shkolageo.ru 1 2


На правах рукописи




Ашраф Шабан Таха БАКР




ИЗУЧЕНИЕ ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТИ И ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ КОНСЕРВОВ ДЛЯ ДЕТСКОГО ПИТАНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ СО2-ЭКСТРАКТОВ


05.18.15 - Товароведение пищевых продуктов и технология продуктов общественного питания


АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук

Краснодар – 2008


Работа выполнена в ГОУ ВПО “Кубанский государственный

технологический университет”


Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Касьянов Геннадий Иванович;


Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Зайко Галина Михайловна;

кандидат технических наук, доцент

Решетняк Александр Иванович


Ведущая организация: ГУ Краснодарский НИИ хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии


Защита состоится 4 марта 2008 г. в 1400 на заседании диссертационного совета Д 212.100.03 в Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г.Краснодар, ул. Московская, 2, корп. А, конференц-зал.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.


Автореферат разослан 4 февраля 2008 г.


Ученый секретарь диссертационного

совета, канд. техн. наук, доцент М. В. Жарко


1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1 Актуальность темы. Среди актуальных и приоритетных проблем современной пищевой технологии вопросы, связанные с созданием консервированных продуктов детского питания с детерминированным комплексом показателей пищевой ценности, прочно удерживают лидирующее положение. При этом обобщение научных и практических предпосылок создания рациональных технологий производства консервов для детского питания в свете товароведных характеристик убеждает, что повышение степени адекватности состава пищевых композиций представляется достижимым исключительно за счет их многокомпонентности, обогащения биологически активными ингредиентами натурального происхождения и снижения степени термодеструкции важнейших нутриентов в процессе тепловой обработки (Антипова Л.В., Бражников А.М., Волгарев М.Н., Журавская Н.К., Липатов Н.Н., Позняковский В. М., Рогов И.А., Скурихин И.М., Толстогузов В.Б., Уголев А.М., Устинова А.В., Храмцов А.Г. и другие).


В этой связи ключевым фактором, в решающей степени определяющим соответствие многокомпонентных продуктов питания для детей их ожидаемым свойствам, является способ обоснования их рецептурного состава. Однако, обоснование предпочтительного набора и соотношения рецептурных компонентов для производства в заданной степени приближенных к детерминированному эталону продуктов питания, как это следует из подавляющего большинства специальных публикаций, невозможно без привлечения формализованных подходов к конструированию пищи, дающих возможность обеспечить желаемую пищевую ценность композиции, избежав при этом неоправданного перерасхода ее эссенциальных составляющих.

Учитывая это, в настоящее время не завершен поиск рационального баланса между теоретическими и прикладными компонентами современной пищевой технологии.

Официальным подтверждением актуальности темы исследования является включение ее в НТП «Научные исследования высшей школы по технологии живых систем», раздел 1, № госрегистрации 1200004210.

1.2 Цель и задачи исследования. Целью исследования является изучение пищевой ценности и потребительских свойств консервов для детского питания с применением СО2-экстрактов.

Для достижения намеченной цели нами предусмотрено решение следующих задач:

- обоснование выбора СО2 – экстрактов в целях обогащения консервов группой биологически активных веществ и достижения бактериостатического и антиоксидантного эффекта;

- обоснование применения сухого углеводно-минерального концентрата молочной сыворотки (УМК) в целях улучшения потребительских свойств консервов детского питания;

- теоретическое обоснование и совершенствование принципов и алгоритмов проектирования многокомпонентных рецептур с требуемым комплексом показателей пищевой и биологической ценности;

- разработка рецептур консервов для детского питания;

- обоснование и разработка научно обоснованных мягких режимов стерилизации, обеспечивающих промышленную стерильность и стойкость консервов при хранении и более высокий уровень пищевой ценности продукта;


- проведение комплексных исследований потребительских свойств разработанных консервов для детского питания;

- внедрение результатов исследования в практику детского питания.

1.3 Научная новизна результатов. Развита методология и выработаны частные принципы проектирования рецептурного состава многокомпонентных консервов для детского питания с применением определенных видов СО2 – экстрактов и углеводно-минерального концентрата молочной сыворотки с одновременным использованием впервые разработанных для данного вида продуктов режимов стерилизации, обеспечивающих лучшую сохраняемость как основных нутриентов, так и внесенных с целью обогащения продукта комплексом биологически активных веществ.

