Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературы. 9
1.1. Биологически активные вещества в питании человека 9
1.2 Растительное, овощное и ягодное сырье как источник биологически активных веществ. Обогащение напитков и джемов микронутриентами 11
1.3 Значение напитков и джемов, обогащенных биологически активными добавками, в коррекции питания 31
1.4 Современные подходы к товароведной оценке напитков и джемов лечебно-профилактического назначения 35
Заключение по обзору литературы. 39
Глава 2 Организация проведения эксперимента. объекты и методы исследований . 42
2.1 Структура и организация эксперимента 42
2.2 Объекты исследований ... 44
2.3 Методы исследований. 45
Глава 3 Результаты исследований и их обсуждение. 52
3.1 Маркетинговые исследования потребительского спроса на продукты лечебно-профилактического назначения 52
3.1.1 Дифференциация потребителей... 52
3.1.2 Изучение потребительского спроса на продукты лечебно-профилактического назначения. 54
3.2 Разработка джема на основе плодоовощного сырья и его товароведная характеристика . 57
3.2.1 Оценка качества и безопасности плодоовощного сырья, используемого при производстве джема 57
3.2.2 Разработка рецептуры и технологии производства джема. 62
3.2.3 Изучение показателей качества джема в процессе производства и хранения 72
3.2.4 Определение регламентируемых показателей пищевой ценности джема 79
3.3 Разработка и изучение товароведных свойств концентратов безалкогольных напитков, обогащенных биологически активными добавками 81
3.3.1 Оценка качества и безопасности растительного сырья, используемого при производстве концентратов безалкогольных напитков. 81
3.3.2 Разработка рецептур концентратов безалкогольных напитков. 85
3.3.3 Разработка технологии производства концентратов безалкогольных напитков 98
3.3.4 Исследование показателей качества концентратов безалкогольных напитков в процессе производства и хранения 107
3.3.5 Определение регламентируемых показателей пищевой и энергетической ценности напитков 114
Глава 4 Технико-экономический расчет себестоимости новой продукции . 116
4.1 Расчет себестоимости джемов из плодоовощного сырья 116
4.2 Расчет себестоимости концентратов безалкогольных налитков 122
Выводы 125
Литература 127
Приложения 141
- Растительное, овощное и ягодное сырье как источник биологически активных веществ. Обогащение напитков и джемов микронутриентами
- Значение напитков и джемов, обогащенных биологически активными добавками, в коррекции питания
- Разработка джема на основе плодоовощного сырья и его товароведная характеристика
- Расчет себестоимости концентратов безалкогольных налитков
Введение к работе
Актуальность работы. Проблема сохранения здоровья и увеличения продолжительности жизни является одной из самых важных и актуальных. В определенной степени это связано с распространением так называемых алиментарных заболеваний, обусловленных длительным дефицитом незаменимых пищевых веществ.
Надежным средством улучшения структуры рациона является дополнительное введение в продукты массового потребления многокомпонентных минерально-витаминных смесей или создание комбинированных продуктов питания, обогащенных незаменимыми нутриентами (Тутельян В.А., 2002 г, Спиричев В.Б., Шатнюк Л.Н., Позняковский В.М., 2004 г и др.).
Повышение пищевой ценности продуктов, расширение их ассортимента возможно за счет использования плодово-ягодного, овощного и растительного сырья. Лечебные свойства плодов, ягод, овощей: и растений обусловлены высоким содержанием в них биологически активных веществ, которые представлены преимущественно фенольными соединениями: антоцианами, лейкоантоцианами, катехинами, флавоноидами.
Следует отметить, что в настоящее время остаются приоритетными вопросы эффективной профилактики дефицита микронутриентов, недостаточно изучены технологические и товароведные аспекты производства комбинированных продуктов, обогащенных биологически активными веществами [6, 117].
Цели и задачи исследований. Целью настоящей работы является разработка рецептур и технологий джемов, сухих концентратов безалкогольных напитков, обогащенных биологически активными добавками, и их товароведная оценка.
