респондентов Анализируя проведенные исследования можно сделать вывод о том, что на вопрос «Знаете ли Вы напитки функционального назначения?» большинство (68,1 %) респондентов ответили, что никогда не слышали о подобных и лишь 31,9 % респондентов ответили, что знают данные напитки. На рисунке 3.3 представлено распределение респондентов по возрасту при ответе на этот же вопрос. 29,3 10 11,8 2,2 12,9 7,8 8,7 6,1 3,9 4, 18-25 26-35 36-50 51-60 свыше 60 Возраст опрошенных, лет Нет, не известны Да, известны Рисунок 3.3 Возраст респондентов, знающих (не знающих) о напитках функционального назначения Из представленных на рисунке данных, следует, что из опрошенных респондентов, имеющих представление о напитках функционального назначения – люди, в возрасте от 26 до 50 лет (12,9 % и 7,8 % соответственно). Кроме того, более 50 % респондентов, не знающих о таких напитках, хотели бы их попробовать. Это говорит о востребованности напитков функционального назначения на рынке пивобезалкогольных напитков. На вопрос «как часто Вы приобретаете напитки функционального назначения?» большинство респондентов (35,8 %) покупают продукты функционального назначения реже одного раза в неделю, 7,2 % каждый день покупают, 12,5 % хотя бы раз в неделю, 18,8 % 2 – 3 раза в неделю, а 25,7 % из числа опрошенных никогда не покупают напитки функционального назначения. (рисунок 3.4). Могу предположить, что основной из причин данного явления служит увеличение стоимости напитков в результате удорожания сырья, применяемого при производстве напитков функционального назначения. В связи, с чем необходимо доносить до потребителя социально-значимые свойства этих напитков. 18,8 количество опрошенных, % каждый день 2-3 раза в неделю Хотя бы раз в неделю реже 1 раза в неделю никогда Рисунок 3.5 Частота потребления напитков функционального назначения в зависимости от возраста респондентов Из данных, представленных на рисунке 3.5 видно, что большинство респондентов, приобретающих обогащенные напитки 1 раз в неделю – люди в возрасте от 26 до 50 лет. Исследовали и частоту потребления напитков функционального назначения в зависимости от пола респондентов, которая представлена на рисунке 3.6. 201 18 16 14 12 10 8 6 4 20 У ш? 1 1й У / ш 16 У У У 0 2 мужчины женщины У 8 w //\ ц У Л, У \16 UJ/ каждый день 2-3 раза Хотя бы реже 1 никогдав раз в раза в неделю неделю неделю Рисунок 3.6 Частота потребления напитков функционального назначения в зависимости от пола респондентов
Проведя анализ рисунка 3.6, делаем вывод о том, что большинство из мужчин (19,0 %) приобретают напитки функционального назначения 2-3 раза в неделю. Однако из опрошенных респондентов женщин большинство (19,1 %) приобретают напитки функционального назначения каждый день, 16,0 % хотя бы раз в неделю и 15,2 % 2 – 3 раза в неделю.
При выявлении причин покупок напитков брожения с различными функциональными добавками респондентам были предложены варианты ответа, представленные на рисунке 3.7. Рисунок 3.8 Изучение мест покупок напитков брожения Рисунок 3.7 Причины покупок напитков брожения с различными функциональными добавками Результаты опроса показали что, большую часть респондентов интересует состав продукта (36 %) и полезные свойства (34 %), подразумевающих пищевую и энергетическую ценность продукта. Вместе с тем 18,5 % опрошенных респондентов покупают такие напитки из-за любопытства попробовать новинку.
Как показывают данные рисунка 3.8, 49,8 % опрошенных респондентов приобретают напитки в супермаркетах, 23,7 % - в небольших продовольственных магазинах у дома, а 17,6 % покупают на рынках. Изучение мест покупок напитков брожения в зависимости от возраста респондентов Из представленных данных видно что, основным местом покупок как для мужчин (14,1 %), так и для женщин (35,9 %) независимо от возраста являются супермаркеты. Люди в возрасте 51 – 60 лет и старше предпочитают приобретать напитки на рынке, к основным причинам такого выбора можно отнести разницу в цене и старый уклад жизни. При исследовании зависимости мест приобретения от пола и возраста респондентов существенных отличий не наблюдается.
