Содержание к диссертации
Введение
1 Теоретические основы создания диабетических мучных кондитерских изделий 13
1.1. Теоретические.предпосылки создания пищевых продуктов функционального назначения 13
1.2 Перспективные направления использования натуральных заменителей сахара в формировании физиологически функциональных свойств пищевых продуктов 18
1.3 Основные тенденции использования растительного сырья при создании мучных кондитерских изделий функционального назначения 24
1.4 Применение механохимии для эффективного регулирования свойств растительного сырья 34
2 Методическая часть 43
2.1 Схема постановки исследований 43
2.2 Методы исследования химического состава и показателей безопасности растительного сырья 44
2.3 Методы исследования технологических свойств растительных биологически активных добавок 53
2.4 Методы исследования структурно-механических характеристик теста 54
2.5 Методы исследования показателей качества полуфабрикатов и готовой продукции 57
2.6 Методы математической обработки результатов исследований 62
3 Анализ болезненности и заболеваемости болезнями эндокринной системы населения Краснодарского края 63
4 Исследование роли алиментарного фактора в коррекции пищевого статуса больных сахарным диабетом 72
5 Маркетинго вые исследования потребительских мотиваций и предпочтений при выборе мучных кондитерских изделий 84
6 Теоретическое и экспериментальное обоснование выбора растительного сырья для создания диабетических мучных кондитерских изделий 93
6.1 Обоснование выбора сухих листьев стевии в качестве сырья для создания диетических продуктов 93
6.2 Обоснование выбора обезжиренных пряно-ароматических растений в качестве сырья для создания диетических продуктов 98
7 Разработка технологических режимов получения биологически активных добавок на основе растительного сырья 105
7.1 Исследование влияния механо-химической активации на состав и свойства сухих листьев стевии 105
7.2 Исследование влияния механохимической активации на состав и свойства обезжиренных пряно-ароматических растений 114
8 Исследование технологических свойств разработанных растительных биологически активных добавок 121
8.1 Исследование влагоудерживающей и жироудерживающей способности разработанных биологически активных добавок 121
8.2 Влияние разработанных биологически активных добавок на структурно-механические свойства теста для мучных кондитерских изделий 124
8.2.1 Влияние биологически активных добавок из стевии на структурно-механические свойства теста для мучных кондитерских изделий 125
8.2.2 Влияние биологически активных добавок из обезжиренных пряно-ароматических растений на структурно-механические свойства теста для мучных кондитерскиизделий 136
9 Научно-практическое обоснование разработки рецептур и технологий диабетических мучных кондитерских изделий 144
9.1 Создание рецептурных композиций диабетических мучных кондитерских изделий на основе моделирования их состава 144
9.2 Теоретические аспекты моделирования мучных кондитерских изделий с требуемым комплексом показателей пищевой ценности 145
9.3 Разработка рецептур и технологических режимов производства диабетических мучных кондитерских изделий 158
9.3.1 Разработка рецептур и технологических режимов производства затяжного печенья 15 8
9.3.2 Разработка рецептур и технологических режимов производства крекера 162
9.3.3 Разработка рецептур и технологических режимов производства овсяного печенья 165
9.3.4 Разработка рецептур и технологических режимов производства пряников 167
10 Исследование потребительских свойств диабетических мучньіх кондитерсішх изделий 173
10.1 Определение физико-химических и органолептических показателей качества диабетических мучных кондитерских изделий 173
10.2 Определение органолептических показателей, характеризующих потребительскую привлекательность мучных кондитерских изделий 178
10.3 Исследование сохраняемости диабетических мучных кондитерских изделий 181
11 Исследование пищевой ценности и физиологической активности разработанных диабетических мучных кондитерских изделий 213
11.1 Оценка пищевой ценности разработанных диабетических продуктов 213
11.2 Оценка физиологической активности разработанных
диабетических мучных кондитерских изделий 222
12 Оценка экономической эффективности от внедрения разработанных технологических Решений 225
Заключение 235
Список использованной литературы
- Перспективные направления использования натуральных заменителей сахара в формировании физиологически функциональных свойств пищевых продуктов
- Методы исследования технологических свойств растительных биологически активных добавок
- Обоснование выбора обезжиренных пряно-ароматических растений в качестве сырья для создания диетических продуктов
- Исследование влияния механохимической активации на состав и свойства обезжиренных пряно-ароматических растений
Введение к работе