В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:
1) изучить потребительские предпочтения на примере г. Томска в
отношении продуктов лечебно-профилактического назначения;
2) исследовать показатели качества и; безопасности местного
растительного, овощного и плодово-ягодного сырья, используемого при
производстве пищевых продуктов;
разработать научно - обоснованные рецептуры и технологии новых джемов и сухих концентратов безалкогольных напитков функционального назначения, а также способы внесения обогащающих добавок;
исследовать товароведные характеристики разработанных продуктов и их изменения в процессе хранения;
изучить сохранность вносимых БАД в джемах, сухих концентратах безалкогольных напитков в процессе производства и хранения. Определить регламентируемые показатели пищевой ценности;
провести экономический расчет себестоимости продукции;
разработать и утвердить техническую документацию.
Научная новизна. Изучен рынок потребления джемов и напитков общего и лечебно-профилактического назначения в г. Томске, выявлены потребительские предпочтения, в том числе определена степень информированности населения в отношении продуктов лечебно-профилактического назначения.
Обоснована возможность и: целесообразность использования местного дикорастущего растительного сырья в производстве безалкогольных напитков.
Определены оптимальные параметры гидролиза инулина в топинамбуре.
Разработаны новые рецептуры и, технологии производства джемов и сухих концентратов безалкогольных напитков, обогащенных БАД. Новизна технических решений подтверждена заявкой на изобретение № 2003126714 «Концентрат безалкогольного напитка».
Обоснованы рекомендуемые уровни содержания БАД в готовой продукции, установлены оптимальные количества БАД, вносимых в продукты
7 с учетом нативного содержания указанных нутриентов в сырье, потерь при
производстве и хранении.
Проведены товароведно-технологические исследования
органолептических, физико-химических показателей, в т.ч. критериев безопасности разработанных продуктов, обогащенных биологически активными добавками.
Предложены новые- технологические решения и: установлены; рациональные технологические режимы в производстве джема на фруктозе, показано их значение в формировании качества готовой продукции.
Практическая значимость и реализация результатов. На основе проведенных теоретических и: экспериментальных исследований апробированы и внедрены в производство технологии получения плодоовощных джемов «Ананас», «Клюква», «Черная смородина», обогащенных биологически активными веществами, и гранулированных напитков «Водица здравная», «Водица сонная» с использованием экстрактов растительного сырья. Даны рекомендации по их применению в питании: населения.
Разработана и утверждена техническая: документация на концентраты безалкогольных напитков (ТУ 9185-056-12424308-04), джем; (ТУ 9163-097-12424308-034).
Разработанная продукция производится на базе компании «Артлайф» (г. Томск).
Диссертационная работа выполнялась на: основании Кузбасской: региональной научно-технической программы «К здоровью — через питание», разработанной в рамках реализации «Концепции государственной политики в области здорового питания населения РФ на период до 2005 года».
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, результатов исследований и их анализа,
8 выводов, списка литературы (163 источника) и приложений. Основная часть
работы изложена на 141 странице, включает 33 таблицы и 21 рисунок.
Растительное, овощное и ягодное сырье как источник биологически активных веществ. Обогащение напитков и джемов микронутриентами
Повышение биологической ценности пищевых продуктов достигается путем введения в рацион различных пищевых добавок и наполнителей.
Приоритетным направлением является использование дикорастущего растительного сырья. В Кузбассе и по всей Западной Сибири достаточно сырья, содержащего в своем составе широкий спектр биологически активных веществ, в том числе витаминов, микроэлементов, красящих и ароматизирующих веществ. Использование местного растительного сырья расширит ассортимент продукции и снизит расходы на его приобретение и доставку.
Проблемой при переработке растительного сырья является обеспечение наиболее полного извлечения и сохранения его ценных компонентов. Растворимые вещества растений включают алкалоиды (стрихнин, шорфин, папаверин, кодеин, эфедрин, хинин, кофеин и др.), гликозиды (сапонины, карденалиды, горечи, флавоноидные гликозиды, антрагликозиды и: др.), кумарины и: фурокумарини, эфирные масла, смолы, дубильные вещества, витамины (А, Bi, В2, Вб, В15, С, Д, Е, F, К, РР, инозит, холин, биотин и др.) [16]. Для получения джемов использовали ягодное и овощное сырье.
