Введение к работе
Актуальность работы.
В пищевой промышленности продление сроков годности продуктов питания при сохранении качественных характеристик является актуальным вопросом. Качество молочной продукции контролируется техническим регламентом (федеральным законом №88-ФЗ от 12 июня 2008г и № 163-ФЗ от 22 июля 2010 года) в котором установлены предельно-допустимые уровни содержания потенциально опасных веществ в молочной продукции, к ним относятся и показатели окислительной порчи молочного жира. Для подавления окислительных процессов в жиросодержащие продукты вносят антиоксиданты растительного происхождения.
Исследованию процессов окисления липидов посвящены фундаментальные и прикладные работы в области биотехнологии и пищевой биотехнологии таких ученых как: В.П. Аристова, Ф.А. Вышемирский, Т.К. Каленик, B.C. Колодязная, А.Б. Лисицын, Л.Ф. Митасева, Н.В. Нефедова, И.А. Радаева, И. А. Рогов, Е.И. Титов, Н.А. Тихомирова, Э.С. Токаев, В.П. Шидловская, Н.М. Эммануэль, U. Brimberg, G. Vogel, H.Wagner и др.
В последние десятилетия открыты и используются в производстве продуктов питания антиоксиданты растительного происхождения, содержащие флавоноидные соединения, которые оказывают положительное воздействие на организм человека. Одним из таких антиоксидантов растительного происхождения для применения в пищевой промышленности являются препараты и экстракты семян расторопши пятнистой, содержащие флаволигнаны. Флаволигнаны - флавоноиды, содержащие в своем составе дополнительный фенилпропаноидный фрагмент (-Сб-С3-). Главным действующим компонентом экстрактов является силимарин - смесь трех основных изомерных соединений - силикристина, силидианина и силибина. Последний из них превалирует по количественному составу и обладает наиболее высокой биологической активностью и биодоступностью. Флаволигнаны семян расторопши пятнистой имеют фундаментальные отличия от всех известных флавоноидов. На сегодняшний день флаволигнаны используются в основном в медицине в качестве гепатопротекторов,
экопротекторов, иммуностимуляторов. Особенно ценна их способность нейтрализовать радикалы и самые сильные для печени яды. При этом другие флавоноиды и фекклпропапсиды, в том числе образующие структуру силибина, не влияют на картину такого воздействия.
Таким образом, исследование антиоксидантных свойств экстрактов семян расторопши пятнистой для подавления окислительных процессов молочного жира, в частности, в масле сливочном (ГОСТ Р 52969-2008) изготовляемом из коровьего молока (далее - масло) актуально, перспективно, имеет научное и практическое значение.
Цель диссертационной работы - исследование антиоксидантных свойств сухих экстрактов семян расторопши пятнистой для использования в технологии масла сливочного, вырабатываемого из коровьего молока.
Задачи исследования:
-
Аналитически исследовать биотехногенную систему процессов равномерного распределения антиоксиданта в масле и его хранения, обосновать выбор методики получения математической модели для оптимизации наиболее значимых независимых переменных факторов, влияющих на ингибирование автокаталитических окислительных изменений сливочного масла;
-
Исследовать антиоксидантные свойства экстрактов редких растений флавоноидной природы на сливочном масле и их влияние на изменение цвета масла в зависимости от концентрации;
-
Изучить количественное содержание и активность силибина в сухих препаратах и экстрактах семян расторопши пятнистой отечественных и зарубежных производителей;
-
Исследовать распределение компонентов масла в его объеме при их смешивании двухшнековым смесителем;
-
Исследовать автокаталитические окислительные изменения при хранения сливочного масла путем постановки многофакторного эксперимента типа 2 , получить математическую модель, адекватно описывающую этот процесс, оптимизировать наиболее значимые независимые переменные факторы, влияющие на ингибирование окисления масла при хранении.
6. Разработать технологию выработки масла сливочного с сухим экстрактом семян расторопши пятнистой, техническую документацию и апробировать ее в производственных условиях.