1.1 Актуальность темы В современном мире из-за неблагоприятной экологической обстановки, стрессов, экстремальных нагрузок и неправильного питания в организме человека недостаточно внутренних резервов для поддержания гомеостаза основных функциональных органов и систем
По данным экспертов ВОЗ, в 2007г число больных, страдающих сахарным диабетом, в мире превысило 220 млн. человек В России наблюдается неблагоприятная ситуация по перспективам роста распространенности сахарного диабета Как установлено многочисленными исследованиями, возникновение заболевания сахарным диабетом обусловлено рядом причин, среди которых не последнее место занимает неправильное (нерациональное) питание
Учитывая актуальность проблемы, а также тот факт, что диабетом болеет все большее число лиц молодого возраста, остро стоит задача создания диабетических пищевых продуктов, которую можно решить путем введения в рецептуры биологачески активных добавок, позитивное действие которых на организм человека может быть подтверждено экспериментальными и клиническими исследованиями
Среди наиболее востребованных БАД - экзогенных биокорректоров важное значение имеют растительные биологически активные добавки, обладающие рядом физиологически функциональных свойств
Большой вклад в разработку теоретических и практических основ создания и применения БАД из растительного сырья при производстве продуктов питания внесли отечественные ученые В Г Щербаков, А А Кочеткова, В В Ключкин, Г И Касьянов, Л Я Ауэрман, А В Зубченко, Л И Казанская, Г А Маршалкин, А П Нечаев, Р Д Поландова, И А Попадич, Л И Пучкова, В М Позняковский, И М Ройтер, Т Б Цыганова, Л Г Елисеева, Т Н Иванова, Е П Корнена, В Г Лобанов, ВИМартовщук, С А Калманович, Т И Тимофеенко, ГМЗайко, и другие
Результаты этих работ показали, что многокомпонентная структура пищевых продуктов требует при их создании полифункциональных
Автор выражает глубокую благодарность д т и, профессору Мартовщуку В И за помощь в проведении исследований по мехаиохимиче^кой активации
4 биологически активных добавок, способных обеспечить формирование
необходимых технологических и потребительских свойств создаваемых
пищевых продуктов
Фундаментальные приоритетные исследования, обосновавшие биологические механизмы влияния алиментарных факторов на организм человека на клеточном и субклеточном уровнях, позволили сформулировать вытекающие из концепции сбалансированного питания, принципы проектирования диет для направленной коррекции нарушенного звена в обменных процессах организма человека путем включения в рационы продуктов функционального назначения
Особую актуальность приобрели эти исследования в последние годы в связи с развитием новой, пограничной между наукой о питании и фармакологией, области знаний, называемой рядом авторов фармануї рициологией
Существенный вклад в развитие представлений о функциональных возможностях биологически активных добавок внесли исследования А А Покровского, В А Тутельяна, М А Самсонова, М М Левачева, В Б Спиричева, В А Мещерякова и ряда других ученых
В то же время, несмотря на интенсивные исследования в области создания природных БАД, актуальность этой проблемы, а также проблемы создания функциональных пищевых продуктов на основе растительного сырья, является очевидной
К сожалению, перейденной проблемой является отсутствие методологических подходов к созданию БАД и функциональных пищевых продуктов, санитарно-гигиенической оценки их безопасности и эффективности при экспериментальной апробации Отсутствие системного подхода затрудняет оценку результатов по диетической коррекции нарушений в обмене веществ больных сахарным диабетом, а также в определении норм потребления для включения продуктов в рацион пиіания
Кроме этого, несмотря на известные успехи в области изучения функциональных свойств пищевых продуктов, обогащенных пищевыми и
5 биологически активными добавками растительного происхождения,
отсутствует научно-обоснованная концепция их применения при производстве
диабетических мучных кондитерских изделий
В связи с этим, решение проблемы получения физиологически полноценных диабетических мучных кондитерских изделий невозможно без теоретической и экспериментальной разработки концепции создания новых рецептур и технологических решений, гарантирующих сохранение нативной физиологической ценности сырьевых компонентов, обоснования целесообразности включения в состав мучных кондитерских изделий веществ, проявляющих антиоксидантную и витаминную активность, оптимизации состава диабегических продуктов с заданными свойствами, а также их апробации в клинических условиях
При создании диабетических мучных кондитерских изделий представляется важным использование БАД, сочетающих техлологические свойства с физиологически активными свойствами заданной функциональной направленности
Расширить ассортимент отечественных диабетических продуктов удалось, благодаря разработанным нами высокоэффективным технологиям получения БАД из стевии (Stevia rebaudiana Bertoni) и обезжиренного пряно-ароматического сырья, послуживших базой для создания диабегических мучных кондитерских изделий
