Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние технологии функциональных продуктов питания
1.1 Пектиновые вещества и пищевой статус населения России 9
1.2 Биологически активных добавок и их роль в питании человека
1.3 Принципы конструирования функциональных продуктов питания
1.4 Основные области применения пектиновых веществ в пищевой 32
промышленности
1.5 Лекарственное растительное сырье и его использование в
производстве напитков 36
2. Объекты, схемы и методы исследования 46
2.1 Характеристика объектов и схема проведения исследования 46
2.2 Основные методы определения качественных показателей объектов исследования
2.3 Определение качества пектиновых экстрактов 54
3. Конструирование напитков на основе яблочного пектинового экстракта
3.1 Влияние пектиновых веществ на стабильность аскорбиновой кислоты
3.2 Конструирование витаминизированных напитков на основе яблочного пектинового экстракта
3.3 Разработка технологии витаминизированных напитков с использованием концентрированных фруктовых соков .
3.4 Конструирование пектиносодержащих напитков на основе лекарственного сырья
3.5 Разработка рецептуры концентрата пектиносодержащего напитка
4. Разработка технологи пектинового экстракта пищевого назначения из свекловичного жома
4.1 Исследование влияния параметров процесса подготовки свекловичного жома на качество пектинового экстракта
4.2 Разработка технологии получения пектинового экстракта с высокими качественными показателями
4.3. Конструирование напитков на соковой основе 109
4.4. Разработка технологии производства продуктов на пектиновом экстракте
5. Промышленная апробация технологии и оценка выработанных пектиносодержащих напитков 113
5.1 Технологическая схема производства пектиносодержащих напитков
5.2 Показатели безопасности и медико-биологическая оценка разработанных пектиносодержащих напитков
Выводы и рекомендации 119
Список использованных источников 126
Приложения 145
- Принципы конструирования функциональных продуктов питания
- Основные методы определения качественных показателей объектов исследования
- Конструирование витаминизированных напитков на основе яблочного пектинового экстракта
- Разработка технологии получения пектинового экстракта с высокими качественными показателями
Введение к работе
Одобренная Правительством Российской Федерации в августе 1998 г. «Концепция государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации на период до 2005 года» рассматривает развитие производства обогащенных микронутриентами продуктов питания в качестве важнейшей и первоочередной меры, от которой решающим образом зависит улучшение питания и здоровья детского и взрослого населения России [1].
На необходимость решительных мер по профилактике заболеваний, связанных с дефицитом микронутриентов, ещё раз указывает постановление Правительства Российской Федерации от 5 октября 1999 г., № 119, подписанное Президентом Российской Федерации В.В.Путиным [2].
Увеличение производства высококачественных пищевых продуктов и их ассортимента требует не только наращивания существующей промышленно-производственной базы перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса, но и всемерное улучшение использования сельскохозяйственного сырья за счет широкого внедрения прогрессивных технологий, использования вторичных сырьевых ресурсов. Это в полной мере отражает поставленную задачу в производстве пектина и его производных.
Вопросам получения пектиновых веществ и их дальнейшего использования посвящены многочисленные исследования ученых: Г.Б.Аймухамедовой, В.В.Андреева, З.Д.Ашубаевой, Л.В.Донченко, Н.С.Карповича, А.Н.Постной, Е.В.Сапожниковой, А.Ф.Фан-Юнга, Н.П.Шелухиной и др.
Производство пектина может рассматриваться как элемент технологии комплексной переработки сельскохозяйственного сырья. В системе пищевой промышленности это производство не выделено в отдельную отрасль, но важность и дефицитность продукции, сложность технологии производства выделяет его в самостоятельную отрасль.
Целью нашей работы является теоретическое и экспериментальное обоснование технологии пектина и пектинопродуктов; практическая реализация полученных результатов для выработки пищевых изделий целевого питания; определение оптимального соотношения рецептурных компонентов пектиносодержащих напитков функционального назначения.
