авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Научное обоснование и практические аспекты применения пищевых волокон при разработке функциональных пищевых продуктов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Ипатова Лариса Григорьевна НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ВОЛОКОН ПРИ РАЗРАБОТКЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Специальность 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва – 2011 1

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» Министерства образования и науки Российской Федерации Научный консультант Доктор технических наук, профессор Кочеткова Алла Алексеевна

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор Баранов Борис Алексеевич Доктор технических наук, профессор Савенкова Татьяна Валентиновна Доктор технических наук, профессор Бутина Елена Алексанлровна Ведущая организация НОУ ДПО «Международная промышленная академия»

Защита состоится 27 декабря 2011 года, в 11 часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.122.05 при ФГБОУ ВПО «Московский Государственный Университет технологий и управления им.

К.Г. Разумовского», по адресу: 109029, г. Москва, ул. Талалихина, дом 31, ауд. (первый этаж).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО МГУТУ им. К.Г. Разумовского

Автореферат размещён на сайте ФГБОУ ВПО МГУТУ им. К.Г. Разумовского www.mgutm.ru Автореферат разослан: «» _ 2011 г.

Ученый секретарь Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д.212.122.05, кандидат технических наук, доцент Козярина Г.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Структура питания и пищевой статус населения относятся к числу важнейших показателей развития страны. Значимость состояния питания как факто ра, формирующего здоровье нации, подтверждается принятием Доктрины продоволь ственной безопасности Российской Федерации, относящей некоторые показатели факти ческого питания к критериям оценки продовольственной безопасности. Наращивание производства новых обогащенных, диетических и функциональных продуктов с целью формирования здорового типа питания входит в число основных направлений государ ственной экономической политики в сфере обеспечения продовольственной безопасности.

Отмечается, что рацион питания должен отвечать современным научным принципам оп тимального питания, учитывать сложившуюся структуру и традиции питания большинства населения. Анализ фактического питания населения России показывает, что структура пи тания не соответствует современным представлениям нутрициологии, питание характери зуется повышенной калорийностью, недостаточным или несбалансированным потреблени ем макро- и микронутриентов. Проблема коррекции пищевого статуса заключается в том, что в последние годы с изменением условий и образа жизни большой части населения произошло объективное снижение потребности в энергии, и, следовательно, в объеме по требляемой пищи, а физиологическая потребность в микронутриентах практически не из менилась. В этой ситуации, называемой «дилеммой питания», современный человек не может даже с адекватным энерготратам рационом из обычных натуральных продуктов пи тания получить эссенциальные микронутриенты в необходимом количестве. Ситуация осложняется за счет объективного снижения качества продовольственного сырья на фоне экологического неблагополучия, применения интенсивных технологий переработки и хра нения пищи, приводящих к глубокому изменению ее состава, качества, уменьшению пи щевой ценности и пищевой плотности. Одним из последствий обеднения рационов являет ся недостаточность пищевых волокон (ПВ), средний уровень потребления которых снижен на 30% и более, что может служить причиной развития ряда серьезных хронических забо леваний.

Внимание на важной роли пищевых волокон в процессе пищеварения и обмена ве ществ в целом, их влиянии на рост и развитие нормальной кишечной микрофлоры было сфокусировано в 80-х г.г. ХХ в. А.М. Уголевым в рамках теории адекватного питания. Ло гическим продолжением этой теории стала предложенная в начале 1990-х г.г. Potter, Ashwell, Roberfroid и их соавторами Концепция позитивного питания, предусматривающая систематическое потребление пищевых продуктов, содержащих физиологически функци ональные ингредиенты. Большой вклад в развитие концепции позитивного питания и ее реализацию в нашей стране внесли В.А. Тутельян, М.М.Г. Гаппаров, В.Б. Спиричев, Л.Н.

Шатнюк, А.А. Кочеткова, А.П. Нечаев, Б.А. Шендеров, авторами фундаментальных и при кладных исследований посвященных пищевым волокнам, являются Hipsly, Trowell, М.С.

Дудкин, Н.К. Черно, Т.Б. Цыганова, О.А Ильина, В.С. Иунихина, Э.С. Токаев и другие ученые.

Актуальность тематики, связанной с производством функциональных продуктов, подтверждается принятием первого в европейских странах Национального стандарта РФ ГОСТ Р 52349-2005 «Продукты пищевые функциональные. Термины и определения», под готовленного при участии специалистов МГУПП. Развитие производства пищевых про дуктов, обогащенных незаменимыми компонентами, продуктов функционального назна чения относится к основным задачам государственной политики в области здорового пи тания, сформулированным в «Основах государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года». Подтверждением этого служит принятие Постановлением Главного государственного санитарного врача от 27.12.2010 № 177 СанПиН 2.3.2.2804-10 Дополнения и изменения № 22 к СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов».



В основе технологий функциональных пищевых продуктов лежит модификация со ставов традиционных продуктов, направленная на повышение пищевой плотности путем увеличения содержания полезных ингредиентов до уровня, соотносимого с физиологиче скими нормами их потребления (15-50% от средней суточной потребности). Отечественное и мировое производство функциональных пищевых продуктов развивается сегодня в направлении обогащения витаминами, минеральными веществами, ПВ традиционных про дуктов на фоне общей тенденции к уменьшению их энергетической ценности. Перспек тивным объектом модификации с целью формирования функциональных свойств являют ся базовые продукты, представляющие собой гомогенные пищевые системы, например, напитки или гетерогенные многокомпонентные системы, когда возможно введение обога щающих ингредиентов в одну из фаз. К последним относятся эмульсионные продукты, мучные кондитерские изделия.

Диссертационная работа направлена на решение важной народнохозяйственной за дачи - разработку научно обоснованных технологических решений, реализация которых отвечает приоритетам развития науки и технологий, ориентированных на создание инду стрии здорового питания, в частности, развитие производства продуктов, обогащенных не заменимыми компонентами, продуктов функционального назначения.

Официальным подтверждением актуальности выполненного исследования является включение его тематики в федеральную целевую научно-техническую программу (ФЦНТП) «Технологии живых систем» «Исследования и разработки по приоритетным направлениям науки и техники на 2002-2006 годы», в рамках которой выполнялся проект «Технологии производства продуктов функционального и лечебно-профилактического назначения на основе мониторинга питания и специфики метаболизма у различных групп населения» (государственный заказчик – Министерство промышленности, науки и техно логий). Отдельные этапы исследований выполнены в рамках ГНТП РФ «Высокоэффектив ные процессы в перерабатывающих отраслях АПК» (проект «Экологически безопасные технологии растительных полисахаридов», 1996-1998);

заказ-наряда Госкомитета РФ по высшему образованию «Разработка функциональных продуктов питания, содержащих ди етические волокна, для повышения пищевой ценности» (1999-2000);

«Разработка комплекс ных добавок, содержащих минеральные вещества, для продуктов функционального назначе ния» (2001), фундаментальных НИР «Теоретические основы получения пищевых эмульсий функционального назначения» (2002-2004), «Теоретические исследования процессов обра зования и стабилизации многокомпонентных дисперсных систем в присутствии электро литов и полиолов» (2005-2007), «Теоретические исследования механизмов ингибирования окислительных процессов в эмульсионных системах с использованием растительных анти оксидантов» (2008-2010), выполненных по заданию Министерства образования и науки РФ. Ряд результатов получен в ходе выполнения исследований по хоздоговорным темам:

«Разработка технологии получения жировых продуктов для профилактического питания» (по заказу ООО «Райсио Ньютришен», 2005), «Разработка практических рекомендаций по формированию вкусового профиля напитков, содержащих биологически активные добав ки» (по заказу ООО «Экомир», 2006), «Научно-техническое сопровождение производ ственной деятельности ООО НПП «Конверсцентр» по продвижению на рынок продукта «-каротин микробиологический в масле (микробиологический -каротин)» (по заказу ООО НПП «Конверсцентр», 2004). «Разработка проекта технических условий на спреды с фитостеринами» (по заказу ООО «ЭФКО. Пищевые ингредиенты», 2011).

Цель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования являлась раз работка научного обоснования и практических решений по применению пищевых волокон в технологии функциональных пищевых продуктов с заданными потребительскими свой ствами для рационов здорового питания.

Поставленная цель предусматривала решение следующих задач:

- обоснование и выбор видов базовых продуктов пищевого рациона с целью повышения в них пищевой плотности путем обогащения пищевыми волокнами и другими функцио нальными пищевыми ингредиентами;

- обоснование и выбор видов пищевых волокон и других функциональных пищевых ингреди ентов - витаминов, минеральных веществ, фитостеринов, биофлавоноидов, пребиотиков;

- проведение оценки технологической эффективности пищевых волокон и их комбинаций с другими функциональными пищевыми ингредиентами в различных пищевых системах, - исследование влияния пищевых волокон на некоторые компоненты пищевых систем;

- научное обоснование адекватного применения пищевых волокон в составе выбранных пищевых продуктов;

- разработка комплексов пищевых волокон с другими функциональными ингредиентами и практических рекомендаций по их использованию;

- разработка технологических решений по созданию функциональных напитков, спредов, мучных кондитерских изделий для рационов здорового питания;

- разработка технологий продуктов, обогащенных пищевыми волокнами и их комбинация ми с другими функциональными ингредиентами;

- разработка нормативной и технологической документации на полученные продукты;

- проведение производственных испытаний разработанных технологий продуктов на предприя тиях пивобезалкогольной, масложировой и кондитерской отраслей.