ІТолгіІІЮЛ IirtDIIIUI* л-ш.**\ і ад» да uwujj>t»««
-
Определены антиоксидантные свойства девяти экстрактов редких растений флавоноидной природы. Наибольшую активность проявил экстракт семян расторопши пятнистой, при концентрации 0,5%: содержание альдегидов на 49 сутки составило 992 мг/кг, что в сравнении с контрольным образцом масла ниже на 45%;
-
Установлено количественное содержание силибина в спиртовых экстрактах сухих образцов препаратов семян расторопши пятнистой отечественных и зарубежных производителей, которое колеблется от 0,32±0,05 до 43,4±0,05 мг/л, что в сухих образцах составляет от 0,13±0,05 до 10,85±0,05 % соответственно. Максимальное количество силибина содержится в образце расторопши пятнистой «Силимар 75%» (ЗАО «Самаралектравы», серия 170908) и равно 43,4±0,05 мг/л, что составляет 10,85±0,05 % в сухом экстракте;
-
Установлена закономерность изменения коэффициента вариации равномерности распределения антиоксиданта в объеме масла при его смешивании двухшнековым смесителем в зависимости от изменения сечения выходного отверстия смесителя, при его открытии от 50 до 100%, коэффициент вариации распределения гранул в объеме масла увеличивается от V= 10,145 до 21,138%;
-
Получена математическая модель в виде уравнения регрессии, адекватно описывающая процесс накопления продуктов окисления сливочного масла в зависимости от варьирования концентрации антиоксиданта, температуры и продолжительности периода хранения;
5. Научно обоснована и подтверждена с помощью многофакторного
эксперимента типа 23 антиоксидантная активность экстракта расторопши
пятнистой, которая позволяет увеличить срок годности масла сливочного в 2,5
раза при температурах хранения от (3±2)С до минус (16±2)С.
Практическая значимость работы:
1. Обоснованы оптимальное количество внесения сухого экстракта семян
расторопши пятнистой, температурный режим и период хранения, при
w/vrnni4w л^чллттотттхтіплиг^ст *яп vr*ix\ Я<3 TTt пла ТїиГТї(лТ^Т\Г»Т»ЯИТДГ ЯПТП^ЯТЯТТИТІТЦРГК'гГ^
окислительных изменений сливочного масла;
-
На основе результатов проведенных исследований рекомендован режим смешивания сливочного масла с экстрактом расторопши пятнистой в двухшнековом смесителе обеспечивающий минимальный коэффициент вариации распределения антиоксиданта в объеме продукта;
-
Результаты исследований внедрены на молокозаводе «Усть-Джегутинский» Карачаево-Черкесской республики;
-
Подтверждена эффективность внедрения результатов исследования в производство масла из коровьего молока, содержащего сухой экстракт семян расторопши пятнистой;
-
Разработана техническая документация Масло сливочное с экстрактом расторопши пятнистой «Профилактическое» ТУ 9225-004-24456748-10 апробирована и передана для внедрения в производство ОАО «Юг-Молоко», г. Черкесск и молокозавод «Усть-Джегутинский», г. Усть-Джегута Карачаево-Черкесской республики;
6. Техническая новизна предложенных решений отражена в заявке на
патент №2010154536/13 (078909) от 31.12.2010г. «Масло из коровьего молока
с экстрактом расторопши пятнистой»
Апробация работы
Основные положения и результаты исследований по теме диссертации обсуждены и доложены на научно-практической конференции «Интеграция фундаментальных и прикладных исследований - основа развития современных аграрно-пищевых технологий» (Углич, 2007), VI Международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» (Москва, 2007); IV Международной научно-практической конференции «Молочная индустрия 2008» (Москва, 2008); VI Международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения»
(Москва, 2008), V Международной научно-практической конференции «Молочная индустрия 2009» (Москва, 2009).
Публикации
По материалам ттиссєг,тятч-їи оп^'бликовано 10 печатных работ, в том числе 7 в научных журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, содержащего 155 источника информации, в том числе 41 зарубежных авторов. Диссертационная работа изложена на 132 страницах, содержит 16 таблиц, 36 рисунков, 17 формул и 14 приложений