Для решения этих вопросов необходимо провести детальное исследование получения и использования пектинового концентрата при производстве новой продукции, в частности, функциональных напитков профилактического назначения. Целенаправленное исследование экстракции пектиновых веществ не только увеличит выход готового продукта, но и с научных позиций позволит подойти к созданию технологии получения пектинового концентрата высокого качества, а также его использования в пищевой промышленности.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- исследовать влияние концентрации пектиновых веществ на
стабильность аскорбиновой кислоты в растворах;
разработать технологию витаминизированных напитков на основе яблочного пектинового экстракта с использованием фруктовых соков, лекарственного сырья и других биологически активных добавок;
изучить кинетику извлечения пектиновых веществ из свекловичного жома при различных способах подготовки сырья с целью получения пищевого пектинового экстракта;
разработать технологию получения пищевого пектинового экстракта из свекловичного жома с высокими качественными показателями;
обосновать и разработать технологию производства функциональных молочных продуктов на пектиновом экстракте;
- оценить функциональные свойства разработанных напитков.
Научная новизна. Теоретически и экспериментально обосновано влияние
способов обработки пектиносодержащего сырья и гидролизующего агента
при проведении гидролиза, что обусловило различие технологических условий извлечения пектиновых веществ.
Доказана возможность извлечения пектиновых веществ с высокими качественными показателями без создания агрессивных сред.
Подтверждена совместная способность пектиновых веществ и других биологически активных соединений к детоксикации чужеродных веществ, в частности, тяжелых металлов, что позволило разработать технологию напитков с высокой пищевой ценностью.
Практическая значимость работы. Результаты исследований, выводы и предложения диссертационной работы нашли практическое применение для: выбора оптимальных технологических параметров процесса извлечения пектиновых веществ из яблочных выжимок и свекловичного жома;
разработки экологически безопасной технологии получения пектинового экстракта;
- разработки аппаратурно-технологической схемы получения жидкого пектинового концентрата для получения напитков, обогащенных биологически активными веществами.
Разработаны способы получения и рецептуры функциональных напитков, содержащих композиции физиологически ценных добавок, пряно-ароматических лекарственных трав.
Достоверность работы. Достоверность полученных результатов, научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается применением современных методов теоретических и экспериментальных исследований, математических методов планирования и обработки экспериментальных данных, современных измерительных приборов и подтверждается совпадением результатов лабораторных и промышленных испытаний, базируется на критериях практической ценности и применимости целевого продукта.
Реализация результатов исследований. Проверка основных теоретических положений, результатов исследования и практических рекомендаций проведена в НИИ «Биотехпереработка» КубГАУ. Органолептическая оценка новых изделий проведена дегустационной комиссией факультета технологии хранения и переработки сельскохозяйственной продукции.
Выработанные в промышленных условиях напитки были переданы для клинических испытаний в Краснодарский краевой клинический госпиталь ветеранов и санаторий-профилакторий «Нива» г. Краснодар.
Высокие качественные показатели выработанных партий пектиносодержащих напитков в ЗАО «Пальмира-Юг» и УНПЛК «Технолог» КубГАУ подтвердили результаты дегустационной оценки.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на региональной научно-практической конференции молодых ученых по проблемам научного обеспечения сельскохозяйственного производства (Краснодар, 1999 г.), межрегиональной научной конференции «Продовольственная безопасность России. Качество продуктов питания - 99» (Воронеж, 1999 г.), шестой международной научно-технической конференции (Киев, 2000 г.), региональной конференции «Проблемы экологической безопасности Северо-Кавказского региона» (Ставрополь, 2000 г.), Северо-Кавказской научно-практической конференции молодых ученых «Развитие социально-культурной сферы Северо-Кавказского региона» (Краснодар, 2000 г.), научно-практической конференции кафедры экономики и внешнеэкономической деятельности КубГАУ «Экономические проблемы развития АПК в условиях рынка» (Краснодар, 2001 г.), международной конференции «Функциональные продукты питания» (Краснодар, 2001 г.), международной научно-практической конференции «Агроэкологические проблемы современности» (Курск, 2001 г.), второй региональной научно-практической конференции «Агропромышленный комплекс Юга России - сегодня» (Майкоп, 2002 г.),
8 третьей региональной научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2002 г.), второй Всероссийской научно-технической конференции «Современные достижения биотехнологии» (Ставрополь, 2002 г.), ежегодных научно-практических конференциях Кубанского государственного аграрного университета (г. Краснодар, 1997 - 2002 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, получено три патента РФ на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора, характеристики и методов исследований, методик и формулировки задач исследований, экспериментальной части, списка библиографических ссылок и приложений.