Научная концепция. Научная концепция состоит в создании методологического подхода к повышению пищевой плотности пищевых продуктов за счет обоснованного и адекватного применения пищевых волокон и их комбинаций с другими функциональными ингредиентами, включающего: разработку технологических приемов введения ПВ различ ного строения в пищевые системы;

повышение пищевой плотности путем снижения кало рийности обогащенного волокнами продукта;

разработку комплексов с микронутриентами, имеющих технологические преимущества в процессе производства и хранения продукта.

Основные положения, выносимые на защиту.

На защиту выносятся следующие положения:

- создание разнообразного ассортимента современных продуктов питания, обогащенных пищевыми волокнами и другими функциональными ингредиентами;

- методологический подход к оценке эффективности пищевых волокон, представляющий собой совокупность аналитических и экспериментальных методов исследований, позволя ющих прогнозировать поведение ПВ в пищевой системе и обеспечить их содержание в продукте, адекватное принципам обогащения;

- обоснование адекватного применения пищевых волокон и их комплексов с микронутри ентами в составе функциональных продуктов;

- совокупность экспериментальных данных по исследованию поведения ПВ в пищевых си стемах различной природы (растворов, эмульсий, структурированных дисперсных систем) и в технологии функциональных пищевых продуктов;

- технологические решения по использованию пищевых волокон и их комбинаций в функциональных продуктах;

- оценка функционального пищевого продукта на основании показателей пищевой ценно сти и пищевой плотности.

Научная новизна. Разработано научное обоснование комплексной оценки пищевых волокон различного химического строения и их применения в составе функциональных продуктов на основе растворов, эмульсий и структурированных пищевых систем, с учетом физиологических и технологических эффектов пищевых волокон и их комбинаций с дру гими функциональными ингредиентами.

С целью повышения пищевой плотности различных продуктов предложено использо вание композиций ПВ и функциональных ингредиентов различной природы в виде ком плексных добавок, совмещающих физиологический эффект и технологические функции. В качестве технологического решения разработан прием комбинирования растворимого пи щевого волокна (пектина) и жирорастворимых функциональных ингредиентов ( каротина, -токоферола, фосфолипидов) в составе комплекса, полученного методом дис пергирования и составляющего основу биологически активных добавок к пище под общим наименованием «Пектокар».

Впервые в качестве технологического решения на стадии водоподготовки при разра ботке функциональных пищевых продуктов научно обоснован и использован метод очист ки, кондиционирования и электрохимической активации воды (ЭХА) в установках «Изу мруд», снабженных внешним угольным фильтром. Впервые установлены различия спек тральных характеристик образцов воды, полученной при разных режимах электрохимиче ской обработки, свидетельствующие о снижении концентрации активного хлора в образ цах ЭХА-воды по сравнению с водопроводной водой. Разработаны режимы и условия об работки воды, предназначенной для использования в составе напитков.

В рамках проведения комплексной оценки поведения ПВ в водной среде впервые ис следовано влияние ЭХА-воды на набухаемость, растворимость и вязкость растворов гид роколлоидов (препаратов инулина, резистентных декстринов, гуммиарабика, пектинов).

Установлены закономерности поведения гидроколлоидов в ЭХА-воде, позволяющие про гнозировать формирование заданной консистенции напитков, обогащенных ПВ.

Впервые установлено стабилизирующее влияние ЭХА-воды в установках «Изумруд» на активность эпигаллокатехингаллата и других растительных антиоксидантов в растворах.

Выявлены особенности влияния пищевых волокон различного строения на свойства и агрегативную устойчивость эмульсий. Впервые предложено применение в составе спреда растворимых пищевых волокон инулина и фруктоолигосахаридов в сочетании с солью кальция, что обеспечивает повышение биодоступности кальция и пребиотическое дей ствие, а также технологический эффект имитатора жира в спредах пониженной жирности.

Впервые создан отечественный спред, содержащий фитостерины или их эфиры.

Установлен выраженный антиоксидантный эффект воднодиспергируемых раститель ных экстрактов (экстрактов виноградных косточек, оливок, зеленого чая, шлемника бай кальского) в обратных эмульсиях. Показано, что присутствие экстрактов замедляет рост перекисного числа в жировых основах модельных спредов на 30-80% благодаря антиокис лительному действию биофлавоноидов, суммарное содержание которых уменьшается в 1, – 2 раза при хранении спредов при температуре 4-6°С в 1,5 – 3 раза – при комнатной тем пературе.

Выявлен эффект снижения содержания сырой клейковины и ее укрепления в присут ствии ПВ из различных источников (комплексы нерастворимых ПВ яблок, фруктоолигоса хариды, гуммиарабик). Установлен технологический эффект позитивного влияния гумми арабика и фруктоолигосахаридов на качество эмульсии для сахарного теста, в частности повышение ее стабильности в процессе хранения в течение нескольких производственных циклов. Показано улучшение реологических свойств теста, а также физико-химических и органолептических показателей качества сахарного печенья при обогащении его ПВ.

Получены новые данные о позитивном влиянии гуммиарабика на стабильность лакту лозы в условиях технологических режимов процесса производства сахарного печенья - вы сокой температуры и щелочной среды.

Впервые исследовано влияние комплекса нерастворимых и растворимых ПВ на тер мостабильные свойства фруктовых начинок для мучных кондитерских изделий. Показана зависимость внутренней прочности гелевой структуры начинки от концентрации препара та нерастворимых ПВ. Выявлены эффекты повышения ее термостабильности, уменьшения синерезиса при хранении, обеспечивающие предотвращение намокания печенья и увели чение срока его хранения. Изучено влияние гуммиарабика на изменение группового соста ва липидов и образование первичных продуктов их окисления в процессе хранения сахар ного печенья в различных условиях.

Новизна результатов исследований защищена 5 патентами.

Практическая значимость и реализация результатов работы Разработана серия биологически активных добавок (БАД) к пище под общим наиме нованием «Пектокар», содержащих пектин и жирорастворимые функциональные ингреди енты, проявляющие, наряду с физиологической активностью, технологические свойства.

Разработаны комплекты технологической и нормативной документации на БАД к пище серии «Пектокар», получены патенты РФ на состав БАД к пище (Патент РФ № 2148941), способ получения добавок (Патент РФ № 2178977) и продукты с ними (Патент РФ № 2236156). Опытно-промышленная апробация разработанных технологий добавок «Пекто кар» проведена на базе ООО «Инертон» (г. Москва).

Практическим итогом раздела работы, посвященного исследованию поведения ПВ в рас творах и модельных напитках, стало создание ассортимента сокосодержащих напитков, обогащенных ПВ, витаминами, минеральными веществами, растительными антиоксидан тами. Разработаны и подготовлены к внедрению рецептуры и технологии сокосодержащих функциональных напитков «Фрутомино» с композициями серии «ПектокарС-С».

Разработаны и подготовлены к внедрению рецептуры и технологии напитков с при менением в качестве системы водоподготовки установок для электрохимической обработ ки «Изумруд», снабженных внешним угольным фильтром: сокосодержащего напитка, обогащенного гуммиарабиком и антиоксидантом зеленого чая, а также сокосодержащих напитков обогащенных гуммиарабиком, экстрактами черники, семян винограда и зеленого чая (под общим наименованием «Изумруд»). Проведены производственные испытания, подтверждающие эффективность использования установок «Изумруд» в технологии без алкогольных напитков.

Разработаны и подготовлены к внедрению рецептура и технология сокосодержащих напитков для завтрака «Овсянка» с овсяными отрубями «OutBrane №233».

Другая группа продуктов с повышенной пищевой плотностью представлена пище выми продуктами на основе обратных эмульсий – спредами. Разработаны и реализованы в комплекте нормативной и технологической документации рецептуры функциональных растительно-жировых спредов 50%-ной жирности, разработаны технологические приемы, обеспечивающие их обогащение фруктоолигосахаридами, кальцием и витамином D, а так же фитостеринами. На базе ООО «ЭФКО. Пищевые ингредиенты» (г. Алексеевка) прове дена промышленная апробация новых видов спредов с фитостеринами, содержащих рас творимые ПВ, разработана и утверждена НТД на спреды с фитостеринами.





Разработаны рецептуры и технология новых видов растительно-жировых спредов «Камелия» 60%-ной жирности со сбалансированным составом ПНЖК, обогащенных ину лином, витаминами А, Е, включающих в качестве антиоксиданта экстракт зеленого чая.

Разработаны рецептура и технология спреда 60%-ной жирности «Флавио», предусматри вающая применение в качестве антиоксиданта экстракта шлемника байкальского.

Разработана рецептура и технология растительно-жирового спреда 40%-ной жирно сти «Воздушное облако» на основе четырехкомпонентных смесей пальмового, пальмояд рового, кокосового и подсолнечного масел, обогащенного инулином, пектином, витамина ми Е, D.

Получены патенты РФ на состав растительно-жирового спреда (Патент РФ № 2284698) и способ получения спреда (Патент РФ 2364089). На новые виды спредов составлен и подго товлен к утверждению комплект НТД.

В группе мучных кондитерских изделий разработаны и реализованы в комплектах нормативной и технологической документации рецептуры и технологии трех видов сахар ного печенья с функциональными пищевыми ингредиентами: «Колобок», содержащее фруктоолигосахариды, кальций и сахарозаменитель лактит, обладающий пребиотическими свойствами;

«Лагуна», содержащее комбинацию гуммиарабика и пребиотика лактулозы;

сахарное печенье с фруктовой начинкой «Волна», обогащенное гуммиарабиком, лактуло зой, а также пектином и комплексом нерастворимых волокон яблок в составе начинки.