1.4 Практическая значимость. Проведённые исследования позволили сформировать более цельные представления о потенциальных возможностях аналитических приёмов проектирования продуктов повышенной пищевой и биологической ценности. Разработаны научно обоснованные рекомендации по совершенствованию рецептурного состава консервированных продуктов детского питания. На основании теоретических подходов созданы оптимизированные рецептуры комбинированных консервов для детского питания, соответствующие нормам физиологии и биохимии питания. Получен комплекс данных по химическому составу модельных рецептур. Предложенные технологии внедрены в практику работы ООО «Тихорецкконсервы».

1.5 Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученные автором, доложены и обсуждены на заседаниях Ученого совета факультета пищевой биотехнологии и ресторанного бизнеса КубГТУ (Краснодар, 2004-2007), ежегодных научно-технических семинарах кафедры технологии мясных и рыбных продуктов КубГТУ (Краснодар, 2004-2007). Основные положения диссертационной работы доложены на: конференции «Взаимодействие Банковской Системы и Реального Сектора Экономики» (Астрахань, 2005); Международной научно-практической конференции "Актуальные проблемы качества и безопасности продовольственного сырья и пищевой продукции" (Краснодар, 2005); Международной научно-практической конференции «Перспективные нано- и биотехнологии в производстве продуктов функционального назначения» (Краснодар, 2007).


1.6 Публикации. По материалам диссертации опубликована 1 монография, 1 статья в реферируемом журнале, 6 статей в отраслевых журналах и сборниках, получено 5 патентов РФ на изобретения.

1.7 Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора литературы, экспериментальной части, выводов и рекомендаций, списка использованных источников и приложений. Диссертация изложена на 133 страницах компьютерного текста, содержит 15 таблиц и 27 рисунков. Список литературы включает 135 источников, в том числе 32 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы и определена цель исследования.

В обзоре литературы обобщены современные представления о пищевой и биологической ценности комбинированных продуктов питания на мясной основе и методологических аспектах её повышения. Проанализированы существующие способы оценки показателей пищевой ценности продуктов, рассмотрены вопросы, связанные с оптимизацией многоком­понентных рецептур по аминокислотному, витаминному, минеральному и жирнокислотному составу. Выявлены теоретические предпосылки возможности применения мягких режимов стерилизации в целях повышения потребительских свойств консервированных пищевых продуктов. На основании анализа научно-технической литературы и патентной информации определена цель и сформулированы задачи собственных исследований.

В экспериментальной части дана характеристика методологических подходов к организации эксперимента, объектов и методов исследования, изложены основные результаты собственных исследований, сформулированы выводы и практические рекомендации.

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Методы исследования. Для комплексной оценки сырья и готовых изделий использовали физико-химические, химические, биохимические и органолептические методы. Отбор и подготовку проб для анализа проводили в соответствии с ГОСТ 7269 Содержание сухих веществ - высушиванием до постоянной массы по ГОСТ 9793 - 78. Содержание сырой золы - по ГОСТ 7269 - 79.


Содержание липидов экстракционно-весовым методом по ГОСТ 5899 - 85.

Массовую долю моно - и олигосахаридов - перманганатным методом Бертрана. Определение массовой доли белка осуществляли по Кьельдалю на автоматическом анализаторе "Kjeltec-Auto 1030" фирмы "ТЕСАТОR" (Швеция), количество белка N х 6,25.

Аминокислотный состав белков - на автоматическом аминокислотном анализаторе Hitachi CLA - 5 по стандартным аналитическим методикам фирмы "НITACHI" (Япония); триптофан - на аминокислотном анализаторе после щелочного гидролиза (И.М. Скурихин ). Оценку качества белков производили в соответствии с рекомендациями М.П. Черникова и Н.Н.Липатова (1988).

Относительную биологическую ценность изучали микробиологическим методом с помощью тест - организма Tetrahymena Pyriformis W (Игнатьев А.Д., Шаблий В.Я., 1976). Жирнокислотный состав липидов - по Кейтсу на газовом хроматографе "Crom - 5", метиловые эфиры жирных кислот выделяли в соответствии с ИСО 5509.

Минеральный состав - рентгенфлуоресцентным методом на флуоресцентном анализаторе TEFA - 6А фирмы "ОРТЕС"(США). Витамин А - методом ВЭЖХ (высокоэффективной жидкостной хроматографии); β- каротин - спектрофотометрическим методом с предварительным отделением сопутствующих пигментов на колонках с окисью алюминия.

Витамины B1 и В2 - флуорометрическим методом; витамин РР - колориметрическим методом, витамин С - титрованием раствором 2,6 - дихлорфенолиндофенола по ГОСТ 24556 - 89.