Основной текст диссертации изложен на 145 страницах компьютерного текста, содержит 18 рисунков и 42 таблицы, библиография включает 158 источников, в том числе 16 иностранных.
Принципы конструирования функциональных продуктов питания
По данным Минздрава РФ, у большей части населения России выявлены нарушения рационального питания, обусловленные дефицитом пищевых и биологически активных веществ, что является одной из основных причин снижения иммунитета организма, преждевременного старения и развития многих заболеваний. В связи с этим проблемы фундаментальных исследований в области обеспечения населения здоровым питанием, разработка и освоение прогрессивных технологий производства продукции исключительно актуальны [84].
Одну из ведущих ролей в решении этой задачи может выполнить пищевая комбинаторика. С ее помощью можно проектировать и конструировать пищевые продукты не только безопасные для человека, но и защищающие его генетические структуры от негативных воздействий окружающей среды.
Пищевая комбинаторика - научно-технический процесс создания новых видов пищевых продуктов путем формирования заданных органолептиче-ских, физико-химических, энергетических и лечебных свойств, благодаря введению пищевых и биологически активных добавок [32]. Пищевые продукты должны удовлетворять одновременно следующим требованиям: - иметь приятный внешний вид, запах и вкус; - содержать органические (в том числе витамины, ферменты), минеральные, энергетичные и пластичные вещества; - обладать физиологическим действием, соответствующим функциям человеческого организма, т.е. способствовать увеличению и сохранению жизненных сил; - в рекомендуемой норме потребления не оказывать вредного влияния на организм.
Известно, что каждая группа продуктов, являясь уникальной по своему составу, участвует в преимущественном снабжении организма определенными веществами. Так, некоторые продукты питания являются концентратором тех или иных биологически активных веществ, обладающих выраженными лечебными свойствами. Например, жир рыб содержит большое количество витамина Д, творог — метионина, черная смородина — витамина С, чай — кате-хины и дубильные вещества и т.д. [60]. Число действительно натуральных продуктов не велико. Это фрукты, овощи, ягоды, орехи, молоко. Подавляющее большинство продуктов питания получается в результате переработки пищевого сырья, изменяющей его состав, структуру и свойства. Для новых форм пищи характерно прежде всего применение научно-обоснованных методов переработки отдельных фракций пищевого сырья в продукты питания необходимого состава путем их проектирования и конструирования.
Проектирование пищевых продуктов — процесс создания рациональных рецептур и/или структурных свойств, обеспечивающих задаваемый уровень адекватности. Конструирование пищевых продуктов — создание продукта как единого целого из отдельных элементов, индивидуально эти свойства не обеспечивающих. Так как пища является важным структурным элементом, очевидно, что необходим комплексный подход к проблеме качества продуктов питания. Качество экологически произведенной продукции обусловлено не только отсутствием остаточных количеств в ней вредных веществ, но и повышенным содержанием ценных ингредиентов [14].
Пищевые продукты, обогащенные витаминами и минеральными веществами, входят в обширную группу продуктов функционального питания, т.е. продуктов, обогащенных физиологически полезными ингредиентами, улучшающими здоровье человека. К этим ингредиентам наряду с витаминами и минеральными веществами относятся также пищевые волокна, липиды, содержащие полиненасыщенные жирные кислоты, полезные виды живых молочнокислых бактерий, в частности, бифидобактерии и необходимые для их питания олигосахариды.
Обогащение пищевых продуктов микронутриентами - это серьезное вмешательство в традиционно сложившуюся структуру питания человека, необходимость которого продиктована объективными изменениями образа жизни, набора и пищевой ценности используемых продуктов питания. Поэтому и осуществляется оно на основе четко сформулированных, научно-обоснованных и проверенных практикой медико-биологических принципов.