Официальным подтверждением актуальности данного научного направления является его включение в серию Государственных научно-технических программ РФФИ на 2000-2007 гг
1.2 Цель исследований. Теоретическое и экспериментальное обоснование создания диабетических мучных кондитерских изделий с применением растительных биологически активных добавок
13 Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи
- теоретическое обоснование необходимости создания диабетических мучных кондитерских изделий,
проведение анализа болезненности и заболеваемости болезнями эндокринной системы населения Краснодарскою края,
исследование роли алиментарного фактора в коррекции пищевого статуса больных сахарным диабетом,
проведение маркегинговых исследований по греби гельских мотиваций и предпочтений при выборе мучных кондитерских изделий,
-теоретическое и экспериментальное обоснование выбора расти і ельного сырья для создания диабетических мучных кондитерских изделий,
разработка технологии получения БАД из растительного сырья,
исследование технологических свойств расти гельных БАД на основе стевии и обезжиренного пряно-ароматического сырья,
научно-практическое обоснование разработки рецептур и технологий диабетических мучных кондитерских изделий,
вырабогка опытных партий, оценка потребительских свойств и пищевой ценности диабетических мучных кондитерских изделий,
проведение клинических исследований физиологического действия разработанных диабетических мучных кондитерских изделии,
разработка комплектов технической документации, включающих технические условия, технологические инструкции и рецептуры,
оценка экономической эффективности от внедрения разработанных технологических решений
-
Научная концепция работы. Научная концепция заключается в теоретическом и экспериментальном обосновании способов регулирования и прогнозирования потребительских свойств и пищевой ценности диабеї ических мучных кондитерских изделий на основе целенаправленного использования технологических и физиологических функций биологически активных добавок
-
Научная новизна работы. На основе проведенных исследований и обобщения их результатов сформированы ключевые положения перспективного направления в области создания диабеї ических мучных кондитерских изделий, обогащенных БАД, отличающихся по химическому составу, технологическим и физиологическим свойствам, позволяющие решагь
7 важную народнохозяйственную задачу повышения эффективности
использования растительного сырья и расширения ассортимента диабетических
продуктов питания
Теоретически обоснованы и экспериментально разработаны научно-практические подходы к созданию диабетических мучных кондитерских изделий и направленному формированию заданных потрсбгігсльских и физиологически функциональных свойств с введением в их состав растительных БАД Разработанные теоретические и практические решения экспериментально подтверждены при практическом применении биологически активных добавок из стевии и обезжиренного пряно-ароматического сырья в рецептурах диабетических мучных кондитерских изделиях
Впервые проведены маркетинговые исследования, результаты которых позволили проанализировать потребительские мотивации и выявить сегмент рынка, на котором диабетические мучные кондитерские изделия будут максимально востребованы
Теоретически и экспериментально обоснована целесообразность и эффективность применения стевии (Stevia rebaudiana Bertoni) и обезжиренного пряно-ароматического сырья в качестве сырья для получения физиологически функциональных БАД Показано, что обработка стевии и обезжиренного пряно-ароматического сырья с применением метода механохимической активации (МХА) позволяет получать БАД, имеющие высокие потребительские свойства, а также пищевую ценность и физиологическую активность
Теоретически и экспериментально обоснована эффективность применения БАД из стевии и обезжиренного пряно-ароматического сырья в качестве рецептурных компонентов для создания диабетических мучных кондитерских изделий
Впервые выявлены особенности технологических свойств разработанных БАД Предложен, экспериментально подтвержден и научно обоснован механизм проявления указанных свойств разработанных БАД Экспериментально обоснована целесообразность применения и эффективные
8 дозировки разработанных БАД при создании диабетических мучных
кондитерских изделий
Впервые показано положительное влияние разработанных БАД на формирование потребительских свойств и физиологической ценности диабетических мучных кондитерских изделий, установлены сроки их храпения, обеспечивающие безопасность и максимальное сохранение потребительских свойств
Впервые выявлена и проанализирована клиническая эффективность разработанных диабетических мучных кондитерских изделий, заключающаяся в нормализации обменных процессов - углеводного, белкового, жирового и пуринового