Математическую обработку результатов экспериментов производили методом Стьюдента - Фишера, используя рекомендации И.М. Скурихина.

Модельные образцы консервов прогревали в ультратермостате УТ-15 в глицериновой среде при температуре 117 и 120оС.

На рисунке 1 приведена структурная схема исследования.

2.2 Объекты исследования. В соответствии с целью и задачами работы объектами исследования были выбраны: говядина I сорта, мясо цыплят-бройлеров, печень говяжья (молодняка), капуста белокочанная, кабачки, зеленый горошек, морковь, крупа рисовая, перловая и гречневая, сахар - песок; масло растительное оливковое, масло сливочное, соль поваренная пищевая, вода пищевая, углеводно-минеральный концентрат молочной сыворотки, СО2-экстракты, модельные рецептуры, выработанные на основе этих продуктов.


Все виды сырья соответствовали требованиям стандартов и технических условий, опытные и контрольные образцы готовили из одних партий сырья.

Изучаемые показатели объединены в следующие группы:

1) общехимический состав, характеризующийся массовыми долями воды, сухих веществ, белка, жира, золы, минеральных веществ и углеводов; 2) аминокислотный состав белков; 3) жирнокислотный состав липидов; 4) атакуемость белков протеолитическими ферментами in vitro; 5) относительная биологическая ценность (ОБЦ) мо­дельных рецептур; 6) макро - и микроэлементный состав, слагающийся из массовых долей Nа, К, Са, Мg, Р и Fе; 7) витаминный состав, включающий установление содержания витамина А, β - каротина, витаминов РР, B1, B2 и С; 8) органолептическая оценка модельных рецептур.

























Рисунок 1 – Схема проведения исследования

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В третьей главе отражены результаты собственных исследований, касающихся совершенствования теоретических основ создания комбинированных продуктов детского питания. Их разработка базируется на принципе выделения ключевого нутриента, моделировании и оптимизации его качества. В этой связи нами предложен вариант методики интегрального анализа биологической ценности белков, связанный с изучением в оцениваемом белке соотношения незаменимых (НАК) и заменимых (ЗАК) аминокислот. Исходной предпосылкой для соответствующих логических построений является анализ структуры идеального белка, в 100 граммах которого содержится 36 г НАК и 64 г ЗАК, так что соотношение  НАК/  ЗАК = 0,5625. При этом в качестве первого этапа такой оценки на основании модифицированного уравнения М. П. Черникова (1986) рассчитывается степень сбалансированности по отношению к эталону комплекса НАК.


BV(t)=1- 8j=1 (j-1), (1)

где BV(t)–степень сбалансированности по отношению к эталону комплекса НАК, доля ед.; i = Ci / С min - коэффициент избыточности, доля ед.; = 1/ 7 = 0,1428.

На основании существующих предположении о наличии саногенетических механизмов in vivo контроля за соотношением НАК и ЗАК в оцениваемом белке можно выделить типичную ситуацию:

BV (t)  НАК /  ЗАК < 0,5625. В этом случае часть несбалансированных НАК и вполне определенная часть ЗАК выступают в качестве энергогенного субстрата;

Помимо однократной оценки качества белковой составляющей многокомпонентных рецептур изучены перспективы его применения для обоснования оптимального рецептурного состава комбинированных продуктов питания.

На основании численного моделирования биологиче­ской ценности ряда бинарных смесей установлены их оптимальные соотношения.

Закономерности поведения биологической ценности на интервале ее определения, лежащие в основе представлений о неулучшаемых альтернативах, предопределяют целесообразность создания альтернативных алгоритмов проектирования рецептурного состава многокомпонентных пищевых систем. В этой связи нами обобщены основные методологические предпосылки для обоснования оптимального состава комбинированных продуктов с привлечением для этой цели методов многокритериального выбора.

1) пищевые продукты или составленные из них композиции рассматриваются как невзаимодействующие потоки биологически активных веществ;

2) к каждому из этих потоков предъявляется требование взаимной сбалансированности составляющих их нутриентов по отношению к некоторому гипотетическому потоку, принимаемому за эталон. Для расчета сбалансированности фиксированного потока из N экзогенных незаменимых факторов питания по отношению к эталону предлагается следующая формула:


(2)

где С j -в общем случае степень сбалансированности потока из N незаменимых факторов питания по отношению к эталону, доля ед,; S min - минимальное значение скора но каждому из потоков, доля ед.;

3) пищевая композиция представляет собой динамическое сочетание рецептурных ингредиентов, всякому количественному соотношению которых можно поставить в соответствие вектор дискретных критериев, характеризующих пищевую ценность композиции и вычисленных на основании формулы (2). При этом целесообразно проводить оптимизацию рецептуры по комплексному критерию, полученному из соответствующего векторного критерия посредством X -свертки.