При выборе конкретных микронутриентов для обогащения ими продуктов питания следует, прежде всего, использовать те микронутриенты, дефицит которых реально имеет место, достаточно широко распространены и небезопасны для здоровья.
По результатам массовых обследований детского и взрослого населения, выполненные Институтом питания РАМН, в России к числу таких микронутриентов следует, в первую очередь, отнести витамины С (дефицит у 80-100% обследованных), группы В і, фолиевую кислоту, каротин (дефицит у 40-60%), а из минеральных веществ — йод, железо, кальций [32].
Этот перечень может одновременно быть дополнен другими ценными компонентами: пищевыми волокнами, фосфолипидами, различными биологически активными добавками природного происхождения, эффективность которых решающим образом зависит от обеспеченности организма витаминами и минеральными веществами и не может успешно реализоваться при дефиците любого из этих жизненно необходимых участков обмена веществ. Создание подобных многокомпонентных продуктов предлагает использование специальных физико-химических форм вносимых ингредиентов (микрокапсулирование, соединения включения и т.п.) и технологий, повышающих их стабильность, а также различных добавок (ароматизаторы, вкусовые добавки), позволяющие «скрыть» неприятный вкус ряда микронутриентов (соли железа, меди и т.п.). Для того, чтобы эффективно решить проблему дефицита микронутриентов, обогащать ими следует, прежде всего, продукты массового потребления, доступные для всех групп детского и взрослого населения и регулярно используемые в повседневном питании. Однако, следует отметить, что в соответствии с практикой, принятой в настоящее время в большинстве стран, регламентируемое, т.е. гарантирован зо ное производителем, содержание микронутриентов в обогащенном ими продукте питания должно быть достаточным для удовлетворения за счет данного продукта 30-50% средней суточной потребности в этих микронутриентах при обычном уровне потребления продукта. Этот принцип исходит их того, что реальный дефицит микронутриентов находится в пределах 30-50% средней суточной потребности в них поскольку остальные 50-70% поступают с другими входящими в рацион продуктами, обычными или обогащенными. При содержании пищевого вещества менее 20-30% средней суточной потребности человека, оно не может служить эффективным источником для восполнения его недостаточного поступления с обычным рационом. Такое введение витаминов и минеральных веществ неэффективно и нецелесообразно. При обогащении пищевых продуктов витаминами и минеральными веществами необходимо учитывать возможность химического взаимодействия обогащающих добавок между собой и с компонентами обогащаемого продукта и выбирать такие их сочетания, формы, способы и стадии внесения, которые обеспечивают их максимальную сохранность в процессе производства и хранения.
Поскольку потери отдельных витаминов в процессе хранения могут быть довольно значительными, норма закладки рассчитывается так, чтобы к концу срока хранения их содержание было не ниже регламентируемых показателей. В связи с этим в свежеизготовленном продукте и на начальных этапах его хранения содержание витаминов может существенно превышать их регламентируемый уровень, что вполне допустимо.
Основные методы определения качественных показателей объектов исследования
Экспериментальные исследования по изучению физико-химических показателей сырья (яблочных выжимок, свекловичного жома, лекарственного сырья, дикорастущего сырья); напитков, молочной сыворотки, пектиновых веществ и пектинопродуктов проводились в НИИ «Биотехпереработка» КубГАУ. Качество пектиновых экстрактов в производственной практике оценивают по содержанию сухих и пектиновых веществ, указывая их предельное количество в соответствующих стандартах. Содержание сухих веществ не может служить показателем качества пектинового экстракта, т.к. при экстрагировании в жидкую фазу помимо пектиновых диффундируют балластные вещества и сопутствующие углеводы. Их количество обусловливается степенью чистоты пектиносодержащего сырья.
Для оценки качества пектинового экстракта нами введен показатель Аэ, определяющий долю содержания пектина от общего содержания сухих веществ в жидкой фазе т. е. где Аэ - показатель чистоты экстракта; Пэ - содержание пектина в экстракте, %; СВ - содержание сухих веществ в экстракте, %. Математическая обработка экспериментальных данных производилась в вычислительном центре и на кафедре растениеводства КубГАУ.