На базе ОАО «Кондитерская фабрика Саратовская» (г. Саратов) проведена промыш ленная апробация новых видов сахарного печенья и фруктовой начинки, содержащих ком бинацию растворимых и нерастворимых ПВ.

Материалы выполненных исследований использовались при подготовке учебных программ дисциплин «Пищевая химия», «Функциональные продукты для здорового пита ния», «Химия пищевых гидроколлоидов», включены в изданные учебно-методические по собия «Функциональные пищевые продукты», «Пищевые гидроколлоиды», учебник для вузов «Функциональные пищевые продукты. Введение в технологии», монографию «Жи ровые продукты для здорового питания. Современный взгляд» и применяются в учебном процессе кафедры «Органическая и пищевая химия» МГУПП.

Личный вклад соискателя. Научное обоснование и постановка цели и задач иссле дования, организация и планирование экспериментов, обработка и обобщение результатов исследований, подготовка к опубликованию;

участие в проведении производственных ис пытаний. Диссертационная работа является обобщением научных исследований, прове денных автором в качестве исполнителя и ответственного исполнителя хоздоговорных и научно-исследовательских работ, выполненных по заданию Министерства промышленно сти, науки и технологий РФ, Министерства образования и науки РФ, Федерального агентства по образованию, также в ходе руководства и соруководства научной работой ас пирантов и магистров.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсужда лись на следующих научных конференциях: Юбилейная международная научно практическая конференция «Пищевые продукты ХХI века» (Москва, 2001);

Юбилейная научная конференция к 80-летию специальности «Технология хранения и переработки зерна» МГУПП (Москва, 2002);

VI Всероссийская конференция «Специализированные жиры и комплексные улучшители для хлебобулочных и мучных кондитерских изделий» (Санкт-Петербург, 2004);

Научно-технические конференции-выставки с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии и технические средства для их реа лизации» (Москва, 2004, 2006);

II Международный симпозиум «Пищевые биотехнологии:

проблемы и перспективы в 21 веке» (Владивосток, 2004);

Международная конференция «Технологии и продукты здорового питания» (Москва, 2004-2010);

Международная кон ференция «Индустрия пищевых ингредиентов: современное состояние и перспективы раз вития» (Москва, 2005);

Международная научно-практическая конференция «Спреды и смеси топленые» (Москва, 2005), Международная конференция «Масложировой комплекс России: новые аспекты развития» (Москва, 2006, 2008, 2010);

VII Всероссийская научно практическая конференция «Синергизм пищевых добавок» (Санкт-Петербург, 2006);

Все российский конгресс диетологов и нутрициологов «Питание и здоровье» (Москва, 2007, 2009, 2010);

IV Международная конференция «Современное хлебопечение» (Москва, 2007);

IX Международный Форум «Пищевые ингредиенты ХХI века» (Москва, 2008);

Международная научно-техническая конференция «Техника и технология пищевых произ водств» (Могилев, 2009);

III Международная конференция «Индустрия пищевых ингреди ентов XXI века» (Москва, 2009);

Международная научно-практическая конференция «Мо лочная индустрия мира и Российской Федерации» (Москва, 2011).

Разработка «Функциональные пищевые продукты: сахарное печенье с комплексом пищевых волокон и минералов» награждена «Дипломом за высокое качество продукции» IV Международной выставки «Высокоэффективные пищевые технологии и технические средства для их реализации» (Москва, 2006 г.);

учебник «Функциональные пищевые про дукты. Введение в технологии» награжден Почетной грамотой Совета ректоров САО г.

Москвы как лучшее учебное издание по техническим наукам и технологиям 2009 года (Москва, 2009);

монография «Жировые продукты для здорового питания. Современный взгляд» награждена Дипломом Х Международного форума «Пищевые ингредиенты XXI века» как лучшее издание (Москва, 2009).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 62 печатные работы, в том числе 5 патентов, 1 учебник и 2 учебных пособия с грифами профилирующих УМО, монография, 16 статей в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает введение, об зор литературы, экспериментальную часть, выводы, список использованной литературы и приложения. Содержание работы изложено на 364 страницах основного текста, включа ющего 120 рисунков, 58 таблиц и 7 приложений. Список литературы включает 415 источ ников, в том числе 148 иностранных. Приложения содержат расчеты химического состава, энергетической ценности и пищевой плотности разработанных изделий, акты производ ственных испытаний, нормативную и технологическую документацию на разработанные продукты.

Основные этапы работы выполнены в ПНИЛ биотехнологии пищевых продуктов и на кафедре «Органическая и пищевая химия» Московского государственного университета пищевых производств. Отдельные разделы выполнялись на кафедрах «Технология хлебо пекарного и макаронного производств», «Процессы ферментации и промышленного био катализа» МГУПП, в лаборатории электротехнологии ВНИИИМТ. Исследования по сушке добавок серии «Пектокар» проводились в НПО «Мир» ООО «Инертон» (г. Москва). Вы печки опытных партий сахарного печенья и опытные варки фруктовых начинок проводили в производственных условиях ОАО «Кондитерская фабрика Саратовская» (г. Саратов).

Выработку опытных партий спредов осуществляли на базе ООО «ЭФКО. Пищевые ингре диенты» (г. Алексеевка Белгородской обл.).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Объекты и методы исследований Объектами исследований служили различные виды источников ПВ - натуральные комплексы нерастворимых волокон яблок «Herbacel AQ Plus» («Herbstreith & Fox», Герма ния), овсяных волокон «Nutrim®» и отрубей «OutBrun №233» («Future Ceuticals» США), коммерческих препаратов яблочного пектина Classic («Herbstreith & Fox», Германия), ину лина «Fibrulin» и фруктоолигосахаридов «Fibrulose 97» («Cosucra», Бельгия), гуммиараби ка «Fibregum» («CNI», Франция).

В качестве обогащающих ингредиентов в комбинациях с ПВ применяли витамины А, D, E, -каротин в кристаллической форме или в виде масляного раствора, фосфолипиды, препараты фитостеринов «Prolocol» («Тripl Кrawn АВ», Швеция) и их эфиров «Vegapure 95» (фирма «Cognis» BASF, Германия), а также соли кальция, пребиотик лактулозу в виде сиропа «Лактусан» с содержанием лактулозы 35% (ООО «Фелицата Холдинг», Россия), растительные экстракты, содержащие биофлавоноиды (ООО «Натуральные ингредиенты», Россия), препарат эпигаллокатехингаллата «Teavigo®» (DSM Nutritional Products, Швейца рия).

В разделе, посвященном созданию комплексов функциональных ингредиентов с ПВ, основными объектами разработки являлись композиции нутрицевтиков серии «ПектокарС» на носителе сахарозе и сокосодержащие функциональные напитки, обогащенные этими композициями. Содержание -каротина определяли спектрофотометрическим методом.

В разделах, посвященных разработке напитков, основными объектами исследования служили образцы ЭХА-воды, растворы гидроколлоидов и растительных экстрактов, мо дельные напитки. Анализ воды выполняли с помощью общепринятых методов определе ния рН, окислительно-восстановительного потенциала. Исследование спектральных харак теристик воды проводили спектрофотометрически (диапазон длин волн – 190 – 1100 нм) фирмы НАСН (США). Общее количество остаточных оксидантов определяли методом молекулярного адсорбционного анализа, основанного на поглощении электромагнитных излучений молекулами и сложными ионами в ультрафиолетовой и видимой областях спек тра (260 – 400 нм). Измерение кинематической вязкости растворов ПВ проводили на ка пиллярном вискозиметре Оствальда, анализ дисперсности частиц в напитках - с использо ванием принципа лазерной дифракции на анализаторе Mastersizer 2000 (Германия). Анти оксидантную активность эпигаллокатехингаллата определяли методом, основанным на способности антиоксидантов ингибировать окисление 2,2’-азиноди-[3-этилбензо-тиазолин сульфонат] (ABTS) в ABTS пероксидазой. (CALBIOCHEM, подразделение EMD Biosci ences inc., Мerck KGaA, Германия). Определение фенольных соединений проводили мето дом Фолина-Чокальтеу, суммарного содержания флавоноидов - амперометрическим детек тированием на приборе «ЦветЯуза-01-АА» (НПО «Химавтоматика», Россия). Для опреде ления аскорбиновой кислоты применяли титриметрический метод с использованием 2,6 дихлорфенолиндофенолята натрия. При анализе качества концентрированных соков и пю ре определяли содержание сухих веществ рефрактометрически, кислотность - титриметри ческим методом.

В разделе, посвященном спредам, основными объектами исследований являлись об ратные эмульсии и их рецептурные ингредиенты: растительные масла, пищевые добавки, обогащающие ингредиенты – витамины, фитостерины и их эфиры, инулин, препараты кальция, растительные экстракты. При проведении экспериментальных исследований ис пользовали стандартные методики оценки качества жировых продуктов, а также совре менные инструментальные методы физико-химического анализа. Для получения спредов применяли лабораторную установку периодического действия «Stephan UMC 5» (Герма ния). Состав жирных кислот определяли по ГОСТ 30418-96 методом газовой капиллярной хроматографии на приборе MEGA 5600 фирмы «Karlo Erba». Кислотное число определяли по ГОСТ 5476-80, перекисное число – по ГОСТ 26593-85. Жировую фазу из спредов выде ляли по ГОСТ 51486. Температуру плавления жира определяли по ГОСТ 30418-96, устой чивость масел к окислению - методом ускоренного окисления по ГОСТ Р 51481-99 (ИСО 6886-96). Исследование реологических свойств эмульсий проводили на ротационном вис козиметре «Visco Basic Plus» (Испания). Поверхностное натяжение растворов раститель ных экстрактов измеряли по ГОСТ 11161-71. Суммарное содержание полифенолов в вод ной фазе спредов определяли методом амперометрического детектирования на приборе «ЦветЯуза-01-АА». При расчете компонентного состава жировой фазы со сбалансирован ным жирнокислотным составом применяли компьютерное моделирование с помощью про граммы обработки численных данных хроматографического анализа растительных масел.

