Введение к работе
Актуальность темы. Обеспечение безопасности продуктов питания - важнейшая задача современного производства. Несмотря на законодательно существующие в России ограничения по содержанию пестицидов и других ксенобиотиков в пищевом сырье и продуктах, уровень их загрязнения пестицидами остается достаточно высоким.
Отличительной особенностью многих пестицидов является их высокая устойчивость к воздействию факторов внешней среды и способность сохраняться в почве в течение 10 и более лет. Кроме того, происходит накопление пестицидов в почве и растениях, что приводит к тому, что во многих случаях их содержание в пищевых продуктах представляет опасность для здоровья человека.
Установлена также отрицательная роль пестицидов в технологических процессах пищевых производств. Так, в бродильных производствах пестициды отрицательно влияют на активность брожения и физиологическое состояние дрожжей.
Распространенность пестицидов во всем мире и их высокая токсичность явились причиной поиска способов их устранения из перерабатываемого сырья. Большой вклад в решение этой проблемы внесли отечвественные и зарубежные исследователи - Гаина Б.С, Гугучкина Т.И., Щербаков С.С, Кузьмина Е.И., Leblanc J.С. и другие. Предложены технологические способы удаления или трансформации пестицидов, например, термообработка, использование ферментных препаратов, оболочек дрожжевых клеток, минеральных сорбентов.
Однако традиционные методы переработки сырья в технологии виноградных и плодовых вин не учитывают возрастающую степень его загрязнения пестицидами, прежде всего хлорорганической природы. В тоже время, известны свойства дрожжей проявлять сорбирующую способность в отношении ксенобиотиков, в частности тяжелых металлов, которая превышает аналогичную способность других известных препаратов.
В связи с этим разработка технологии получения виноградных и яблочных виноматериалов с использованием иммобилизованных клеток винных дрожжей с высокой физиологической активностью, обеспечивающей удаление из продуктов хлорорганических пестицидов и их гигиеническую безопасность, отвечает современным требованиям производства и является актуальной.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы явилась разработка эффективной технологии получения виноградных и яблочных виноматериалов с использованием иммобилизованных клеток дрожжей с высокой физиологической активностью, обеспечивающей удаление из продуктов хлорорганических пестицидов для обеспечения гигиенической безопасности готовой продукции.
В соответствии с целью были решены следующие задачи исследования:
на примере винодельческих предприятий Краснодарского края исследовать содержание хлорорганических пестицидов в ограниченной экосистеме, включающей образцы почвы, виноградной лозы, листьев, плоды винограда и продукты его переработки и проанализировать динамику миграции пестицидов;
изучить влияние хлорорганических пестицидов на биохимические превращения в технологическом процессе получения виноградных и яблочных виноматериалов;
подобрать расы винных дрожжей и способы их активации с целью использования для эффективной биотрансформации хлорорганических пестицидов в виноградном и яблочном сырье;
исследовать влияние трех комплексов биогенных металлов, содержащих кремний диглюконат, производную селеноцистеина и цинк на способность винных дрожжей биотрансформировать хлорорганические пестициды при сбраживании виноградного и яблочного сусла;
с использованием методов математической обработки экспериментальных данных оптимизировать технологические режимы процесса ферментации, обеспечивающие высокое качество виноматериалов и эффективную биотрансформацию хлорорганических пестицидов;
исследовать морфологические особенности и ультраструктуру клеток дрожжей, используемых при получении виноматериалов, содержащих и не содержащих хлорорганические пестициды;
разработать технологию и аппаратурно-технологическую схему производства виноградных вин с использованием иммобилизованных клеток дрожжей, обеспечивающую биотрансформацию хлорорганических пестицидов;
разработать и утвердить технологические инструкции по получению виноградных и яблочных виноматериалов по методу с использованием иммобилизованных клеток дрожжей, обеспечивающему удаление из продуктов хлорорганических
пестицидов и их гигиеническую безопасность.
Научная новизна. Изучено содержание хлорорганических пестицидов в ограниченной экосистеме, включающей образцы почвы, виноградной лозы, листьев, ягоды винограда и продукты его переработки и проанализирован трансфер пестицидов по виноградному растению от почвы к ягоде.