Структура питания, его полноценность и безопасность пищи оказывают большое влияние на социально-экономические аспекты, политическую стабильность, научно-технический прогресс и международный статус населения той или иной страны. Всё это определяет в целом здоровье, работоспособность и потенциальный генофонд нации.
В настоящее время с учетом загрязненности окружающей среды рекомендуется употребление функциональных продуктов питания, которые повышают стойкость иммунной системы человека, предохраняют от стресса и повышают качество потребляемых продуктов.
Одним из основных питательных веществ, определяющих пищевой статус населения, являются витамины, в частности, витамин С, дефицит которого в рационе питания составляет 70-80%.
С целью улучшения витаминного состава пектиносодержащих напитков нами проведены дополнительные исследования по изучению стойкости витамина С в пектиновых растворах.
При этом проведена сравнительная оценка стабильности аскорбиновой кислоты в модельных водных растворах и разбавленных водой соках, в натуральных соках и в соках, содержащих 0,3...0,4% пектиновых веществ.
Требуемая концентрация пектиновых веществ достигалась путем добавления пектинового экстракта. Количество синтетической аскорбиновой кислоты, добавляемой в растворы, рассчитывалось, как 70 % от необходимой суточной потребности человеческого организма, т.е. 70 мг на 100 г раствора. В плодовых соках, используемых в опытах, предварительно определяли содержание аскорбиновой кислоты. Все опыты проводили в идентичных условиях. Определение содержания витамина С проводили методом титрования 2,6 дихлорфенолиндофенолом, содержание пектиновых веществ в растворах определяли методом спиртоосаждения.
Конструирование витаминизированных напитков на основе яблочного пектинового экстракта
С целью расширения ассортимента функциональных продуктов питания на основе пектиновых экстрактов и улучшения их качества в НИИ «Биотехпереработка» Куб ГАУ проведены исследования по конструированию витаминизированных напитков на основе яблочного пектинового экстракта.
Исследованиями Донченко Л.В., Родионовой Л.Я., Хатко З.Н., Калайциди Л.Ю. и др. [43,117] установлено, что наибольшей комплексообразующей способностью обладают гидратопектины с концентрацией 0,1-1,0%. Использование концентратов с содержанием пектиновых веществ более 1,0% нецелесообразно из-за вязкости получаемых растворов. По рекомендациям медиков профилактическая доза пектиновых веществ составляет от 2 до 4 г в сутки. Поэтому, руководствуясь данными цифрами, а также учитывая, что при потреблении напитков такую дозу легко получить, за основу для разработки витаминизированных напитков было взято содержание пектиновых веществ — 0,5%. Эта концентрация отвечает всем требованиям и по комплексообразующей способности и по стабильности витаминов в данной композиции.
Кроме витамина С, полученного синтетическим путем, в производстве напитков целесообразно использование настоев дикорастущего высоковитаминного сырья, в частности, шиповника и боярышника. Биохимический состав плодов шиповника сильно варьирует в зависимости от видов и от условий внешней среды. Самая ценная часть шиповника — мякоть плодов, имеющая кислотность 0,7-2,6%; сумму Сахаров - 8, 11,6%, пектиновых веществ — 1,8....6,0%, дубильных и красящих 0,12....4,7%, азотистых соединений - 1,2 4,8%. Содержание витамина С составляет до 350 мг/%, каротина — до 8,0; В\ - 0,25; В2 - 0,6; В3 - 1,3; В9 - 0,88; Е - 0,69; К - 0,4 мг %. Плоды боярышника имеют кисловато-сладкий вкус, богаты биологически активными веществами. В них содержится витамина С 75-277 мг %, Р-250....500 мг %; каротина - 2 14 мг %; пектиновых веществ 0,6 1,6%; дубильных и красящих веществ - 0,2 0,5%, Сахаров 3 14%; кислотность - 0,3....0,9%. Содержатся также холин, ацетилхолин, тиамин, рибофлавин, антоцианы, катехины, органические кислоты и другие биологически активные вещества.