На основании результатов анализа потребительского предпочтения, можно сделать вывод, что напитки брожения в различными функциональными добавками, представлены в недостаточном количестве на рынке г. Благовещенска. Однако потребители проявляют большой интерес к таким напиткам. В основном это люди молодые и преклонного возраста, высокообразованные, которые заботятся о состоянии своего здоровья. Люди недостаточно осведомлены о подобных напитках, поэтому необходимо проводить работу в области информирования о пользе напитков функционального назначения через средства массовой информации, телевидение, интернет и др. Необходимо продолжать исследования в одном из важнейших направлений пищевой промышленности – конструирование функциональных и специализированных пищевых систем с использованием местного для каждого региона растительного сырья.
Исследование процесса экстрагирования хвои сосны обыкновенной водно-этанольными смесями
Для обогащения и придания лечебно-профилактических свойств напитков брожения предлагаем использовать растительный экстракт. Для проведения исследований использовали хвою сосны обыкновенной, собранную в 2010 году в Зейском, Архаринском и Благовещенском районах Амурской области. Выбирали места заготовки исходя из его удаленности от промышленных центров и, соответственно, благополучия в экологическом отношении. Заготавливали хвою молодых растений в зимнее время года. Для сохранения витаминов в хвое подвергали ее замораживанию. Известно, что степень измельчения растительного сырья способствует ускорению проникновения экстрагента и растворению веществ, эффективному выходу веществ из растительной клетки и увеличению площади поверхности соприкосновения фаз. При определении размера частиц сосновой хвои основывались на том, что при размере частиц свыше 10 мм переход биологически активных веществ будет недостаточным. При измельчении сырья менее 1 мм в экстракт переходит большое количество балластных веществ и нерастворимых частиц, от которых трудно очистить полученный экстракт. Таким образом, для исследования хвою измельчали до размера 7,0 – 8,0 мм который является достаточным, согласно литературным данным, для наибольшего выхода биологически активных веществ.
В технологии приготовления экстрактов из хвои сосны обыкновенной выбрали способ - простой и часто применяемый метод дробной мацерации или ре-мацерации. Данный способ предусматривает эпизодическое изменение разности концентраций на границе раздела фаз за счет обновления экстрагента. При этом экстрагент разделяется на порции и время настаивания. Время экстракции составляет 7 суток, соотношение растительного материала и экстрагента 1:10.
В качестве экстрагента использовали воду, 40%, 60% и 75%-ый этиловый спирт. Одним из широко применяемых экстрагентов является вода, которая имеет ряд преимуществ: быстро проникает в клетку через стенки; растворяет многие лекарственные вещества; является фармакологически индифферентной; является дешевым и удобным, с точки зрения безопасности, растворителем. Однако проведенные исследования позволяют сделать вывод о не возможности использования воды в качестве экстрагента при использовании данного способа экстрагирования. Так как уже на вторые сутки на поверхности экстракта наблюдалось образование плесени, характеризующей порчу продукта. Кроме того, низким оставалось и содержание экстрактивных веществ в экстракте.
На основании этого в качестве экстрагента решено использовать этиловый спирт. Поскольку спирт хорошо растворяет многие алкалоиды, гликозиды, эфирные масла, смолы и другие вещества, которые водой растворяются в незначительных количествах. Спирт является бактерицидной средой. В извлечениях, содержащих не менее 20 % спирта, не развиваются ни микроорганизмы, ни плесени. Поскольку спирт относится к летучим веществам, то и спиртовые извлечения легко сгущаются до густых жидкостей и порошкообразных веществ. Для обеспечения сохранности термолабильных веществ выпаривание и сушка проводятся под вакуумом. Спирт огнеопасен, потому при работе с ним должны соблюдаться установленные требования противопожарной безопасности.
Итак, спирт - экстрагент с еще более широким диапазоном, чем вода, причем его извлекающие способности зависят от его концентрации. Приготовили 9 модельных образцов экстрактов для изучения влияния района сбора хвои и концентрации этилового спирта на процесс экстрагирования. Продолжительность экстракции устанавливали путем определения выхода сухих веществ сырья. С помощью рефрактометрического метода во всех образцах определили содержание сухих веществ на вторые, четвертые и седьмые сутки от начала процесса экстрагирования. По максимальному выходу сухих веществ устанавливали оптимальное время экстрагирования.