Микробиологический анализ спредов проводили по ГОСТ 26668-85, ГОСТ 26669-85, ГОСТ 10444.12-88. Органолептические показатели спредов оценивали стандартными ме тодами.

В исследованиях, посвященных разработке мучных кондитерских изделий (сахарное печенье), использовали пшеничную муку и другие ингредиенты, необходимые для приго товления сахарного печенья и фруктовой начинки. При анализе муки определяли ее влаж ность, содержание клейковины, зольность. Структурно-механические свойства сырой клейковины определяли на приборе ИДК-1. Реологические свойства теста – на приборе «Структурометр». Устойчивость и тип кондитерской эмульсии определяли традиционны ми методами, однородность - микроскопированием. При оценке качества готового печенья и свойств полуфабрикатов использовали общепринятые органолептические и физико химические методы исследования. При изучении сохранности лактулозы в готовом про дукте использовали метод ISO 11285:2004. Свойства начинок оценивали с помощью спе циально разработанных лабораторных методов контроля термостабильных свойств фрук товых начинок. Внутреннюю прочность опытных начинок исследовали на пектинометре «Herbstreith», модель Mark (Германия). Интенсивность окисления жира характеризовали по изменению перекисного числа, определенного по ГОСТ26593-85. Изменения в группо вом составе жира в готовом продукте при хранении анализировали методом тонкослойной хроматографии.

Измерения проводили не менее чем в 3-кратной повторности, обработку эксперимен тальных данных осуществляли методами математической статистики.

Общая схема организации исследований представлена на рисунке 1.

2. Результаты исследований 2.1. Комплексная оценка эффективности пищевых волокон, применяемых в технологиях различных групп пищевых продуктов Теоретической основой, на которой базируется концепция обогащения продуктов пищевыми волокнами, служит положение теории адекватного питания о значении этих компонентов пищи для функционирования пищеварительной системы, для жизнедеятель ности нормальной кишечной микрофлоры и образования ряда вторичных нутриентов, в том числе регуляторных, а также для макроорганизма в целом. В рамках концепции пози тивного питания ПВ включены в группу физиологически функциональных ингредиентов наряду с витаминами, минералами, полиненасыщенными жирными кислотами (ПНЖК), пребиотиками и пробиотиками.

Однако на практике создание разнообразных обогащенных волокнами продуктов со пряжено с проблемами, обусловленными существенными различиями химического строе ния ПВ, (главным образом полисахаридов), и следовательно, различиями их физико химических свойств и физиологических эффектов. Обогащение продуктов ПВ часто со провождается технологическими затруднениями: введение ПВ в продукт в качестве функ ционального ингредиента целесообразно в физиологически значимых количествах, сопо ставимых с суточной нормой, а применение его в качестве пищевой добавки требует ми нимальных количеств, необходимых для достижения конкретных технологических целей.

Научное обоснование и выбор функциональ- Научное обоснование и выбор объектов разработки ных ингредиентов для повышения пищевой плотности продуктов Эмульсионные Мучные кондитерские Сокосодержащие жировые продукты изделия БАД к пище напитки (спреды) (сахарное печенье) Выбор и обоснование Выбор и обоснование микронутриентов: ПВ различного хими -каротин, витамины ческого строения: Подбор ком- Выбор соковых основ Разработка Исследование влияния С,Е,D, ПНЖК, пектин, ФОС;

понентов жировых основ ПВ на содержание и лецитин;

лактулоза;

гуммиарабик;

БАД свойства клейковины фитостерины, ПВ овсяных отрубей;

Разработка ингреди Выбор обогащающих флавоноиды;

нерастворимые ПВ ентного состава ингредиентов Применение ПВ минеральные яблок для снижения творов ПВ и экстрактов на творов ПВ и экстрактов на вещества рН, температуры присут растительных экстрактов Исследование растворимо Исследование свойств рас Исследование свойств рас кислоты на сохранность калорийности Исследование влияния Исследование влияния Исследование влияния ПВ на реологические свойства модельных сти и эмульгирующих Теоретический Исследование ствия аскорбиновой стойкость спредов Исследование влияния на окислительную Изучение свойств анализ физиологи- технологических препаратов овса ПВ на реологические свойств пектина ческих эффектов ПВ эффектов ПВ в свойства теста и микронутриентов пищевых системах -каротина ЭХА-воде ЭХА-воде спредов Исследование влияния ПВ на качество Приемы комбинирования Комплексы на основе готовых изделий пектина и -каротина пищевых системах функциональных ингредиентов в Синергические комбинации:

спредов 60%-ной жирности ти с ФОС, Са, витамином спреда 40%-ной жирности харного печенья с гуммиа - ФОС, кальция, витамина D;

рабиком, лактулозой и ПВ Разработка технологии са Разработка технологии са спредов 50%-ной жирнос технологии БАД к пище гуммиарабиком и расти напитков с БАД к пище - ФОС и кальция;

напитков на ЭХА-воде с отрубями «OatBran233» харного печенья с ФОС Разработка технологии Разработка технологии Разработка технологии Разработка технологии Разработка технологии Разработка технологии тельными экстрактами - гуммиарабика и лактулозы напитков с овсяными Разработка состава и с ФОС и пектином D, фитостеринами серии «Пектокар» с растительными «Пектокар» экстрактами и кальцием яблок Рисунок 1 – Структурная схема исследований Расчет пищевой плотности разработанных продуктов Разработка технологической и нормативной документации на ассортимент функциональных пищевых продуктов с ПВ и микронутриентами, промышленная апробация При создании новых продуктов с ПВ необходимо балансировать между удовлетворе нием потребностей в них организма человека как в функциональном пищевом ингредиенте и обеспечением заданных потребительских характеристик обогащенного продукта путем введения пищевой добавки – гидроколлоида.

Научное обоснование применения ПВ в технологии функциональных пищевых про дуктов строится на проведении комплексной оценки их эффективности, предусматрива ющей анализ химической структуры и свойств ПВ, на основании которых прогнозируется их возможное влияние на реологические свойства растворов, эмульсий, суспензий, струк турированных пищевых систем, а также потенциальные физиологические эффекты, обу словленные потреблением пищевого продукта, обогащенного данным ПВ. Особенности физико-химических свойств ПВ со свойствами гидроколлоидов обусловливают возмож ность их совместного применения с другими функциональными ингредиентами – витами нами, минералами, ПНЖК, антиоксидантами и др. в составе пищевых систем - растворов, эмульсий и структурированных пищевых систем, а также применение в виде сухих форм – БАД к пище. Комплексная оценка предполагает изучение влияния ПВ на содержание и со хранность в продукте других обогащающих ингредиентов, а также изучение влияния ПВ на основные компоненты обогащенных пищевых продуктов. Полученные данные являют ся основополагающими при составлении рационов питания, обеспечивающих физиологи ческие потребности населения в ПВ. Таким образом, адекватное применение ПВ с целью повышения пищевой плотности продуктов предусматривает:

- разработку технологических приемов введения определенных видов ПВ в различные пи щевые системы;

- разработку комбинаций с микронутриентами, проявляющих физиологические свойства и имеющих технологические преимущества в процессе производства и хранения продукта;

- разработку универсальных технологических решений (диспергирования жирораствори мых веществ в полимерной матрице ПВ), обеспечивающих стабильность функциональных ингредиентов в составе различных пищевых систем;

- повышение пищевой плотности путем снижения энергетической ценности продукта, обо гащенного ПВ.

При выборе конкретных видов ПВ, предназначенных для введения в различные пи щевые системы, руководствовались следующими критериями:

- принципом разнообразия химического строения ПВ - линейная или разветвленная струк тура, состав мономеров, степень полимеризации, наличие заряда (кислый или нейтраль ный), а также их физико-химических свойств;

- разнообразием источников – очищенные препараты, природные источники.

- доступностью источника ПВ.

Для проведения исследований в качестве основных источников ПВ были выбраны:

- пектин – высокомолекулярный рамнополигалактуронан со средней молекулярной мас сой 30000-60000, кислый полисахарид линейного строения, высоко- или низкоэтерифици рованный;

- инулин и фруктоолигосахариды – фруктаны, нейтральные полисахариды линейного стро ения со средней степенью полимеризации более 20 (инулин) или 8-10 (фруктоолигосаха риды), средняя молекулярная масса - 1300-4000;

- гуммиарабик – высокоразветвленный протеополисахарид, построенный из D-галактозы, образующей главную цепь, L-арабинозы, L-рамнозы, D-глюкуроновой кислоты, средняя молекулярная масса – около 460 тыс.;

- овсяные отруби – природный источник нерастворимых и растворимых ПВ, в т.ч. глюканов;

- комплекс ПВ яблок, содержащий 87% общих ПВ, из них растворимых – 15%.

Очевидно, что существенные различия в химической структуре приведут к различиям в технологической эффективности при введении в разные пищевые системы. Исходя из это го в качестве объектов обогащения, относящихся к базовым продуктам массового потреб ления, были выбраны пищевые продукты на основе разных дисперсных систем: напитки (на основе растворов и дисперсий), спреды (продукты на основе эмульсий), мучные кон дитерские изделия, в частности сахарное печенье (изделия на основе структурированных многокомпонентных систем).