Изучено влияние хлорорганических пестицидов на биохимические превращения в технологическом процессе получения виноградных и яблочных виноматериа-лов и установлена их роль в усилении образования вторичных продуктов ферментации - альдегидов, высших спиртов и летучих кислот, отрицательно влияющих на качество продукции.
Впервые установлено влияние трех комплексов биогенных металлов - содержащих кремний диглюконат, производную селеноцистеина и цинк на способность винных дрожжей биотрансформировать хлорорганические пестициды при сбраживании виноградного и яблочного сусла. Показано, что использование комплексов позволяет повысить способность дрожжей биотрансформировать хлорорганические пестициды в среднем на 20-25%.
Разработаны научные основы способа биотрансформации хлорсодержащих пестицидов в виноматериалах с помощью иммобилизованных клеток дрожжей. Установлено что использование активной биомассы дрожжей Saccharomyces cerevi-siae расы К-17 иммобилизованных на дубовой стружке и на полиэтиленовых кольцах, позволяет получать виноматериалы с более низким на 5,0-7,0 %, остаточным содержанием хлорорганических пестицидов, по сравнению с флуктуирующими клетками.
Изучены морфологические особенности и ультраструктура клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae расы К-17, используемых при получении виноматериалов, содержащих и не содержащих хлорорганические пестициды. Установлено, что использование в оптимальных концентрациях комплексов металлов на основе производной селеноцистеина и цинка, способствует улучшению физиолого-биохимических и морфологических характеристик винных дрожжей и, как следствие, приводит к усилению их функциональной активности. Воздействие ГХЦГ приводит к ухудшению морфологических характеристик дрожжей, и, как следствие, к усилению дегенеративных процессов.
Практическая ценность. Разработана технология и аппаратурная схема получения виноградных вин с использованием иммобилизованных клеток дрожжей, обеспечивающая биотрансформацию хлорорганических пестицидов.
Подобраны расы винных дрожжей и способы их активации с целью использования для эффективной биотрансформации хлорорганических пестицидов в виноградном и яблочном сырье. Разработаны технологические приемы по получению активной биомассы винных дрожжей с использованием производной селеноцистеина.
Разработаны технологические инструкции по получению виноградных и яблочных виноматериалов с использованием иммобилизованных клеток дрожжей, обеспечивающему удаление из продуктов хлорорганических пестицидов и гигиеническую безопасность готовой продукции .
Разработана и утверждена Технологическая инструкция по производству вина плодового столового полусладкого «ОСЕННИЙ ВАЛЬС» ТИ 9173-2148-00334600-09.
Экономический эффект от использования технологии получения высококачественных яблочных виноматериалов, по методу с иммобилизацией дрожжей, обеспечивающему удаление из продуктов хлорорганических пестицидов и их гигиеническую безопасность, рассчитанный с учетом налогов по методу преимущества в цене составил 35 тыс. руб. на 1000 дал готовой продукции.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на Международных научно-технических конференциях "Приоритетные технологии в пищевой промышленности", М.: 1998, 1999 гг; на 3-ей Всероссийской конференции "Экоана-литика-98" Краснодар, 1998 г; на Международной научно-практической конференции "Садоводство и виноградарство 21 века", Краснодар, 1999 г; на Научно-практической конференции «Пищевая промышленность на рубеже третьего тысячелетия, М.: МГТА, 2000 г; на ежегодных научно-практических конференциях отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхоза-кадемии, Углич, 2000, 2006, 2007 гг; на научно-практической конференции «Стратегия развития пищевой промышленности - защита прав потребителя и рынка от контрафактной, фальсифицированной и некачественной продукции», М.:, 2007 г; на Научно-теоретической конференции "Современные технологии пищевых продуктов нового поколения и их реализация на предприятиях АПК", М.:, 2007 г; на Междуна-
родной научно-практической конференции «Высокоточные технологии производства, хранения и переработки винограда», Краснодар, 2010г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, раздела по экономике, выводов, списка литературы, включающего 154 наименования и приложений. Основное содержание работы опубликовано на 138 стр. машинописного текста, содержит 15 рисунков и 37 таблиц.