В результате проведенных исследований установили, что с увеличением концентрации этилового спирта в экстрагенте происходит увеличение содержания экстрактивных веществ в экстракте. Район произрастания сосны оказывает незначительное влияние на содержание экстрактивных веществ. В связи с чем, для дальнейших исследований решено использовать хвою сосны обыкновенной, произрастающей на территории Архаринского района.
Недостатками выбранного способа экстрагирования считают неполноту экстракции действующих веществ и большую длительность процесса. В связи с чем, предлагаем использовать способ экстрагирования с применением обработки в конвекционной установке. Конвекционная установка – это духовой шкаф с функцией конвекции горячего или холодного воздуха. Конвекция - равномерное распределение горячего (холодного) воздуха – происходит благодаря работе встроенного вентилятора. Для интенсификации процесса экстрагирования после внесения новой порции экстрагента помещали экстракт в конвекционную установку на 60 минут при температуре 28-30 0С.
Для определения времени экстрагирования хвои и влияния процесса конвекции определяли выход сухих веществ рефрактометрическим методом на вторые, третьи, четвертые, шестые и седьмые сутки. Полученные данные приведены в таблице 4.5. Таблица 4.5 – Влияние процесса конвекции на содержание экстрактивных ве ществ в экстрактах
Анализируя полученные данные, определили, что массовая доля экстрактивных веществ увеличивается с увеличением времени экстрагирования, достигает максимального значения на четвертые сутки, а затем остается неизменной во всех образцах. В образцах с использованием конвекции экстрактивных веществ больше, чем в образцах без конвекции. Рисунок 4.2 Динамика экстрактивных веществ 40%, 60% и 75% этиловым спиртом из хвои сосны обыкновенной № 1 – без конвекционной обработки; № 2 с применением конвекционной обработки Уравнение регрессии 3 показывает, при увеличении концентрации этилового спирта на 1 % об (при неизменном времени экстрагирования) происходит увеличение содержания сухих веществ в экстракте на 0,2188 %, а при увеличении времени экстрагирования на 1 сутки (при неизменной концентрации этанола) массовая доля экстрактивных веществ увеличится в среднем на 0,3721 %.
Уравнение регрессии 4 показывает, при увеличении концентрации этилового спирта на 1 % об. (при неизменном времени экстрагирования) происходит увеличение содержания сухих веществ в экстракте на 0,1209 %, а при увеличении времени экстрагирования на 1 сутки (при неизменной концентрации этанола) массовая доля экстрактивных веществ увеличится в среднем на 0,5267 %.
Парные коэффициенты корреляции для экстракта, полученного без применения конвекционной обработки: ryx1 =0,9372, ryx2 = 0,2062, rx1x2 = 1,78 10-17 и для экстракта, полученного с применением конвекционной обработки: ryx1 =0,8173, ryx2 = 0,4796 указывают на весьма сильную связь содержания сухих веществ с концентрацией этанола и на слабую связь содержания сухих веществ со временем экстрагирования.
Изучение показателей качества кваса в процессе производства и хранения
Половина (50%) клеток многорядного реснитчатого эпителия представлена реснитчатыми клетками, имеющими на поверхности от 80 до 100 ресничек. Реснитчатые клетки формируют своеобразный рельеф поверхности слизистой оболочки полости трахеи, с формированием поперечных складок, обусловленных наличием с различным наклоном ресничек обеспечивающих эффективность работы мукоциллиарного Конвейера.
Между реснитчатыми клетками располагаются бокаловидные, имеющие форму бокала. На поверхности бокаловидных клеток обнаруживается слизистый секрет, выделяемый по мерокриновому типу. Бокаловидные клетки, составляющие более 11% клеточных элементов эпителия, чаще всего образуют скопления из 5-20 клеток. Развитый комплекс Гольджи бокаловидных клеток секретирует гранулы гликопротеинов, скапливающиеся в апикальном полюсе клеток. Иногда в процессе секреции на поверхности клеток образуются углубления с обращенными во внутрь микроворсинками. Как правило, - это конечная стадия секреции бокаловидной клетки. Более 30% эпителиальной выстилки слизистой трахеи представлено мало-дифференцированными клетками, 20% из них - базальные клетки, лежащие на ба-зальной мембране. Это округлые клетки, имеющие плотное компактное ядро. Цитоплазма этих клеток более плотная, с наличием большого количества специфических органоидов - тонофибрилл. Промежуточные клетки, имея значительные выросты цитоплазмы в направлении соседних клеток, располагаются на уровне или чуть выше базальных клеток. Они составляют более 10% от всех клеточных элементов эпителия. Эти клетки имеют многочисленные митохондрии и развитый эндоплазматический ретику-лум, нередко образующий секреторные гранулы.