Выбор напитков обусловлен постоянной высокой потребностью организма человека в жидкости, а также технологичностью напитков, в которых растворяются или дисперги руются ПВ и другие функциональные ингредиенты. Выбор спредов и сахарного печенья обусловлен тем, что, занимая значительную потребительскую нишу в структуре фактиче ского питания, эти продукты расположены на верхнем ярусе «пирамиды питания»;

с пози ций здорового питания они рассматриваются как источники факторов риска (повышенного содержания жира и сахара), их потребление рекомендуется ограничивать из-за высокой калорийности и низкой плотности питательных веществ. Повышение пищевой плотности именно этих видов продукции массового потребления, их преобразование в продукты здо рового питания представляется целесообразным при коррекции базовых рационов.

Каждая выбранная группа пищевых продуктов требует особого подхода к обогащению волокнами, в зависимости от консистенции, реологических, физико-химических характе ристик и органолептических показателей качества. Функции волокон в напитках заключа ются, в основном, в стабилизации, повышении вязкости, формировании полноты сенсор ных ощущений, а также в усилении фруктовой ноты вкуса в сокосодержащих напитках. В эмульсионных жировых продуктах ПВ применяют для создания низкокалорийных рецеп тур, т.к. некоторые растворимые волокна благодаря их гидроколлоидным свойствам спо собны заменять жир. В составе мучных кондитерских изделий препараты ПВ добавляют с целью улучшения пищевого профиля (снижение гликемического индекса, обогащение).

Благодаря влагоудерживающим свойствам препараты ПВ влияют на влагосодержание пи щевой системы (теста и готового изделия), способствуя увеличению продолжительности срока свежести выпечных изделий, улучшают реологические свойства и обеспечивают структурные и текстурные характеристики.

В более высоких дозировках перечисленные технологические эффекты могут иметь негативный результат и для тех продуктов, которые могут маркироваться как «богатый ис точник пищевых волокон», требуется специальная отработка и адаптация рецептур для обеспечения необходимых показателей качества.

Таким образом, разработка новых функциональных продуктов требует проведения комплексной оценки каждого вида вносимых в продукт ПВ и решения на ее основе ряда технологических задач, которые включают:

- подбор ПВ с учетом его известных физико-химических параметров, исходных свойств обогащаемого продукта и технологических режимов его получения;

- исследование влияния физиологически значимых концентраций ПВ на качество разраба тываемого продукта;

- корректирования рецептуры продукта с целью нивелирования возможных изменений, вызванных введением волокна.

В рамках проведения комплексной оценки эффективности ПВ при разработке рецеп тур и технологий напитков, спредов и мучных кондитерских изделий были проведены се рии экспериментов с целью определения свойств указанных выше источников ПВ, изуче ния их влияния на некоторые рецептурные компоненты, а также исследования поведения в растворах, эмульсиях и суспензиях для прогнозирования возможного влияния на техноло гические процессы при производстве конкретных продуктов.

2.2. Разработка композиций ПВ с другими функциональными ингредиентами Во многих пищевых производствах используются общие технологические приемы, действуют сходные технологические факторы, что открывает возможность упрощения процесса и улучшения качества готовых изделий за счет использования универсальных технологических решений. Одним из таких решений при выполнении задачи повышения пищевой плотности продукта является введение в пищевые системы сразу нескольких функциональных ингредиентов в виде многокомпонентных комплексов, хорошо дисперги руемых в гидрофильной среде. Полимерная природа и гидроколлоидные свойства абсо лютного большинства ПВ способны обеспечить распределение в их высокомолекулярной матрице практически любых низкомолекулярных веществ из числа функциональных ин гредиентов.

С целью расширения возможности применения и упрощения отдельных этапов техно логических процессов целесообразным является прием объединения в одной композиции таких функциональных ингредиентов, которые, наряду с их физиологическими эффектами, способны также проявлять свойства технологических пищевых добавок. Такой подход имеет следующие преимущества:

- предупреждение излишнего усложнения рецептуры и вызванных этим технологических затруднений, приводящих к удорожанию конечного продукта или ухудшению его каче ства;

- максимально возможная замена искусственных пищевых добавок на добавки натурально го происхождения, не имеющие ограничений по уровню ДСП;

- возможность создания универсальных комплексов, состав которых может быть при необ ходимости скорректирован путем добавления или исключения определенных ингредиен тов при сохранении основного объединяющего компонента;

- возможность введения комплексов в различные пищевые системы.

Ниже представлены результаты исследований по разработке комплексных добавок на основе пектина, содержащих -каротин, лецитин, витамины и минеральные вещества.

2.2.1. Выбор и обоснование функциональных ингредиентов для разработки комплексных добавок Исследования на данном этапе выполнялись совместно с Д.Г. Задорожней.

Выбор всех ингредиентов комплексных добавок был основан на опубликованных резуль татах эпидемиологических исследований Института питания РАМН о структуре и факти ческом статусе питания населения России;

на положениях теории адекватного питания, научные принципах обогащения пищевых продуктов микронутриентами, современных научных представлениях о физиологическом действии и технологическом назначении от дельных пищевых ингредиентов. На основе анализа перечисленных теоретических источ ников была выделена группа функциональных пищевых ингредиентов, каждый из которых обладает смежными технологическими свойствами (табл. 1.). Выбор пектина в качестве полимерной основы комплексной добавки обусловлен особенностями строения полига лактуроновой кислоты, представляющей собой спираль, в одном витке которой содержит ся три молекулы галактуроновой кислоты и в которую неравномерно через -14 гликозидную связь включаются молекулы L-рамнозы, что придает молекуле зигзагообраз ный вид. Такая структура макромолекулы наряду с большим количеством гидроксильных и карбоксильных групп обусловливает способность пектина адсорбировать и включать в себя соединения с меньшим размером молекул. Комбинирование в одной добавке пектина и жирорастворимых веществ служит технологическим приемом, целью которого является получение воднодиспергируемой формы последних.

Таблица 1 - Характеристика функциональных ингредиентов Функцио- Суточ- Примерный Технологи нальный ная по- дефицит Физиологическое воздействие ческие функ ингреди- треб- потребле- ции пищевой ент ность ния, % добавки Пектин Снижение уровня холестерина в крови, Е 440 –геле (пищевые 2-6 г 30-40 нормализация работы пищеварительной образователь, волокна) системы, радиопротекторные свойства стабилизатор Бета- 5 мг 40-80 Провитамин А, антиоксидантная защита Е 160 а – каротин организма, повышение иммунитета краситель Альфа- 15 мг 40-60 Антиоксидантная защита организма Е 307 – анти токоферол оксидант Лецитин 5-7 г 20-30 Уменьшение уровня холестерина в кро- Е 322 – ви, нормализация работы печени и мозга эмульгатор Существенным аргументом при выборе именно этих ингредиентов послужила их принадлежность к перечню безопасных пищевых добавок, представляющих собой потен циальную альтернативу пищевым добавкам неалиментарной природы.

2.2.2. Исследование физико-химических и реологических свойств растворов и дисперсий компонентов добавок Основным требованием к создаваемым комплексным добавкам является их хорошая растворимость или диспергируемость в гидрофильной среде. В этом случае добавка легко вводится в пищевые системы, представляющие собой растворы, эмульсии или многоком понентные дисперсии. Количественные соотношения ингредиентов разрабатываемых до бавок и их известные свойства предопредели роль биополимера пектина как гидрофильной основы, в комбинации с которой становится возможным диспергирование в воде жиро растворимых функциональных ингредиентов. В связи с этим большой интерес представля ло исследование процесса растворения препаратов пектина в воде, изучение его эмульги рующих и стабилизирующих свойств.

2.2.2.1. Выбор углеводного компонента для композиции пектина Одним из приёмов формирования свойств быстрорастворимых продуктов является введение в состав композиций хорошо увлажняющихся твёрдых инертных веществ (наполнителей), таких как сахароза, декстроза, лактоза, декстрины и т. д. В настоящем ис следовании в качестве наполнителей использовали глюкозу, фруктозу, сахарозу, мальтозу, мальтодекстрины отечественного и импортного производства. При выборе наиболее эф фективного наполнителя исследовали процесс растворения высоко- и низкоэтерифициро ванных пектинов (далее ВЭП и НЭП соответственно) в присутствии выбранных ингреди ентов углеводной природы. Долю каждого наполнителя в составе смесей с пектинами ва рьировали от 1 до 8 частей (в случае ВЭП) и от 1 до 15 (в случае НЭП) на 1 часть пектина.

Оптимальные соотношения пектина и каждого из исследуемых наполнителей выбраны пу тем анализа графических зависимостей в соответствии с минимальным (не превышающим 10 минут) временем их растворения. Установлено, что использование рассмотренных уг леводных наполнителей способствует улучшению способности ВЭП и НЭП растворяться в воде. Для порошков, содержащих препараты пектина, наилучшая растворимость достига ется при соотношении наполнитель:ВЭП, не превышающем 5, а при соотношении напол нитель:НЭП – не превышающем 12. По итогам этой серии опытов, с учётом технологиче ской целесообразности и доступности наполнителя, для практического использования в составе композиций с пектином были выбраны сахароза и мальтодекстрины (ДЭ 18,5).