1.6 Практическая значимость работы. По результатам маркетинговых
исследований и мониторинга пищевого статуса выявлены предпочтения и
потребительские мотивации, положенные в основу при разработке рецептур и
технологии производства диабетических мучных кондитерских изделий
Физиологически обоснованы и разработаны рецептуры диабетических мучных кондитерских изделий
Клинические испытания разработанных диабетических мучных кондитерских изделий показали высокую эффективность их применения в рационах питания
Разработаны комшіектьі технической документации на мучные кондитерские изделия с внесением БАД из растительного сырья, включающие технические условия, технологические инструкции на их производство и рецептуры
1.7 Реализация результатов работы. Рецептуры и технологии получения
диабетических крекеров и затяжного печенья внедрены на ОАО Кондитерский
комбинат «Кубань» Рецептуры и технологии получения диабетического
овсяного печенья и пряников внедрены на ОАО «Кубанский пряник»
Теоретические положения диссертационной работы использованы в учебном процессе при чтении лекций и проведении лабораторных работ по дисциплинам «Нетрадиционные виды сырья», «Технология
9 хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств»,
«Товароведение однородных групп товаров», «Пищевая химия» и «Химия
биологически активных добавок», в курсовом и дипломном проектировании
по специальностям 260202 -Технология хлеба, кондитерских и макаронных
изделий, 080401 - Товароведение и экспертиза товаров и 260602 - Пищевая
инженерия малых предприятий
Суммарный фактический экономический эффект от внедрения прикладных разработок в период 2004-2007гг составил более 8 млн рублей
1.8 Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на заседании Краснодарского отделения Всероссийского биохимического общества, 1990 и 1993 (г Краснодар), научно-технических конференциях КПИ в 1989-1991 , на Международной конференции «Функциональные продукты питания» (г Краснодар, 2001 ), 1-й Российской научно-практической конференции «Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными растительными ресурсами и создания функциональных продуктов» (г Москва, 2001 ), Научно-практической конференции «Научное развитие хлебопекарной и кондитерской промышленности и подготовка инженерных кадров Производство продуктов питания из растительного сырья свершения и надежды» (г Воронеж, 2001 ), Конгрессе «Современные тенденции развития в области мукомольного, хлебопекарного и кондитерского производства» (г Краснодар, 2001 ), XXXI Научной конференции студентов и молодых ученых вузов Южного Федерального округа (г Краснодар, 2004), IV Международной научной конференции «Техника и технология пищевых производств (Р Беларусь, г Могилев, 2004), Межреї иональной научно-практической конференции «Эколого-экономические проблемы региональных товарных рынков» (г Красноярск, 2004), Межрегиональной конференции «Современное хлебопекарное производство, перспективы его развития» (г Екатеринбург, 2004), Межрегиональной конференции «Эколою-экономические проблемы региональных товарных рынков» (г Красноярск, 2004), Научно-практической конференции «Стратегия
10 развития пищевой и легкой промышленности» (г Алмагы, Казахстан,
2004 ), II Международной наупю-пракгической конференции (г Воронеж,
2004 ), VI Международной конференции студентов и аспирантов «Техника
и технология пищевых производств» (Р Беларусь, г Могилев, 2006), IV
Всероссийской научной конференции «Химия и технология растигельных
веществ» (г Сыктывкар, 2006 ), X Всероссийском форуме молодых ученых и
студентов «Конкурентоспособность территорий и предприятий меняющейся
России» (г Екатеринбург, 2007)
1.9 Публикации результатов исследования По материалам работы
опубликовано 2 монографии, 21 стаїья, в том числе 10 статей в журналах
рекомендуемых ВАК, 56 материала докладов, получено 2 патента РФ и 3
решения о выдаче патентов РФ на изобретения Под научным руководством
диссертанта выполнены и защищены 2 кандидатские диссертации
аспирантами Ходус Н В (2004г) и Безуі лой И Н (2007г)
1.10 Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,
аналитического обзора литературы, методической части, включающей
материалы и методы исследования, экспериментальной части, заключения и
приложений Список использованной литературы включает 326
наименований, из них 73 — иностранных авторов
Перспективные направления использования натуральных заменителей сахара в формировании физиологически функциональных свойств пищевых продуктов
На сегодняшний день известно более 150 наименований сахаристых веществ. Все вещества приводят к коэффициенту сладости КС (SES — sweetness equivalencu of saccharose (единицы измерения сладости)). Стандартом является сахароза. За единицу шкалы берется сладость раствора сахарозы, которая начинает ощущаться при ее содержании 0,01 М (3,4 г/л). Эта величина - абсолютный порог чувствительности [88,112].