Среди клеток эпителия выявлены мигрирующие лейкоциты, составляющие не более 5% от всех клеточных элементов эпителия, а также единичные щетинча-тые (безреснитчатые) клетки. Базальная мембрана хорошо различима под световым микроскопом, имеет слабую окраску и состоит из аморфного вещества толщиной 3,2 мкм. Общая высота эпителиальной выстилки в наших исследованиях составила 18,3 + 1,0 мкм.
Подслизистая оболочка представлена рыхлой соединительной тканью богато васкуляризирована. Среди клеточных элементов встречаются в большом количестве фибробласты, фиброциты, макрофаги, лимфоциты и плазматические клетки. В подслизистой оболочке кровеносное русло представлено сосудами крупного размера, преимущественно венозными. Строение кровеносных сосудов обычное. Среди соединительной ткани в под-слизистой оболочке выявляются концевые отделы слизистых желез, состоящие из секреторных клеток. Секреторный отдел железы представлен клетками конической формы с округлым ядром, расположенным в базальном полюсе. На апикальном полюсе секреторных клеток происходит накопление гранул секрета. В составе секреторных отделов желез выделяют серозные и слизистые клетки. Вокруг секреторных отделов желез располагаются миоэпителиальные клетки, сокращение которых способствует выделению секрета. Строму желез образует рыхлая волокнистая соединительная ткань. Довольно часто в этих районах локализуются тучные клетки, имеющие большое количество базофильных гранул в цитоплазме. В слизистой и подслизистой оболочках можно обнаружить единичные лим-фбидные фолликулы, небольшие по размеру, хорошо отграниченные от окружающей ткани, с однородным клеточным составом, представленными лимфоцитами. Слизистая оболочка трахеи в условиях охлаждения сохраняет общий план строения. Однако при изучении эпителия в световой микроскоп мы обнаружили почти во всех препаратах участки метаплазии. В этих очагах клетки эпителия лишены ресничек. В некоторых случаях остаются только базальные клетки, которые имеют уплощенную форму (рисунок 5.9). Рисунок 5.9 Участок слизистой оболочки трахеи крыс при охлаждении. На базальной мембране метаплазированный эпителий. Подслойная слизистая оболочка расширена за счет увеличения коллагеновых и эластических волокон. Полутонкий срез. Окраска: метиленовый синий-фуксин. Увеличение х 100. Возникновение таких дефектов в эпителиальном пласте приводит к нарушению движения слизевого потока, в результате чего слизь накапливается и способствует воспалительному процессу в пазухах. Изменяется строение самих реснитчатых клеток. Некоторые из них увеличены в объеме; цитоплазма полностью вакуолизируется, крупное ядро локализуется в центре. Нарушаются соотношения в клеточном составе многорядного реснитчатого эпителия слизистой оболочки трахеи. Увеличивается количество бокаловидных и уменьшается количество промежуточных клеток. Отдельные бокаловидные клетки имеют расширенный апикальный полюс, заполненный гликопротеинами. Увеличение выработки слизи нередко приводят к значительному ее разжижению, а у большей части бокаловидных клеток вместо выпячивания образуется «кратер». В условиях хронического воспаления увеличивается количество мигрирующих клеток (до 10%). В основном это мигрирующие лейкоциты, содержащие гранулы биологически активных веществ, увеличивающие скорость обменных процессов в эпителии. Подобная ситуация приводит к ускоренной дифференцировке эпителия сопровождающейся уменьшением промежуточных (в 2 раза) и базальных клеток.
Изменяются межклеточные взаимоотношения. Боковые поверхности клеток отдалены друг от друга, между ними накапливается жидкость, что приводит к увеличению доли участков, лишенных активных элементов мукоцилиарного транспорта. Оставшиеся базальные и промежуточные клетки видоизменяются, образуя на поверхности большое количество микроворсинок. Базальная мембрана эпителия утолщается. Почти в два раза увеличивается площадь собственной пластинки слизистой оболочки. При изучении препаратов мы обратили внимание на тотальное уплотнение соединительной ткани.