2.2.2.2. Изучение эмульгирующих и стабилизирующих свойств пектина Стабилизирующая способность пектина связана с особенностями его строения, зависящими от природы исходного сырья и технологических параметров его выделения и модификации. Как правило, пектин применяют в качестве стабилизатора эмульсии в сочетании с низкомолекулярным эффективным эмульгатором. Известно, однако, что в отсутствие эмульгатора пектин сам может проявлять эмульгирующие свойства, связанные со способностью образовывать мембраны вокруг жировых шариков за счёт гидрофобных участков молекулы. Ряд экспериментов был проведен с целью изучения эмульгирующих свойств двух типов яблочного пектина, отличающихся степенью этерификации – пектин марки Classic AU201 (степень этерификации 68-78%) и марки Classic AU701 (степень этерификации 36-44 %) фирмы “Herbstreith & Fox” (Германия). В ходе эксперимента готовили эмульсии первого рода. Дисперси-онной средой служили 1-, 2-, 2,5- и 3%-ные растворы ВЭП и 1-, 2- и 2,5%-ные растворы НЭП, в качестве дисперсной фазы использовали рафинированное дезодорирован ное подсолнечное масло.

На рис. 2 представлены графики, отражающие изменение устойчивости во времени прямых эмульсий с содержанием масляной фазы 4;

8;

12% к массе эмульсии.

Из рисунка видно, что введение в дисперсионную среду 2;

2,5 и 3% ВЭП приводит к стабилизации эмульсий при всех значениях концентрации масляной фазы.

Введение 1% пектина обоих типов позволяет стабилизировать эмульсию только в течение суток.

Аналогичны результаты опытов с НЭП. Во всех вариантах не наблюдается разделения фаз (вы деления масла или воды), а также неоднородности структуры по всему объёму эмульсии. Умень шение устойчивости эмульсии проявлялось в виде отстаивания верхнего слоя, что представляет собой только кажущееся расслоение, эмульсия при этом не разрушается. Микроскопирование Рисунок 2-Изменение устойчивости эмульсий с различ полученных эмульсий показало, ным содержанием масляной фазы: А - 4 %,Б – 8 %, В–12 % что они являются полидисперс ными системами, причём с повы шением концентрации пектина в дисперсионной среде увеличивается общее количество капель, уменьшаются их размер и неоднородность в системе: в 1%-ном растворе пектина основной (87% от общего количества) является фракция капель дисперсной фазы со сред ним размером 2,7-7,6 мкм, в 2%-ном растворе пектина 93 % - капли со средним размером 1,7-6,6 мкм, а в 2,5-3,0%-ном растворе до 98% капель имеют размеры 1,4-5,6 мкм. В последующих экспериментах использовали 2%-ную концентрацию пектинов, обеспечивающую необходимую устойчивость эмульсий.

Возможность получения стабильных эмульсий первого рода с использованием ис ключительно высокомолекулярного стабилизатора – пектина послужила основанием для выявления максимального количества масла, которое может быть эмульгировано в 2%-м растворе пектина, что позволяет прове сти корреляцию с максимально воз можным введением масляных препара тов -каротина и жирорастворимых ви таминов, без ущерба для устойчивости эмульсий. С этой целью в течение дней проводили оценку устойчивости эмульсий, в которых дисперсионной средой являлись 2%-ные растворы обо их видов пектина, а дисперсной фазой Рисунок 3 - Зависимость устойчивости эмульсий, – подсолнечное масло в количестве от стабилизированных пектином, от концентрации 16 до 60% к массе эмульсии. Присут масляной фазы 1 – 2 %-й раствор ВЭП;

2 – 2 %-й раствор НЭП ствие в дисперсионной среде 2% как ВЭП, так и НЭП позволяет получать устойчивые концентрированные эмульсии с содержа нием масляной фазы до 50% (рис. 3).

Таким образом, опытным путем подтверждена возможность стабилизации концентриро ванных эмульсий первого рода с содержанием масляной фазы от 4 до 50 % ВЭП и НЭП даже в отсутствие низкомолекулярного эмульгатора. Полученные эмульсии имели различ ную консистенцию, во всех вариантах с содержанием масла менее 60% происходило от стаивание более плотного верхнего слоя эмульсии без выделения водной и/или масляной фазы. В отдельной серии исследований, посвященных взаимному влиянию пектина и лецитина, вводимого в систему в качестве функционального ингредиента в физиологически значимых количествах до 8-12 % к массе масляной фазы, показало, что в этом случае при 2%-ной концентрации пектина в дисперсионной среде обеспечивается 85 87 %-ная устойчивость 50 %-ных эмульсий.

Проведенные исследования подтвердили возможность получения через эмульсионные системы комплексных добавок, одновременно включающих водорастворимые и жирорастворимые функциональные ингредиенты.

2.2.3. Разработка технологии пектинсодержащих добавок серии «Пектокар», со держащих комплекс функциональных ингредиентов Поскольку разработка комплексных добавок проводилась с целью повышения пи щевой плотности продуктов, большое значение имела простота и технологичность их вве дения в различные пищевые системы. Способность выбранного в качестве объединяющей основы пектина растворяться в воде, участвовать в образовании эмульсий и стабилизиро вать их предоставляет возможность включения в состав комплексной добавки функциональных ингредиентов как гидрофильной, так и гидрофобной природы в большом диапазоне концентраций. Количественные соотношения гидрофильных и гидрофобных ингредиентов определили тип дисперсной системы для получения самой добавки – коллоидного раствора при малом содержании жирорастворимых веществ или эмульсии в случае их высокой концентрации. Такой подход влияет и на потенциальный объект обогащения: если пищевая система представляет собой эмульсию или многофазную структурированную систему, более предпочтительным будет использование добавки на основе эмульсии, а в случае раствора или суспензии – добавки, полученной из коллоидного раствора.

2.2.3.1. Получение комплексных добавок из эмульсионных систем В случае высоких концентраций функциональных ингредиентов гидрофобной природы воднодиспергируемые комплексные добавки могут быть созданы путем получе ния и последующего высушивания эмульсий. Серией предварительных сушек было установлено, что присутствие масляной фазы оказывает влияние на процесс сушки и физические свойства конечного продукта, потому концентрацию масляной фазы выбирали с учетом трех аспектов:

- необходимости введения с масляной фазой физиологически значимого количества жиро растворимых функциональных ингредиентов;

- особенностей технологических режимов сушки, Пектин Наполнитель связанных с адгезионной способностью высушиваемых продуктов и материала Дист.

вода инертного носителя (фторопласта);

- требования к качеству готового Масляная Растворение воднодиспергируемого продукта (отсутствие фаза:

- лецитин масла на поверхности).

Эмульгирование - –каротин С учётом указанных требований для получения - -токоферол Сушка добавок из эмульсий были экспериментально по добраны композиции, включающие масляную Комплексная добавка фазу в количестве 4,7 % и 9,7 % к массе эмуль серии «Пектокар» сии, состоящую из -каротина, -токоферола и Рисунок 4 - Процессуальная схема лецитина в масляных формах. Содержание сухих получения комплексных добавок серии веществ в эмульсиях для сушки составляло 3,9 % «Пектокар» из эмульсионных систем и 3,0 % в зависимости от типа пектина.

Процессуальная схема получения комплексных добавок из эмульсионных систем представлена на рис. 4. Технология предусматривает внесение масляной фазы, состоящей из компонентов гидрофобной природы (лецитина, -каротина, -токоферола), в пектиновый раствор с наполнителем и эмульгирование полученной смеси. Эмульсии высушивали в псевдоожиженном слое на инертном носителе из фторопласта. Меняя соотношение компонентных составов и используя оба вида пектина, получали три различных образца добавок под общим наименованием «Пектокар»: «Пектокар(В)/М-ЕЛ», «Пектокар(Н)/М-ЕЛ», «Пектокар(В)/С-Е». Степень удовлетворения суточной потребности для введённых микронутриентов в составе 1 г добавок составляет: 2,5-8,6 % для пектина, 5,2 66,75% для -каротина и 5,8-22,5 % для витамина Е. Воднодиспергируемые формы гидрофобных ингредиентов, входящих в состав добавок, позволяют использовать последние в эмульсионных продуктах, мучных кондитерских и хлебобулочных изделиях.

Новизна полученных резултатов защищена Патентом РФ № 2148941.

2.2.3.2. Получение комплексных добавок из коллоидных растворов Ранее коллективом сотрудников ПНИЛ биотехнологии пищевых продуктов МГУПП был разработан способ получения комплексной добавки серии «Пектокар» из коллоидных систем (Патент РФ 2120771). После серии предварительных экспериментов было установлено, что устойчивые суспензии –каротина в водной среде образуются только из твердых золей, полученных путем механического диспергирования в порошкообразном пектине сухих препаратов кристаллического –каротина, размера частиц которого достигал 5-10 мкм, что обеспечивает его наибольшую био-доступность в организме человека. Полученные твердые золи Наполнитель Пектин –каротин диспергировали в дистиллированной воде или и/или лецитин пектиновом растворе, после чего проводили спиртовую коагуляцию пектина, который Механическое диспергиро- осаждался в комплексе с –каротином.

вание 5-10 мин, 5-10 мкм Скоагулированный комплекс высушивали под вакуумом, измельчали до размера частиц 0,2 мм.

Дист.