К натуральным заменителям сахара относятся моносахариды (глюкоза, фруктоза, ксилоза, сорбоза, галактоза, манноза), дисахариды (лактоза, манноза), крахмальные сиропы и патоки, сахарные спирты, мед пчелиный, сахар кленовый, а также подсластители углеводного (гликозидного) и белкового происхождения [2,19,137].
Важной группой заменителей сахарозы являются сахарные спирты, или полиолы, получаемые путем гидрирования моносахаридов с помощью катализаторов, ферментативным путем из дисахаридов, в последнее время — путем полной или частичной гидрогенизации продуктов с использованием высокомальтозной патоки. Сахарные спирты - бесцветные соединения, хорошо растворимые в воде, некоторые из них гигроскопичны. Их производят в виде порошков или сиропов. Использование сахарных спиртов в качестве подслащивающих средств не требует для их усвоения выделения организмом инсулина, что позволяет применять их для приготовления диабетических продуктов. Сахарные спирты практически полностью усваиваются организмом, но довольно медленно, поэтому употребление их ограниченно [47,40,137].
Мед пчелиный — сладкое сиропообразное вещество, вырабатываемое медоносной пчелой из нектара растений. В цветочном меде содержится 75-80 % углеводов (глюкоза, фруктоза и др.) [2].
Сахар кленовый получают в виде сока непосредственно с деревьев сахарного клена (Acer saccharum) весной. При выпаривании образуется сладкий сироп, состоящий на 98 % из сахаридов. Из углеводов в кленовом соке содержится преимущественно фруктоза. Используется в основном в домашнем хозяйстве вместо сахарозы при приготовлении сладких блюд [2,7].
Топинамбур или земляная груша (Helianthus tubcrosus) — многолетнее растение, завезенное в Европу с Американского континента в начале XVII в.. Особое значение топинамбур имеет в питании больных диабетом, так как содержащийся в нем (в среднем 14 %) инулин (полисахарид, образованный остатками фруктозы) превращается во фруктозу, а вредная для диабетиков глюкоза в составе клубней топинамбура отсутствует. Для больных сахарным диабетом выпускается концентрат топинамбура в виде порошка, таблеток и в капсулах. Для лечебно- профилактических целей используют листья и соцветия топинамбура при приготовлении фиточаев [2].
Цикорий (Cichorium intybus L.) перерабатывают с целью получения из него фруктозного сиропа, содержащего около 80 % фруктозы, 2 % глюкозы, 1 % несахаров. Степень сладости такого сиропа составляет 1,5 - 1,8 по отношению к сахарозе [2].
Солодковый (лакричный) корень (Glycyrhizae siccium) содержит глицерризин (глицерризиновая кислота), который в 50 - 100 раз слаще сахарозы, но не имеет ярко выраженного сладкого вкуса (исключение - в присутствии небольшого количества сахарозы), обладает специфическим привкусом и запахом, что ограничивает его применение. Выделение в чистом виде глицерризина из солодкового корня связано с определенными трудностями и степень выделения составляет не более 30 - 40 %. Из корня получают экстракты, применяемые при производстве сигарет, табака, некоторых ликеров и в кондитерской промышленности. Глицерризиновая кислота проявляет противовоспалительные свойства, благотворно действует на иммунную систему человека, повышает сопротивляемость различным вирусным заболеваниям и улучшает кровоснабжение [2,62,121].
Корни папоротника обыкновенного (Paporotnik vulgare) используют с целью выделения осладина, который примерно в 300 раз слаще сахарозы, но крайне низкая его концентрация в сырье (0,03 %) делает его применение невыгодным [2].
Кожура цитрусовых пригодна для выделения натурального подсластителя неогесперидина дигидрохалкона (цитроза Е959) -подсластителя, получаемого модификацией нарингина — горького вещества кожуры грейпфрутов с коэффициентом сладости 1800 — 2000. Ощущение сладости, вызываемое цитрозой, более длительно, чем при воздействии сахарозы — почти 10 минут после приема. Цитроза стабильна при пастеризации напитков, при высоких давлениях и кипячении в кислой среде, при ферментации йогуртов, в большинстве случаев улучшает вкусоароматические свойства продуктов. Однако, при производстве диетических продуктов цитрозу применять не рекомендуется (только в смеси с другими подсластителями). Рекомендуемая суточная доза нитрозы — 5 мг/кг массы тела человека, т.е. в день для полной замены сахарозы потребуется всего около 50 мгцитрозы [2,20,121,132].
