Введение к работе
-1-
Актуальность темы. Диссертационная работа посвящена решению технологических задач производства пектиновых веществ с высокими комплексообразующими свойствами из различных видов пектинсодер-жащего растительного сырья.
Одним из важнейших направлений повышения эффективности производства является создание малоотходных и безотходных технологий, более широкое вовлечение в хозяйственный оборот вторичных сырьевых ресурсов. В наибольшей степени всем этим требованиям отвечает производство пектина и пектинопродуктов, предусматривающее выработку биологически ценного комплексе и студнеобразователя. Следует отметить, что потребность в пектине значительно превышает объемы его отечественного производства и закупок за рубежом.
Катастрофическое ухудшение экологической обстановки во многих регионах России, сопровождающееся загрязнением окружающей среды и пищевых продуктов токсическими веществами и радионуклидами, требует обеспечения безопасности продуктов питания и проведения профилактических мероприятий, что, в свою очередь, обусловливает расширение производства пектина как природного детоксиканта.
Способность пектинов связывать и выводить из организма тяжелые и радиоактивные металлы общепризнана.
Наибольшей комплексообразующей способностью обладают низ-коэтерифицированные пектины.
Пектины также обладают способностью пролонгировать и потен-циировать действие некоторых лекарственных веществ, снижать их токсичность и устранять побочное действие.
Учитывая эти физико-химические свойства природного полисахарида - пектина и имеющийся опыт его применения в отечественной и зарубежной практике, следовало бы ожидать, что население экологиче-
,--2-
ски загрязненных районов будет обеспечено пектином и пектинсодер-.
жащими продуктами. Однако продолжительная ориентация на импорт
ные поставки высокоэтерифицированного пектина, т.е. пектина толькс)
для кондитерской промышленности, затормозила рост пектинового
производства в России. .
С 1991 г. государственные закупки пектина за рубежом прекращены ввиду отсутствия валютных средств, а коммерческие составляют лишь 2.0...3-0 тыс. т в год, тогда как его количество при круглогодичном потреблении пектинопррдуктов только для 100 млн. человек составляет более 70 тыс. т (при минимальной профилактической дозе потребления 2 г в сутки).
В настоящее время на территории России предприятия по производству пектина нет. Единственный пектиновый завод в г.Краснодаре из-за морального и физического износа оборудования, несовершенства технологии, отсутствия средств на реконструкцию остановлен в 1991 г.
Имеющийся потенциал науки и производственный опыт позволяют более глубоко рассмотреть физико-химические свойства пектиновых веществ, наметить пути совершенствования технологии и организации производства пектина и пектинопродуктов.
В связи с изложенным выше биохимическое обоснование и разработка технологии получения пектинов с высокими комплексообразую-щими свойствами является актуальной задачей.
Официальным подтверждением актуальности научного направления является его включение в виде отдельных проектов в государственные и региональные научно-технические программы: ГНИ IP «Экологически чистые полисахариды», проект «Пектин» (1995-1997); инновационная НТО «Создание современных технологических систем для производства пищевых продуктов (1996-1999); краевая НТП «Высокие технологии для АПК» (1997-1998).
Цель и задачи исследования. Цель работы состоит в аналитическом и экспериментальном исследовании биохимических, физико-химических и технологических характеристик различных видов пектин-содержащего растительного сырья, пектиновых веществ, получаемых из этого сырья, исследовании влияния различных факторов на комплексо-образующие свойства пектинов, обосновании и разработке на основе полученных результатов технологии получения пектиновых веществ с заданными комплексообразующими свойствами и пектинопродуктов' для диетических и медицинских целей.
В соответствии с целью определены следующие задачи: .— изучить влияние вида пектинсодержащего сырья" и условий его гидролиза-экстрагирования на степень этерификации и комплексообра-зующую способность (КС) пектина;
обосновать влияние рН среды, в которой происходит реакция комплексообразования, на КС пектинов;
исследовать влияние природы металла и количественных соотношений металл-пектин на КС пектинов;
определить зависимость КС пектинов от сортовой принадлежности сырья;
разработать математическую модель процесса получегкя пектинов с заданными комплексообразующими свойствами;
обосновать и разработать аппаратурно-технологическую схему получения пектинов с высокими КС для их использования в лечебно-профилактических целях.
Научнай новизна работы. Теоретически и экспериментально обосновано влияние вида и сортовых особенностей сырья, его условий гидролиза-экстрагирования, рН среды, природы металла и количественных соотношений металл-пектин на комплексообразующую способность пектинов.
Установлено, что соотношение протопектина и растворимого пектина, являющееся биохимическим признаком растительного сырья, существенно влияет на комплексообразующую способность пектина.
Проведено комплексное исследование влияния технологических особенностей сырья и условий извлечения пектиновых веществ на качественные показатели целевого продукта, что позволило определить оптимальные параметры получения пектинов с высокой комплексообра-зующей способностью.
На основе результатов исследования многофакторной зависимости изменения степени этерификации разработана математическая модель процесса комплексообразования, позволяющая получать модифицированный пектин с заданными свойствами.
Получены новые данные о технологических функциях пектинов в пищевых изделиях.
Практическая ценность работы. Решения, выводы и предложения диссертационной работы нашли практическое применение для:
выбора оптимальных технологических параметров выделения пектина с заданными комплексообразующими свойствами из различных видов растительного сырья;
разработки аппаратурно-технолої ической схемы производства пектиновых веществ с пониженной степенью этерификации;
разработки технологического регламента получения низкоэте-рифицированных пектина и пектинопродуктов;
-г- расширения области применения пектинов в качестве диетических продуктов лечебного и детского питания, наполнителей для лекарственных препаратов и других медицинских целей.
Достоверность работы. Достоверность полученных результатов, научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается применением современных методов теоретических и экспериментальных исследований, математических методов планирования и обработки экспери-
ментаЛьных данных, современных измерительных приборов и подтверждается совпадением результатов лабораторных и промышленных испытаний; базируется на критериях практической ценности и применимости целевого продукта."
. Реализация результатов исследования. Разработанная технология получения пектиновых веществ с заданными комплексообразующими свойствами из различных видов растительного сырья апробирована в промышленных условиях пектинового производства на Летичевском заводе продтоваров (Украина). Выработана опытная партия пектинсо-держащих изделий профилактического назначения на кондитерской фабрике ОАО «Кубань» (г.Тимашевск Краснодарского края). Экономический эффект от внедрения научных разработок составляет около 1 млн руб. "Теоретические положения работы используются в учебном процессе по курсу «Основы производства пектина» в Кубанском государственном аграрном университете.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы
докладывались и обсуждались на научной конференции «Научное обес
печение сельскохозяйственного производства», проводимой краевой
школой-семинаром молодых ученых Кубани (г.Краснодар, май 1995 г.,
апрель 1997 г.); на международной научной конференции «Рациональ
ные пути использования вторичных ресурсов АПК» (г.Краснодар, сен
тябрь 1997 г.); ежегодных научно-практических конференциях Кубан
ского государственного аграрного университета (г.Краснодар, 1995-
1998 гг.). ..
Публикации. По теме диссертационной работы опубликована 21 печатная работа.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти, глав, выводов и рекомендаций, списка библиографических ссылок и приложений. Работа изложена на 162 страницах машинописного текста, содержит 31 рисунок, 19 таблицы, включает 201 биб-
лиографическую ссылку на отечественные и иностранные источники. Приложения даны на 19 страницах.