Гомогенизация при 8 тыс. Анализ содержания –каротина в комплексах вода об/мин «пектин:–каротин» в соотношении 3:1, 9:1, 19:1, 33:1 при хранении выявил стабилизирующее Сушка под вакуумом действие пектина на молекулы –каротина, обусловившее сохранение 80-87% от исходного Комплексная добавка содержания последнего.Установлено, что данный серии «Пектокар» эффект пропорционален концентрации пектина в составе комплекса и более выражен в случае использования ВЭП. С учетом выявленного ранее Рисунок 5 - Процессуальная схема позитивного влияния на процесс растворения получения комплексных добавок серии пектина низкомолекулярных наполнителей «Пектокар» из коллоидных растворов углеводной природы, в качестве наполнителей в составе комплексной добавки были рекомендованы сахароза и мальтодекстрины. Рис. иллюстрирует основые этапы технологии комплексных добавок серии «Пектокар» на основе препаратов ВЭП и НЭП, полученных из коллоидных растворов. В отдельных добавках предусмотрено введение лецитина в сухой воднодиспергируемой лизоформе «Пектокар(Н)-Л». Готовые добавки представляют собой тонкие розовые пластинки направильной формы шириной 2-4 мм с массовой долей влаги 4-6%, хорошо диспергируемые в воде с образованием агрегативно устойчивых коллоидных растворов.

Степень удовлетворения суточной потребности в составе 1 г добавок составляет: 8,3-16,5% для пектина, 40-83,3% для -каротина.

2.2.4. Разработка состава и технологии композиций нутрицевтиков на базе комплексной добавки серии «ПектокарС» Полученные комплексы послужили основой для разработки добавок расширенного состава, содержащих разнообразные сочетания ингредиентов, в количествах, обусловлен ных физиологической потребностью в них или особенностями обогащаемой пищевой си стемы. Примером такой разработки служит композиция для напитков, созданная на базе добавки «ПектокарС» с наполнителем сахарозой и дополненная аскорбиновой кислотой, витаминами Е, D и минеральными веществами. Введение каждого дополнительного ин гредиента в соответствии со схемой на рис.1 сопровождается исследованиями его возмож ного влияния на другие компоненты добавки или на ее устойчивость. Добавка с дополни тельно введенными в ее состав аскорбиновой кислотой, витаминами Е, D, минеральными веществами предназначалась для обогащения напитков, поэтому в специальной серии экс периментов была изучена стабильность ее наиболее лабильного компонента -каротина в растворах в присутствии аскорбиновой кислоты.

2.2.4.1. Исследование влияния аскорбиновой кислоты на сохранность -каротина в водных растворах добавки «ПектокарС» и при тепловой обработке Цель эксперимента заключалась в исследовании сохранности -каротина в составе раствора добавки «ПектокарС» в присутствии аскорбиновой кислоты в количествах от 0, до 2,0 г/л (концентрация пектина 1%). Со 98,8 99, 94,8 95, держание -каротина определяли в рас 79,5 80, Содержание бета творах добавки после 42 суток хранения 64, каротина, % при 5оС и 20оС. Результаты исследований t 20...25C показали, что в присутствии аскорбиновой t 5C кислоты в растворе устойчивость 20 10, каротина в составе добавки «ПектокарС» повышается пропорционально ее концен 0 0,5 1 трации (рис. 6). Оптимальной признана Концентрация аскорбиновой кислоты, г/л концентрация аскорбиновой кислоты, рав Рисунок 6 - Зависимость сохранности ная 1 г/л, при которой в условиях экспе -каротина в растворах добавки «ПектокарС» римента через 70 суток хранения относи от концентраций тельное содержание -каротина в раство рах составило 93,5 и 93,8 %, при 20о и 5оС соответственно.

Технология напитков предусматривает стадию термоообработки, способной повли ять на сохранность лабильных ингредиентов в их составе. Для определения влияния аскорбиновой кислоты на сохранность -каротина в растворах добавки «ПектокарС» ис следовали потери -каротина в растворах без аскорбиновой кислоты и с ее добавлением в количестве 1 г/л при температуре стерилизации (96оС) в течение 1 ч. Результаты исследо ваний (рис. 7) показали, что опыте без аскорбиновой Кислоты потери -каротина через 1 ч стерилизации раствора достигают 29,0%, тогда как в присутствии 1 г/л аскорбиновой кисло ты - не превышают 3,5%.

Рисунок - Содержание бета раствор "Пектокар-с" Изменение без аскорбиновой каротина, % 70 кислоты содержания -каротина 50 раствор "Пектокар-с" с в водных растворах аскорбиновой кислотой 20 «ПектокарС» при стерилизации до стерилизации после стерилизации При этом потери самой аскорбиновой кислоты в растворе составляют 5-10%.

Таким образом, показано, что присутствие 1 г/л аскорбиновой кислоты в растворах добавки «ПектокарС» обеспечивает более высокую сохранность -каротина при темпера турной обработке продукта за счёт проявления ею антиоксидантных свойств. Антиокси дантная активность аскорбиновой кислоты должна быть учтена при расчёте дозировки её как функционального ингредиента.

2.2.4.2. Разработка состава комплексной добавки «ПектокарС», включающей минеральные вещества В основе получения добавки «ПектокарС-С» лежит технология базовой добавки «ПектокарС», содержащей только пектин, -каротин и сахарозу в качестве нейтрального наполнителя, облегчающего растворение пектина в воде. Включение минеральных солей в состав комплексной добавки, предназначенной для обогащения напитков, может иметь следующие проявления:

- взаимодействие ионов металлов с пектином, влияющее на химическую природу и устой чивость комплекса «пектин- -каротин» в составе добавки «ПектокарС»;

- изменение интенсивности окраски добавки и содержащего её продукта при введении от дельных ионов;

- взаимодействие ионов двухвалентных металлов с пектином, сопровождающееся измене нием реологических свойств напитка;

- нежелательное изменение вкусового профиля напитка.

В качестве источника макро- и микроэлементов в составе добавки были выбраны биологически доступные формы кальция, калия, магния, йода в виде CaCl2, CaHPO4·2Н2О, KJO3, KH2PO4, MgSO4·7Н2О, MgO. Задачи исследований состояли в выборе дозировок ми неральных веществ, не снижающих стабильность комплекса «пектин--каротин» в составе добавки «ПектокарС», а также не несущих нежелательных изменений вкусового профиля, реологических свойств и интенсивности окраски напитков. В серии модельных опытов ис следовали изменение интенсивности окраски, вязкости и рН 1%-ных растворов НЭП (марка AU 701) и ВЭП (марка AU 201) с минеральными солями MgSO4·7Н2О, KJO3, KH2PO4, Ca HPO4·2Н2О, CaCl2, MgO.

КН2РО4 ВЭП Кинематическая вязкость, Кинематическая вязкость, мм2/с КН2РО4 НЭП KIO3 ВЭП KIO3 НЭП CaCl2 ВЭП мм2/с 30 СaCl2 НЭП CaHPO4 ВЭП CaHPO4 НЭП MgO ВЭП 0 MgO НЭП MgSO4 ВЭП Концентрация источника минерального Концентрация источника 0 0,1 0,3 0,6 0 0,1 0,3 0, MgSO4 НЭП минерального вещества, г/л Контроль вещества, г/л Рисунок 8 - Влияние концентраций солей на вязкость 1%-ных пектиновых растворов 10 КН2РО4 ВЭП КН2РО4 НЭП КIO3 ВЭП KIO3 НЭП CaCl2 ВЭП 6 3 CaCl2 НЭП рН рН СаНРО4 ВЭП СаНРО4 НЭП MgO ВЭП MgSO4 ВЭП MgO НЭП Контроль MgSO4 НЭП 0 0,1 0,3 0, 0 0,1 0,3 0, Концентрация источников Концентрация источников Контроль минеральных веществ, г/л минеральных веществ, г/л Рисунок 9 - Влияние концентраций солей на рН 1%-ных пектиновых растворов На основании экспериментальных данных были выбраны минеральные соединения с уче том степени этерификации пектинов и уточнены оптимальные для формирования реологи ческих, физико-химических и органолептических свойств напитков концентрации мине ральных веществ в пектиновых растворах и напитках на их основе. Полученные опытные данные послужили основой для разработки технологии композиций нутрицевтиков для функциональных напитков. Принципиальная схема получения композиций «ПектокарС-С» и «ПектокарС-С,Е,D-мультиминерал» представлена на рис. 10. Для создания композиции применяли 30%-ный раствор в масле -токоферола и 10%-ный раствор в масле эргокаль циферола в количествах, обеспечивающих не менее 30% суточной дозы в 250 мл напитка.

Практическим итогом экспериментальных исследований, представленных в разделе 2.2., стал ассортимент комплексных добавок под объединенным названием «Пектокар» – источников функциональных пищевых ингредиентов, совмещающих технологические функции пищевых добавок. Общими ингредиентами для всех видов добавок являются пек тин и -каротин, дополнительно добавки содержат лецитин, токоферол, эргокальциферол, аскорбиновую кислоту и минеральные вещества. В зависимости от ингредиентного со става, добавки получают из коллоидных растворов или эмульсионных систем, в обоих случаях на последнем этапе прово Неорганические Сахароза Пектин –каротин соединения кальция, дят сушку в псевдоожиженном слое.

магния, калия, йода Добавки серии «Пектокар» легко диспергируются в водной среде с образованием коллоидных раство Механическое диспергирование ров или эмульсий. При хранении сухих добавок лимитирующим фак Аскорбиновая кислота тором является содержание Дистил. вода каротина - наиболее нестабильного компонента композиций. Экспери Гомогенизация ментально установлено, что после хранения всех типов сухих добавок Эмульгирование в плотно закрытых флаконах из -токоферол темного стекла при температуре не эргокальциферол выше 5°С в течение 9 месяцев поте Сушка ри -каротина не превысили 10%.

