Введение к работе
Актуальность темы. Применение методов биотехнологии
позволяет решить целый ряд задач, стоящих перед пищевой
промышленностью России на современном этапе. В подпрограмме
"Перспективные процессы в перерабатывающих отраслях АПК"
федеральной целевой научно-технической программы
"Исследования и разработки науки и техники гражданского назначения" Министерства науки и технологий РФ большое внимание обращается на создание новых технологий производства пищевых продуктов, обеспечивающих здоровое и безопасное питание населения России. Среди приоритетов развития пищевой промышленности России в условиях наводнения потребительского рынка импортной продукцией особо выделяются вопросы улучшения структуры ассортимента отечественных продуктов питания и создания продуктов, обладающих необходимой пищевой и биологической ценностью, хорошим внешним видом и улучшенными вкусовыми качествами.
Одно из направлений работ по расширению ассортимента -
создание новых видов изделий путем введения в состав
традиционно выпускаемой продукции (хлебо-булочных и
кондитерских изделий, экструдированных продуктов,
пищеконцентратов и др.) ценных компонентов питания плодово-
ягодного сырья (Сахаров, витаминов, органических кислот, пищевых
волокон, минеральных веществ, флавоноидов и др.). Поэтому
актуальной является проблема создания прогрессивных технологий
переработки плодово-ягодного сырья, обеспечивающих увеличение
выхода сока и рациональное использование неизбежно
образующихся при этом вторичных продуктов (плодово-ягодного жома), которые составляют в среднем 25-30 % от массы перерабатываемого сырья.
Эта задача может быть решена на основе современных достижений биотехнологии, прежде всего, на основе использования продуктов микробиологического синтеза - ферментных препаратов целлюлолитического, пектолитического и гемицеллюлазного действия для направленного гидролиза некрахмалистых полисахаридов плодово-ягодного жома. Полученные гидролизаты, помимо Сахаров, будут содержать и другие ценные компоненты жома (витамины, минеральные вещества, органические кислоты, природные красители и др.), что определяет функциональные свойства гидролиэатоэ и делает их перспективной добавкой при
производстве различных пищевых продуктов для повышения их качества, пищевой и биологической ценности, вкусовых достоинств и других потребительских свойств, а также для снижения в рецептурах изделий содержания сахарозы.
Из ягодного сырья большой интерес представляет красная смородина. В России площадь под этой культурой составляет 440 тыс. га, ежегодный биологический урожай достигает 250 тыс. тонн. В составе ягоды красной смородины содержатся значительные количества Сахаров (глюкоза, фруктоза, сахароза), некрахмалистых полисахаридов, в том числе пектина, органических кислот, минеральных веществ (натрий, калий, кальций, магний и др.). Витамины представлены аскорбиновой кислотой, р-каротином, В1? В2, PP. Причем, по содержанию витамина С, пектина, флавоноидов ягоды красной смородины превосходят многие другие ягодные культуры (крыжовник, земляника и т.д.).
Однако широкой промышленной переработки этой ценной плодово-ягодной культуры не осуществляется.
В настоящей работе представлены результаты исследований, направленных на создание биотехнологии комплексной переработки ягод красной смородины для применения при производстве различных пищевых продуктов.
Актуальность выполняемой работы определяется также тем, что она выполнялась в рамках единого заказ-наряда МГУПП, финансируемого Министерством общего и профессионального образования РФ, по темам: "Разработка научных и технологических основ применения физических и биохимических методов для получения новых пищевых продуктов" и "Разработка научных и технологических основ получения пищевых добавок из плодово-ягодного сырья для улучшения вкусовых качеств, внешнего вида и пищевой ценности продуктов питания".
Цель и задачи исследования. Целью исследований являлась разработка технологии комплексной переработки ягод красной смородины с использованием ферментных препаратов для применения при получении пищевых продуктов.
В соответствии с поставленной целью были определены основные задачи исследования:
изучение химического состава ягод и жома красной смородины;
выбор ферментных препаратов и изучение процесса ферментативного гидролиза некрахмалистых полисахаридов ягод красной смородины с целью увеличения выхода сока и повышения его пищевой ценности;
- изучение условий гидролиза некрахмалистых полисахаридов
жома красной смородины ферментными препаратами
Пектофоетидин П10Х, Целловиридин Г20Х, Ксилоглюканофоетидин
ПІ0Х, обоснование выбора факторов интенсификации процесса
гидролиза и разработка условий гидролиза для повышения пищевой
и биологической ценности продукта;
- изучение химического состава гидролизата жома красной смородины;
изучение и выбор способа и условий сушки ферментативного гидролизата жома красной смородины с целью получения сухой полифункциональной добавки для использования в качестве дополнительного компонента рецептуры концентратов десертных пищевых продуктов быстрого приготовления;
применение ферментативного гидролизата жома красной смородины для повышения пищевой ценности, улучшения вкусовых качеств и внешнего вида зерновых экструдированных "Готовых завтраков";
применение жома красной смородины при производстве мучных кондитерских изделий;
- проведение производственных испытаний;
- разработка технологических рекомендаций по применению
ферментных препаратов для комплексной переработки ягод красной
смородины. Разработка технических условий на жом красной
смородины и его ферментативный гидролизат и технологических
рекомендаций по их применению при производстве пищевых
продуктов.