Изучение структуры модельных многокомпонентных систем позволяет предложить понятие модуля как устойчивого сочетания рецептурных компонентов, обладающего заданными функционально - технологическими свойствами, и в той или иной степени определяющего пищевую ценность композиции. Рассматривая многокомпонентную рецептуру, как динамическое сочетание модулей, глобальную оптимизацию её химического состава можно в общем случае рассматривать как установление предпочтительных соотношений между модулями. Нами также сформулированы следующие возможные способы повышения биологической ценности индивидуальных модулей рецептуры:

• оптимизация структуры модуля с точки зрения увеличения сбалансированности её АК - состава;

• введение в состав модуля дополнительных технологически допустимых источников белка;

• частичная или полная замена компонента модуля на альтернативный допустимый компонент или белковую композицию с большей биологической ценностью.

Изложенные теоретические положения позволили обозначить возможные пути совершенствования рецептурного состава некоторых многокомпонентных объектов консервного производства, используемых в питании. В таблице 1 представлены наиболее значимые компоненты предлагаемых к использованию СО2 – экстрактов.


Таблица 1 - Состав СО2-экстрактов из отечественных пряностей по

наиболее важным компонентам


Наименование
экстрактов

Витамин В1, мкг/г

Витамин В2, мкг/г

-каротин, мг%

каротиноиды, мг%

Токоферолы, мг%

Основ-ной компо-нент, %

Амарант

8,20

31,50

0,03

0,08

270,0

Сквален 17

Кориандр

2,60

10,14

0,01

0,015

85,0

Линалоол 17

Облепиха

0,6

10,14

0,09

0,1

455,0

Каротиноиды,
-каротин 0,19

Петрушка

1,9

13,58

0,02

0,04

325,0

Апиол 14


Укроп

5,0

6,30

0,06

0,08

105,0

 - карвон 30

Среди предложенных для использования СО2 – экстрактов можно выделить три вида наиболее значимых для обогащения нутриентного состава – СО2 – экстракты амаранта, облепихи и петрушки. Это связано с их органолептической нейтральностью, что позволяет вносить их в рецептуру в достаточно больших количествах (1%), что, в свою очередь, позитивно сказывается на пищевой ценности продукта. Данные виды экстрактов обладают значительным содержанием каротиноидов и токоферолов. Кроме того, в состав СО2 – экстракта амаранта в большом количестве входит весьма ценный компонент – сквален. Сквален был впервые открыт в печени редкой глубоководной акулы. До сих пор масло акулы один из самых лучших дорогостоящих продуктов, доступных на открытом рынке, который содержит сквален, но только 1 - 1,5%. Печень глубоководной акулы не может служить надёжным источником необходимого для организма сквалена в силу своей экзотичности.

Сквален, являющийся производным витамина А, при синтезе холестерина превращается в его биохимический аналог 7-дегидрохолестерин, который при солнечном свете становится витамином D. Помимо этого, витамин А значительно лучше всасывается кожей, когда он растворен в сквалене.

Использование СО2 – экстрактов кориандра и укропа обосновано значительным улучшением органолептических свойств конечного продукта.

Еще одним фактором, обусловливающим выбор вышеприведенных
СО2 – экстрактов, - это их бактериостатическое действие, положительно сказывающееся на сроках хранения продукции.

Бактериостатическое действие экстрактов приведено в таблице 2.


Таблицa 2 - Бактериостатическое действие СО2-экстрактов, в мм диаметра зоны задержки роста микробов

Экстракт


Vibrio Мечникова

E. coli

Shigella Flexneri

Proteus vulgaris

Pseudomonas aeruginosa

B.antharicus (CTU)

B. mesentericus

B. subtilis

Steptobacillus

Staphylococus aurerus


Staphylococus hacmolyticus


Candida ilbicans


SaccHaro-myces

terevi-slae



Амарант

1,3

0

0

5

5

0,5

1,5

1,5

0

2

0

3

4

Кориандр

10

10

10

10

10

10


15

10

15

10

10

10

10

Облепиха

10

0

0

0

0

10

0

0

0

15

0

10

10

Петрушка

15

0

0

0

0

25

15

15

15

15

19

20

20

Укроп

0

0

0

0

0

1,1

18

10

10

0

0

0

15

Кроме того, данные виды экстрактов демонстрируют высокий антиокислительный потенциал. Это позволяет говорить о возможности использования их в продуктах детского питания. Более того, их присутствие приводит к защите аскорбиновой кислоты от окисления, причем наблюдается определенный синергизм в антиокислительном действии этих двух продуктов.