Сахарное сорго (Sorghum sacc haratum Pers) - сырье для получения пищевого сиропа, в состав которого входят фруктоза, глюкоза и другие сахара, что позволяет использовать его в различных областях пищевой промышленности. Неочищенный сироп сорго темно-коричневого цвета с карамельным запахом и специфическим вкусом (с едва ощутимой горечью) уже нашел применение при производстве пива, дрожжей, кваса, спирта [2].
В последние десятилетия проведены научные работы по выделению заменителей сахара из природных белков [2,20,61,87].
Из плодов Richardela dulcifica, растущего в средней Африки, выделен миракулин, сахаридная часть которого представлена фруктозой, глюкозой, ксилозой, маннозой и галактозой. Он устойчив при рН 3-12, может применяться как модификатор вкуса (кислое превращается в сладкое), но неустойчив к нагреванию. Химическая структура этого соединения и механизм действия не выяснены. Из-за дефицита сырья возможность его использования ограниченна [2,61,121].
Методы исследования технологических свойств растительных биологически активных добавок
Для определения структурно-механических свойств полуфабрикатов использовали специальные методы и приборы [74,89,124,134,139,155].
Для определения адгезионных свойств, упругих и пластических: деформаций, кинетики деформации, нормальных напряжений и времени релаксации использовали прибор структурометр СТ-2 [155].
Для определения адгезионных свойств исследуемую массу (адгезиво) помещали в специальные стаканчики диаметром 35 мм, высотой 30 мм. Стаканчики закрепляли на столике структурометра, нагружали исследуемый образец (усилие F=25 Н), продолжительность воздействия ограждающей поверхности (субстрата) с адгезивом Т=50 с.
Так как происходит равномерный отрыв, при котором нагрузка прикладывается перпендикулярно плоскости субстрата, сила адгезии характеризуется величиной адгезионного напряжения (прилипания) о, в кПа, и определяется по формуле a«r=P/S, (2.7) где Р - усилие отрыва, Н; S - площадь контакта, м2.
При определении упругих и пластических деформаций исследуемые образцы теста исследовали в режиме №1. Столик двигался вниз с заданной скоростью до исходного положения. На индикатор выводились значения общей Hi и пластической Нг деформации пробы. Упругая деформация пробы Нз, в мм, определяется по формуле H3 = H!-H2. (2.8)
Для определения кинетики деформации исследовали образцы теста в режиме №5. Для определения нормальных напряжений принимали скорость перемещения столика V = 100 мм/мин, глубину погружения инструмента Н = 7 мм, значение паузы Т = 50 сек.
При этом определяли значение максимального усилия при движении столика вверх и значение максимального усилия при движении столика вниз.
При исследовании процесса релаксации напряжений задавали начальное усилие и конечное усилие сжатия. Глубина или степень релаксации \/ определяется по формуле V=l--f-, (2.9) F max где F — текущее значение усилия, Н; Fmax - начальное значение усилия.
Эффективную вязкость, в зависимости от различных напряжений сдвига, определяли методом построения реологических кривых.
Для определения структурной вязкости и механических свойств дисперсных систем как в области разрушенных, так и не разрушенных структур применяли методику, предусматривающую построение полной реологической кривой зависимости эффективной вязкости от напряжения сдвига. Такие реологические кривые течения позволяли получить следующие характеристики: - наибольшую вязкость практически не разрушенной структуры; - наименьшую вязкость практически разрушенной структуры; - минимальный предел текучести, соответствующий началу течения (разрушенной структуры; - предел текучести по Бигману; - максимальный предел текучести, соответствующий течению полностью разрушенной структуры [139].
Для определения реологических характеристик использовали ротационный вискозиметр "Reotest-2" (Германия) [139].
Данный прибор позволяет определить эффективную (структурную) вязкость в пределах от 10"2 до 10"4 Па-с при определенных скоростях деформации от 0,2 до 1,3 - 10 с" в интервале температур от-30 до + 150 С.
Для проведения измерений навеску теста массой 50 г помещали в наружный неподвижный цилиндр, который фиксировали в муфте корпуса вискозиметра.
Касательное напряжение определяли при различных скоростях вращения цилиндра. Для этого измеряли величину а, которая пропорциональна касательному напряжению. Значение касательного напряжения г, Па, находили по формуле r = Zxa, (2.10) где Z - постоянная цилиндра, а - показания прибора. Значение эффективной вязкости rj, Па-с, рассчитывали по формуле Л = где Dr - скорость деформации, с"1. Предельное напряжение сдвига как одна из важных реологических характеристик материала, служащих для оценки прочности его структуры, находили при помощи автоматического пенетрометра АР-4/2 [124,134,139].