Рецептурные составы добавок за щищены патентами РФ № Комплексные добавки серии «ПектокарС- С» «ПектокарС-С,Е,Д-мультиминерал» и № 2236156. Разработанные добав ки серии «Пектокар» представляют Рисунок 10 – Общая процессуальная схема получения добавок «ПектокарС- С» и «ПектокарС-С,Е,Д-мультиминерал» собой эффективное средство повы шения пищевой плотности различ для функциональных напитков ных пищевых продуктов.

2.3. Разработка технологий сокосодержащих напитков с пищевыми волокнами В силу гидроколлоидных свойств большинства ПВ их влияние на пищевую систему напитка заключается, в основном, в ее стабилизации, повышении вязкости, формировании и сохранении равномерной, гомогенной консистенции в течение заданного срока. Некото рые полисахариды, например, пектины, гуммиарабик, формируют полноту вкуса, «тело» сокосодержащих напитков с невысокой долей фруктового компонента. В то же время даже небольшое превышение оптимальной концентрации, неправильный подбор препарата ПВ или их комбинации может нарушить консистенцию продукта, снизить его текучесть за счет резкого повышения вязкости вплоть до гелеобразования. В этом случае напиток при обретает тягучую киселеобразную текстуру, вкус и сенсорное восприятие изменяются, возможно помутнение или выпадение осадка.

В ходе выполнения этого раздела исследований были разработаны рецептуры и тех нология сокосодержащих напитков с комплексными добавками, включающими пектин, каротин, витамины и минералы, а также рецептуры и технология сокосодержащих напит ков, обогащенных натуральными волокнами овса.

2.3.1. Разработка рецептур и технологии функциональных напитков, содержа щих комплексные добавки серии «ПектокарС-С» Целью данного этапа исследований явилась разработка рецептур и технологий соко содержащих функциональных напитков, обогащенных комплексом пектина и микронутри ентов «Пектокар». Добавки «ПектокарС», специально разработанные для применения в со ставе напитков, включают аскорбиновую кислоту и источники Mg, К, Са, J.

На основании ранее полученных данных о влиянии минеральных источников на из менение интенсивности окраски, рН и вязкость 1%-ных растворов НЭП и ВЭП, были уточ нены оптимальные для формирования реологических, физико-химических и органолепти ческих свойств напитков концентрации минеральных веществ. Дозировка аскорбиновой кислоты как функционального ингредиента с учетом ее потенциальных антиоксидантных свойств, должна составлять 1,3 г/л. Однако при таком уровне содержания аскорбиновой кислоты в составе заметно усиливается кислый вкус, что требует соответствующей кор рекции. Для обеспечения сохранности -каротина в напитках в составе добавки «Пекто карС» при достаточном уровне активности витамина С было решено использовать D изоаскорбат натрия (Е316) как дополнительный антиоксидант с эффективностью действия, аналогичной аскорбиновой кислоте, но, в отличие от неё, не придающий кислый вкус напитку (рис. 11). Результаты исследований показали, что потери -каротина в водных растворах «ПектокарС» с добавлением аскорбиновой кислоты или D-изоаскорбата натрия через 42 дня хранения составили при 5оС 5 и 1%, при 20оС – 6 и 3 % соответственно. Было показано также, что использование комбинации аскорбиновой кислоты с D-изоаскорбатом 100 с аскорбиновой Рисунок 11 - Изменение со -каротина, % Содержание кислотой, 20-25 град С 95 держания -каротина при с аскорбиновой хранении водных растворов кислотой, 5 град С «ПектокарС» в присутствии аскорбиновой кислоты и с D-изоаскорбатом 80 D-изоаскорбата натрия натрия, 20-25 град С 0 7 14 21 28 35 с D-изоаскорбатом Срок хранения, сутки натрия, 5 град С натрия в соотношении 1:6,3 при суммарном их количестве в составе композиции «ПектокарС-С» 7,3% позволяет восстановить вкусовой профиль продукта, сохраняя эффект стабилизации -каротина на уровне 98%.

Разработаны технологии и рецептуры сокосодержащих функциональных напитков с композициями нутрицевтиков «ПектокарС», по которым были приготовлены опытные об разцы напитков и проведена оценка их качества по 19-балльной системе по показателям:

прозрачность, цвет, внешний вид, вкус и аромат. Дополнительно оценивали консистенцию (вязкость) напитков, представляющих собой непрозрачные жидкости яркого оранжево терракотового цвета с характерным вкусом и запахом входящего в напиток фруктово го/овощного сырья, сбалансированные по содержанию кислот и сахара.

В сокосодержащих апельсиновых напитках (1) с композицией «ПектокарС,В-С,Е,D мультиминерал» и (2) - с композицией «ПектокарС,Н-С,Е,D-мультиминерал», которые от личались типом пектина в составе композиции нутрицевтиков и минеральным составом определяли содержание -каротина при хранении (рис. 12).

в напитках при хранении, % Содержание бета-каротина 0 7 14 21 28 35 напиток 1 с добавкой "Пектокар-св-С,Е,Д-мультиминерал", 20 град С срок хранения, сутки напиток 2 с добавкой "Пектокар-сн-С,Е,Д-мультиминерал", 20 град C напиток 1 с добавкой "Пектокар-св-С,Е,Д-мультиминерал", 5 град C напиток 2 с добавкой "Пектокар-сн-С,Е,Д-мультиминерал", 5 град C Рисунок 12 - Стабильность -каротина при хранении напитков с композициями Нутрицевтиков «ПектокарС -С,Е,D-мультиминерал» Установлено, что через 42 дня хранения содержание -каротина в напитке 1 соста вило 97,8 % и 89,4% при температуре 5оС и 20оС соответственно, в напитке 2 - 76,2 % и 70,1 % при 5оС и 20оС соответственно. Введение минеральных веществ в состав компози ций 2 сопровождается уменьшением содержания -каротина в среднем на 20%, очевидно, за счёт взаимодействия НЭП с ионами двухвалентных металлов и снижения, вследствие этого, его способности образовывать защитную оболочку вокруг -каротина. Минеральные вещества конкурируют с -каротином, блокируя функциональные группы пектина, обес печивающие стабильность комплекса «пектин--каротин». В связи с этим повышение со держания минеральных веществ (кальция и магния) снижает стабильность базового ком плекса «пектин--каротин», а, следовательно, сохранность -каротина в композициях нут рицевтиков. Для увеличении сроков хранения напитков необходимо осуществлять коррек тировку закладки -каротина в добавку «ПектокарС,Н-С,Е,D-мультиминерал».

Таким образом, на примере сокосодержащего напитка с комплексом функциональ ных ингредиентов – пектина, -каротина, аскорбиновой кислоты и минеральных веществ реализован методологический подход к повышению пищевой плотности продукта. На раз работанные напитки под общим наименованием «Фрутомино» составлен комплект норма тивной и технологической документации.

2.3.2. Разработка сокосодержащих напитков с натуральным комплексом воло кон овса Пищевая плотность напитка может быть повышена не только обогащением сложно составленными композициями функциональных ингредиентов, но и путем применения натуральных комплексов, включающих волокна, микронутриенты и другие природные вещества, свойственные конкретному растительному источнику. На отечественном рынке функциональные напитки, обогащенные природными комплексами ПВ, представлены единичными наименованиями. Консистенция таких напитков, как правило, плотная, по этому в литературе их позиционируют как «напитки для завтрака».

С целью разработки напитка, обогащенного природным источником ПВ, были исследова ны препараты овса Nutrim OB №170® (ПВ 16%, в т.ч. растворимых ПВ - 12%, из них глюканов - 10%) и овсяных отрубей OatBran®233 (содержание ПВ 13%) производства ком пании «Future Ceuticals» (США). При создании рецептур и технологий напитков с ПВ, имеющих жидкую, легко текучую консистенцию на первом этапе исследований изучали влияние препаратов овса на реологические свойства их дисперсий в зависимости от темпе ратуры и рН среды. Исследование способности препарата Nutrim-OB №170 к набуханию в концентрация концентрация, Nutrim-OB№170, % % набухшей фазы 0,25 0, Вязкость, мм2/с Nutrim, см 0,50% 12 Высота 1% 2% 3% 0,75 6 40 4% 20С 37С 60°С 70 °С 90 °С Температура 25 30 35 40 45 Температура, С Рисунок 13 - Влияние температуры Рисунок 14- Зависимость вязкости дис на интенсивность набухания персий Nutrim-OB№170 от температуры Nutrim-OB № интервале температур 20-90°С показало, что в диапазоне низких концентраций Nutrim OB№170 его способность к набуханию невысока, но с ростом концентрации от 0,25 до 1 % на фоне повышения температуры она увеличивается (рис. 13). С учетом данных о значи тельном повышении способности Nutrim-OB№170 к набуханию при 90С, при определе нии вязкости навеску препарата (из расчета концентрации водных дисперсий 0,5;

1;

2;

3;

4%) смешивали с водой, нагревали до температуры кипения, после чего образовавшийся коллоидный раствор с распределенными по всему объему частицами нерастворимых ве ществ охлаждали и измеряли его кинематическую вязкость на капиллярном вискозиметре Оствальда при 25-50С (рис. 14). Как видно из рис. 14, вязкость 0,5-3%-ных растворов Nu trim OB№170 по мере роста концентрации существенно не изменяется;

резкий скачок – бо лее чем в 3 раза – наблюдается только в случае 4%-ного раствора, причем с ростом темпе ратуры вязкость снижается. Аналогичные показатели растворов меньших концентраций от температуры практически не зависят. Поскольку значения рН сокосодержащих напитков, как правило, находятся в слабокислом диапазоне, изучали изменение вязкости 1-, 2- и 3% ных дисперсий Nutrim-OB №170, приготовленных указанным выше способом, при рН 2,5;

4;



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.