На основе информационных данных обосновано также использование углеводно-минерального концентрата молочной сыворотки, основным компонентом которого является олигосахарид лактоза, характеризующийся пребиотическими свойствами, помимо этого концентрат имеет большой набор макро- и микроэлементов, витаминов (таблице 3). Эти нутриенты в соответствии с теорией Поттера определяют новый взгляд на сыворотку как объект для создания функциональных и обогащенных пищевых продуктов.

Таблица 3 – Химический состав концентрата молочной сыворотки

Наименование ингридиента

Содержание ингридиента

Массовая доля, %:




вода

4,5

протеин, в т.ч.:

2,5

Белковые азотистые вещества

1,0

Небелковые азотистые вещества

1,5

лактоза

79,5

молочная кислота

7,9

зола

5,6

Массовая доля минеральных веществ, мг/100г , в т.ч.:




натрий

1400

калий


2000

кальций

1100

магний

250

фосфор

810

железо

2

медь

16

цинк

10,0

Массовая доля витаминов, мг/100г, в т.ч.:




В1

0,6

В2

2,0

РР

1,5

С

10,0


На основании приведенных данных с применением компьютерного анализа разработаны 3 модельные рецептуры.

Исходными данными для моделирования состава консервов являлась совокупность ингредиентов, выбранных в качестве наиболее соответствующих требованиям детского питания. В результате моделирования получены базовые рецептурные композиции (таблица 4). Выбор рецептур производился из пятидесяти вариантов, распределенных по значению обобщенного показателя функции желательности Харрингтона.

Таблица 4 – Рецептуры консервов для детского питания

Наименование рецептурных
компонентов


Содержание рецептурных компонентов, кг/т

Рецептура 1

Рецептура 2

Рецептура 3

Мясо говяжье 1 категории

280

--

--

Печень говяжья (молодняка)

--

--

240

Мясо цыплят бройлеров 1 категории

--

235

--

Капуста белокочанная

200

170

--

Рис

90

125

--

Морковь красная

130

60

170

Кабачки

--

--

120

Горошек зеленый

--

55

10

Крупа гречневая

--

--


210

Крупа перловая

--

130

--

Томат-пюре 12%-ное

30

--

30

Масло сливочное несоленое

35

--

--

Масло растительное оливковое

15

25

30

Сахар

5

5

5

Соль

15

15

15

Углеводно-минеральный концентрат

молочной сыворотки

10

15

10

СО2-экстракты:










амаранта

10

10

10

кориандра

0,5

0,5

0,5


облепихи

10

10

10

петрушки

10

10

10

укроп

0,5

0,5

0,5

Вода

159

134

129

Корректировка режима стерилизации с целью обеспечения выпуска консервов более высокой биологической ценности предусматривала снижение эффекта термодеструкции белковых веществ на рассчитанную величину, позволяющую получить режим, отвечающий двум нормативам – FTZ – величина требуемой летальности и HTZ - гидролитического эффекта.

Технологические режимы стерилизации представлены в таблице 5, а результаты эксперимента - в таблице 6.

Таблица 5 - Результаты корректировки действующих режимов стерилизации консервов для детского питания

Наименование
технологических режимов
стерелизации

Значение режима стерилизации

Существующий

Разработанный

1. Продувка автоклава:





температура, °С

25

25

время, мин

5

5

2. Прогрев продукта в автоклаве:







до температуры, °С

120

117

в течении, мин

15

15

3. Собственно стерилизация:







температура, °С

120

117

время, мин

30

25

давление

0,2 МПа

0,2 МПа

Таблица 6 – Сравнительные результаты испытания консервов по

существующему и разработанному режимам

Наименование показателя

Значение показателя

Нормативная летальность, усл. мин.:


по существующей технологии


5,9

по разработанной технологии

5,9

Нормативный гидролитический эффект, усл. мин.:




по существующей технологии

18,8

по разработанной технологии

18,8

Фактическая летальность, усл. мин.:




по существующей технологии

9,1

по разработанной технологии

6,1

Фактический гидролитический эффект, усл. мин.:




по существующей технологии

23,6

по разработанной технологии

19,2

Избыток стерильности, %:




по существующей технологии

54,2

по разработанной технологии

3,4



следующая страница >>