Для увеличения биологической ценности напитков нами разработаны рецептуры с внесением настоев боярышника и шиповника. Многие из веществ, определяющих биологическую ценность боярышника и шиповника, являются водорастворимыми, и поэтому сравнительно легко переходят в водные настои. Данное свойство и было положено в основу конструирования напитков высокой биологической ценности.
Для приготовления данных напитков настои из сушеных плодов боярышника и шиповника готовили следующим образом.
После инспекции плоды мыли в моечных машинах или ваннах с проточной водой до полного удаления загрязнений с поверхности. Сушеные плоды замачивали в течение двух часов питьевой водой (воду в дальнейшем не использовали), дробили и подавали на экстрагирование.
Подготовленные плоды загружали в двутельные котлы, заливали водой, подкисленной лимонной кислотой — 0,1% раствор в соотношении 1:3 — 1:5, кипятили 0,5 ч и выгружали в емкость из нержавеющей стали. Экстрагирование вели в течение 12-20 ч, затем экстракт сливали, оставшуюся массу отжимали на прессах и смешивали с первой фракцией. При смешивании обеих фракций раствор подвергали фильтрации. Подготовленный раствор шиповника содержал 2,8-3,2% сухих веществ. Содержание витамина С в настое шиповника колебалось от ПО до 150 мг в 100 г. Во избежание потерь при переработке экстракцию плодов шиповника проводили подкисленной водой. Для получения напитка подготовленный, отфильтрованный настой шиповника смешивали с яблочным пектиновым концентратом из расчета содержания в напитке 0,5% пектиновых веществ. Для этого использовали 3% пектиновый концентрат. На 1 т такого напитка с учетом потерь необходимо ввести 170 кг пектинового концентрата с содержанием пектиновых веществ 3%. Качественные показатели пектинового яблочного концентрата, настоев из плодов шиповника и боярышника приведены в табл. 10.
Если пектиновый экстракт получали из яблочных выжимок, применяя для экстрагирования лимонную кислоту, то добавление 50 % раствора лимонной кислоты в напиток снижали. При использовании же ЭАВС яблочный пектиновый экстракт получали с низкой кислотностью, сохраняя при этом весь букет яблочных ароматов.
Разработка технологии получения пектинового экстракта с высокими качественными показателями
Для разработки технологии получения пектинового экстракта из свекловичного жома пищевого назначения нами исследован процесс гидролиза-экстрагирования пектиновых веществ после предварительной подготовки сырья с целью установления оптимальных параметров. Известно, что извлечение пектиновых веществ из сырья складывается из нескольких параллельно протекающих процессов: гидратации сырья с одновременным поступлением в него катализаторов реакции - протонов, гидролиза протопектина с образованием водорастворимых пектиновых веществ и экстрагирование гидратопектина гидролизующим агентом [91,53].
Скорость процесса гидролиза и экстрагирования в значительной мере определяется такими факторами, как температура, рН среды и продолжительность. Для каждого вида пектиносодержащего сырья существует определенное сочетание перечисленных параметров [91,53,147,4]. Для получения пищевого пектинового экстракта важное значение имеет вид гидролизующе-го агента. Поскольку использование сильных минеральных кислот для получения пектинового экстракта неприемлемо, были поставлены эксперименты по использованию в качестве гидролизующего агента органических пищевых кислот (лимонная, винная), электроактивированной водной системой, молочной сыворотки.
Критериями оценки качества пектинового экстракта служила концентрация пектиновых веществ в растворе гидратопектина, чистота экстракта (отношение ПВ/СВ), и органолептические показатели: приятный вкус, аромат, цвет.