Обоснование выбора обезжиренных пряно-ароматических растений в качестве сырья для создания диетических продуктов
В настоящее время известны растения, содержащие в своем составе компоненты, превосходящие по сладости сахарозу в сотни и тысячи раз: Dioscorephyllum cumminsil, Hemsleya panicis-scandens, Lippia dulcis, Syncepalum dulcificum, Thladiantha grosvenorii. Коммерческое использование указанных растений как сырья для получения сахарозаменителей пищевого назначения ограничивается трудностью сбора плодов и нетехнологичностью (Thladiantha grosvenorii) или токсичностью экстрактов. Так, Lippia dulcis содержит помимо сладкого компонента гернандильцина, который в 1000 раз слаще сахарозы, токсичный монотерпен - камфару, у Hemsleya panicis-scandens наряду со сладким гликозидом кукурбитаном имеется вредный для здоровья человека кукурбицин, обладающий свойствами цитотоксина.
Стевия (Stevia rebaudiana, медовая трава) - многолетний кустарник семейства астровых, растущий в тёплых регионах (Бразилия, Китай и др.). В природе достигает высоты — 60-80 см. В Америке произрастает почти 300 видов Стевии, но только Stevia Rebaudiana обладает сладким вкусом.
В России имеется возможность выращивания медовой травы. С 1996 года в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в Российской Федерации впервые включена новая ценная техническая культура стевия узколистная {Stevia rebaudiana Bertoni). К использованию рекомендуются три сорта отечественной селекции: Детскосельская, Рамонская сластена, Дульсинея.
Хотя стевия и является тропической культурой, доказана возможность ее успешного возделывания в ряде регионов Российской Федерации и даже имеющуюся возможность культивирования стевии как многолетней культуры в южной части Краснодарского края, при условии выведения и районирования сортов, приспособленных к условиям региона, при этом урожай здесь достигает 2-2,5 т сухого листа с 1 га.
Стевия введена в культуру в Воронежской области, в лесной зоне, подзона южной тайги, в Ленинградской области -г. Пушкин, в зоне степей и полустепей, в г. Волгограде, в предгорной зоне Северного Кавказа, в Краснодарском крае, - г. Крымск определена возможность введения стевии в культуру в Ставропольском крае.
Стевия является самой молодой сельскохозяйственной культурой в современном растениеводстве России. Технология возделывания и переработки стевии предполагает выращивание рассады и растений, уборку и сушку листа, переработку стеблей.
Объектами исследования являлись сухие листья стевии (Stevia rebaudiana Bertoni), собранные в период цветения и высушенные при температуре 55-60С, при которой инактивируются ферменты, разрушающие гликозиды.
Из приведенных данных видно, что сухие листья стевии содержат дитерпеновые гликозиды, обусловливающие их сладкий вкус, что делает возможным использование стевии, как заменителя сахара при производстве мучных кондитерских изделий. Анализируя таблицу 6.1, следует отметить, что стевия содержит в своем составе физиологически ценные вещества.
Учитывая, что биологическая ценность определяется также аминокислотным составом белков, представляло интерес определить его в исследуемом сырье. В таблице 6.2 приведены данные по составу незаменимых аминокислот стевии.
Оценка аминокислотного состава сухих листьев стевии, как видно из таблицы 6.2, показала, что в их состав входят 7 незаменимых аминокислот, лимитирующей аминокислотой является валин (скор 38,0). Из приведенных данных видно, что листья стевии в достаточном количестве в своем составе содержат водо- и жирорастворимые витамины.
Учитывая важное значение макро- и микроэлементов для диетического питания населения из группы риска и больных сахарным диабетом, исследовали их количественный и качественный состав в листьях стевии. ( таблица 6.4).
Проведенные исследования показали, что по показателям безопасности сухие листья стевии соотвебтствуют требованиям безопасности, предъявляемым к добавкам и продуктам растительного происхождения.
Учитывая это, можно сделать вывод о том, что сухие листья стевии являются ценным сырьем для создания БАД и основных компонентов функциональных пищевых продуктов, однако, для этого необходимо разработать специальные технологические режимы их переработки.
Как показали наши исследования, наиболее важной для потребителей характеристикой кондитерских изделия является его вкус, при этом на 2-м месте по популярности среди вкусов находится пряный вкус. Для придания такого вкуса мучным кондитерским изделиям целесообразно и эффективно использовать обезжиренные шроты пряных растений, а также лекарственных растений, имеющих специфический вкус и аромат.