Научная новизна. На основании экспериментальных исследований обоснован выбор ферментных препаратов для обработки ягод красной смородины с целью увеличения выхода сока и повышения его пищевой ценности.
Получены данные по динамике накопления редуцирующих
Сахаров при гидролизе полисахаридов жома красной смородины
ферментными препаратами Целловиридин Г20Х,
Ксилоглюканофоетидин П10Х, Пектофоетидин П10Х и композициями ферментных препаратов на их основе, анализ которых позволил обосновать выбор комплекса препаратов Целловиридин Г20Х и Пектофоетидин ПЮХдля получения ферментативных гидролизатов жома красной смородины.
Получены зависимости, характеризующие влияние ряда факторов (концентрация жома красной смородины, ферментных препаратов, температуры, рН среды, длительности гидролиза) на динамику накопления редуцирующих веществ при гидролизе жома красной смородины, анализ которых позволил обосновать условия
гидролиза для получения гидролизатов с высоким содержанием Сахаров (145,7 мг Гл/гжома).
Получены данные по влиянию различных способов предварительной обработки жома красной смородины (размол на шаровой мельнице, обработка на дезинтеграторной установке) на динамику накопления Сахаров в гидролизатах. Показано, что проведение предварительной обработки жома на дезинтеграторной установке и последующий ферментативный гидролиз жома позволяют увеличить содержание Сахаров в гидролизатах в 3,6 раза.
Получены данные по содержанию в ферментативном гидролизате жома красной смородины витаминов (аскорбиновая кислота, р-каротин), минеральных веществ (кальций, калий, натрий, фосфор, железо и др.), органических кислот (яблочная, лимонная), анализ которых позволил охарактеризовать полученный гидролизат как перспективную полифункциональную добавку при производстве пищевых продуктов.
Получены данные, характеризующие влияние способа и условий сушки гидролизата жома красной смородины (сушка на инертных телах, распылительная сушка, кондуктивная сушка) на состав и свойства сухого продукта, анализ которых позволил обосновать выбор способа сушки.
Практическая значимость работы заключается в том, что на основании комплекса исследований, проведенных в лабораторных и производственных условиях, разработаны ферментативные способы обработки ягод и жома красной смородины для повышения эффективности их применения при производстве пищевых продуктов.
Показано, что применение ферментного препарата Пектофоетидин П10Х на стадии получения сока из ягод красной смородины позволяет увеличить выход сока на 8-9 %.
Установлено, что применение ферментативного гидролизата жома красной смородины в качестве одного из компонентов вкусовой добавки при производстве зернового (рисового и кукурузного) экструдированного продукта способствует улучшению их вкусовых достоинств, внешнего вида, пищевой и биологической ценности.
Разработаны режимы сушки ферментативного гидролизата жома красной смородины с модифицированным крахмалом. Показано, что применение сухого продукта в качестве дополнительного компонента рецептуры концентрата киселя быстрого приготовления способствует улучшению его вкусовых качеств и внешнего вида, дает возможность сократить в рецептуре
количество добавляемого сахара и крахмала и полностью исключить из рецептуры лимонную кислоту.
Установлено, что применение жома красной смородины при производстве пряников обогащает их пищевыми волокнами, придает им приятный цвет и аромат ягод красной смородины.
Результаты исследований проверены в условиях производства на булочно-кондитерском комбинате "Серебряный бор" г. Москва, на АО "Колосс", в лабораторных условиях кафедры "Процессы и аппараты пищевых производств" МГУПП.
Разработаны технологические рекомендации по применению ферментных препаратов Пектофоетидин П10Х и Целловиридин Г20Х для комплексной переработки ягод красной смородины.
Разработаны технические условия на жом и ферментативный гидролизат жома красной смородины и технологические рекомендации по их применению при производстве пищевых концентратов и готовых сухих завтраков.
Апробация работы. Основные результаты работы были
представлены на Международной научно-практической
конференции, посвященной 65-летию МГАПП "Пищевая
промышленность России на пороге ХХ1 века" (Москва, 1996 год),
Международной научно-практической конференции
"Энергоресурсосберегающие технологии переработки
сельскохозяйственного сырья" (Минск, 12-14 июня 1996 года), Международной научно-технической конференции "Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности" (Воронеж, 17-20 сентября 1997 года).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературы, включающего 206 наименований работ российских и зарубежных авторов, и приложения. Работа изложена на /7& страницах машинописного текста и содержит 14 рисунков и 21 таблицу.