Гидролиз-экстрагирование проводили при температуре 80С и гидромодуле процесса 1:20. В качестве гидролизующего агента были выбраны наиболее распространенные в пищевой промышленности кислоты - лимонная и винная с концентрацией 0,1%. В табл. 20 представлено влияние продолжительности процесса гидролиза на качество пектинового экстракта, полученного из свекловичного жома, обработанного ферментами разной концентрации. Табличные данные показывают, что время гидролиза незначительно влияет на концентрацию пектиновых веществ в пектиновом экстракте. Отмечена динамика несущественного повышения концентрации пектиновых веществ на 3-5% с увеличением концентрации ферментных препаратов. Прослеживается увеличение концентрации ПВ после обработки целло-бактерином. Ферментный препарат ПЭК показал самые низкие результаты. Пектиновый экстракт, полученный из обработанного жома путем гидролиза 0,1% лимонной кислотой, имел светло-серый цвет, почти не имел запаха свекловичного жома и был не кислым по вкусу. Такой экстракт отвечал требованиям пищевой промышленности.
Исходя из средних значений результатов математической обработки, можно сделать вывод, что максимальное количество пектиновых веществ отмечено при использовании фермента целлобактерина и это увеличение математически достоверно с другими вариантами (табл.21). Оптимальное концентрацией для всех ферментов следует считать 0,3%, т.к. на этом варианте полученосущественное увеличение содержания пектиновых веществ.
Дисперсионный анализ показал, что исходя из средних значений, время проведения гидролиза не оказывает существенного влияния на накопление пектиновых веществ, т.к. разница между вариантами не превышает значение НСР по фактору С.
Обработка результатов опыта показала, что выход пектиновых веществ зависит и от вида фермента и от его концентрации (табл.22). Максимальное и математически достоверное значение получено при использовании фермента целлобактерина.
В целях увеличения выхода пектина целесообразно применять концентрацию ферментного препарата 0,3%, т.к. при этом получен максимальный выход продукта. Вместе с тем, необходимо отметить, что исходя из значения НСР, при использовании фермента целлобактерин время гидролиза не оказывает влияния на концентрацию. Математическая обработка данных методом пошаговой множественной регрессии выявила (табл.23), что между факторами опыта имеется тесная положительная корреляционная связь (г=0,78-0,80). Наибольшее влияние как на концентрацию пектиновых веществ, так и на их выход имел вид фермента, доля влияния составила соответственно 48 и 53%. Доля влияния концентрации фермента несколько ниже (10-13%).
Влияние концентрации фермента на выход пектиновых веществ не имеет существенных различий. А вот влияние гидролизующего агента значительно. Если выход пектиновых веществ при гидролизе лимонной кислотой колеблется в пределах 4-6 %, то при гидролизе соляной кислотой выход составил от 13,1 до 18,8 %. Это не имеет противоречий с теорией гидролиза-экстрагирования. Соляная кислота обладает наибольшей реакционной способностью. Выход пектиновых веществ при гидролизе соляной кислотой той же концентрации, но без обработки ферментами значительно ниже и составляет 7,88 %.
По исследованиям Л.В. Донченко [27], необходимым условием извлечения пектина из растительной ткани является проникновение гидролизующего агента в клетки исходного сырья. Скорость гидролиза определяется диффузией агента в ткань и характером взаимодействия протопектина с ним. Она прямо пропорциональна концентрации ионов водорода в полимере и содержанию функциональных групп, подвергающихся гидролизу. Так, наличие ацетильных групп в пектиновых веществах свекловичного жома обусловливает необходимость жестких условий гидролиза (высокая температура 70-75С и низкий рН среды 0,6-0,8) [27]. Такие условия гидролиза (низкий рН) возможно получить, используя соляную кислоту. Однако, она не может быть использована для получения пищевого пектинового экстракта без его последующей очистки. Достижение же низкого рН при использовании органических кислот проблематично из-за необходимости создания их высокой концентрации в растворе, что обусловит высокую себестоимость целевого продукта и низкие органолептические показатели.
На рис. 16 представлена зависимость выхода пектиновых веществ от времени предварительной обработки свекловичного жома. В данном случае гидролиз проводили лимонной кислотой с концентрацией 0,1 %. Предварительная обработка сырья различными ферментными препаратами показала, что лучшие результаты достигаются при обработке жома ферментом целло-виридином. В этом случае наблюдается самый высокий выход пектиновых веществ 14,2% по сравнению с другими исследованными ферментами и без ферментной обработки (К-контроль).