Объектами исследования являлись обезжиренные пряно-ароматические растения, полученные после экстракции жидкой пищевой двуокисью углерода из пряно-ароматического сырья при температуре 15-28 С и давлении 6-7,5 МПа в ООО «Караван».
Из обезжиренных пряно-ароматических растений были составлены сборы названные «Сборами» № 1, 2, 3. Состав пряно-ароматических растений сбора 1, сбора 2 и сбора 3 приведен в таблице 6.6.
Для определения возможности использования обезжиренных пряно-ароматических растений при производстве мучных кондитерских изделий исследовали химический состав этих продуктов
Исследование влияния механохимической активации на состав и свойства обезжиренных пряно-ароматических растений
Учитывая, что БАД из сборов обезжиренного пряно-ароматического сырья будут применяться при производстве мучных кондитерских изделий, необходимо получить продукты в виде мелкодисперсного порошка при максимальном сохранении биологически ценных веществ в процессе обработки в роторно-валковом дезинтеграторе.
Увеличение площади поверхности механически обработанного твердого вещества часто рассматривается в качестве причины увеличения химической активности в результате обработки.
Механическая активация используется для модификации физических и химических свойств веществ, входящих в состав лекарственных и пряно-ароматических растений, определяющих их биологическую активность и устойчивость. Биологическая доступность и биологическая активность этих веществ зависит в первую очередь от растворимости биологически активного вещества. Во многих случаях биологически активные вещества имеют слишком низкую растворимость и не усваиваются организмами. Наиболее простой метод регулирования скорости растворения и биологической активности веществ - это формирование частиц оптимального размера.
Для подтверждения выдвинутого предположения определяли удельную поверхность измельченных продуктов, а также гранулометрический состав.
Следует отметить, что в составе сборов из обезжиренного пряно-ароматического сырья не содержатся вещества, отрицательно влияющие на органолептические показатели, поэтому температура обработки в роторно-валковом дезинтеграторе была постоянной и соответствовала 25С, при этом давление изменяли в интервале от 5 до 20МПа.
На рисунке 7.6 приведены данные по зависимости удельной поверхности измельченных продуктов от давления в зоне контакта рабочих элементов роторно-валковом дезинтегратора.
Из приведенных данных видно, что гаранулометрический состав БАД из обезжиренного пряно-ароматического сырья, полученных при измельчении в роторно-валковом дезинтеграторе, несколько отличается в зависимости от вида сбора, но в основном представлен частицами с размером от 5 до 30 мкм, что является соизмеримым с размерами частиц муки.
На рисунке 7.7 приведены зависимости влияния режимов механохимической активации при обработке сборов из обезжиренного пряно-ароматического сырья в роторно-валковом дезинтеграторе на изменение содержания клетчатки.
На рисунках 7.8 и 7.9 приведены зависимости влияния режимов механохимической активации на содержание растворимого пектина и водорастворимой фракции белков в получаемых продуктах.
Установлено, что обработка сборов из обезжиренного пряно-ароматического сырья в роторно-валковом дезинтеграторе при температуре 25С и давлении 10 МПа позволяет получить продукты с высокой степенью измельчения при сохранении физиологических ингредиентов.
В таблице 7.4 приведены органолептические и физико-химические показатели продукта, полученного в результате обработки фитокомпозиций в роторно-валковом дезинтеграторе при установленных режимах.
Химический состав разработанных пищевых добавок на основе сухих листьев стевии и фитокомпозиций обезжиренных пряно-ароматических растений представлен белками, а также пищевыми волокнами, которые при определенном сочетании могут проявлять высокую влаго- или жироудерживающую способность.
Учитывая это, изучали влагоудерживающую и жироудерживающую способность разработанных добавок.
На рисунке 8.1 приведены данные по влагоудерживающей способности БАД растительного происхождения.
Анализ полученных данных показывает, что наиболее высокой влагоудерживающей способностью обладает БАД, полученная из сбора 1, а низкой — БАД из листьев стевии, что, по-видимому, обусловлено суммарным _ содержанием в . исследуемых биологически активных-добавках белков и пищевых волокон, т.к. количество удерживаемой влаги прямо пропорционально суммарному содержанию указанных ингредиентов.
Учитывая, что мучные кондитерские изделия являются жироемкими продуктами изучали жироудерживающую способность разработанных БАД растительного происхождения.