Из разнообразия продуктов растительного происхождения большие перспективы в Западной Сибири имеют такие виды ягод, как клюква и черная; смородина. Они отличаются высоким содержанием важных биологически активных веществ, обладают хорошими вкусовыми качествами, широко районированы и дают устойчивые урожаи [54, 57, 94].
Наибольшее распространение получил плод черной смородины (Ribes nigrum) - душистая шаровидная ягода, содержащая многочисленные семена, окруженные студенистой оболочкой. Ягоды используют в пищу в свежем виде, сушеном и замороженном, а также для приготовления соков, пюре, напитков, варенья и т. д. Такое разнообразие применения ягод смородины определяется их химическим составом, который представлен в табл. 1.1.
Из приведенных данных видно, что углеводы представлены в основном моносахаридами, поэтому смородина нормализует обменные процессы. Смородина богата пектиновыми веществами. Одним из важных свойств пектиновых веществ является предотвращение окисления аскорбиновой кислоты и катехинов в свежих ягодах. Смородина относится к ягодам с повышенным содержанием клетчатки.
В ягодах черной смородины содержатся органические кислоты, с преобладанием яблочной и лимонной (79,8 % в зрелых плодах), а также кофейная, хлорогеновая, янтарная и салициловая кислоты [10, 54, 57, 94]. принадлежит к семейству брусничных..- Vacciniaceae. Название, данное ей, происходит от греческих слов oxys - «острый», «кислый» и coccus «шаровидный», очень точно характеризующих ягоды клюквы. Плод продолговато-яйцевидная или слегка грушевидная; розовая или темно-красная, иногда с сизым налетом, кислая шаровидная ягода с сочной мякотью [129, 135].
Клюква богата биологически активными веществами, это позволяет употреблять зрелые ягоды как диетическое средство в виде сока, кислых напитков и т.д. Наличие пектиновых веществ дает возможность использовать клюкву при производстве желе, джема, мармелада, конфитюра, пастилы. Химический состав представлен в табл.. 1.1 [12].
Сахаров сравнительно немного: глюкозы, - 2,4%, фруктозы - 0,3%. Органические кислоты (2,4-3,3%) представлены лимонной, хинной, бензойной, яблочной, урсоловой.
Витамины содержатся в сырье в небольших по массе долях, но вполне, достаточных для обеспечения нормальной жизнедеятельности человека. Содержание витаминов в плодово-ягодном сырье представлено в табл. 1.2 [1].
Значение напитков и джемов, обогащенных биологически активными добавками, в коррекции питания
Еще в Древней Греции; великие врачи прошлого вывели формулу оптимального лекарства: лекарство должно быть пищей, а пища должна быть лекарством. Фактически в этих словах целиком заложена концепция здорового питания. Пища, как известно, представляет собой комплекс, содержащий разнообразные биологически активные вещества (БАВ), из которых в организме создаются новые БАВ: гормоны, трансмиттеры, ферменты, биомолекулы (ДНК, РНК), субклеточные органеллы и цитоплазматические мембраны, т. е. структурные элементы живого тела.
В последние годы по различным причинам, связанным с социально-экономическими, научно-техническими, финансовыми и другими проблемами, физиологические потребности жителей России в питательных веществах удовлетворяются не полностью. Однако в нашей стране серьезное внимание этой проблеме начали уделять лишь в последнее время. Напиток является оптимальным носителем полезных веществ, дефицит которых испытывает человеческий организм в современном мире, особенно под воздействием ряда негативных факторов, связанных с урбанизацией и развитием технологий. Напиток поставляет организму внедренные в него полезные вещества в виде водного раствора, что уже облегчает их усвоение; напитки потребляются всеми людьми в той или иной их форме в течение всего дня, являются физиологичными и могут быть обогащены полезными веществами без ущерба для основного свойства напитка - утоления жажды. Иными словами, формула "совместить приятное с полезным" ни к чему более не может быть применима, как к напитку, обогащенному дополнительными полезными веществами [67, 71]. Напитки, обогащенные биологически активными,веществами, обладают таким широким спектром действия, которое невозможно переоценить и которое в последнее время подтверждается с каждым новым исследованием. Преимущества напитков из растительного сырья для оздоровительных целей обусловлены: - высокой биоактивностью и биодоступностью содержащихся в напитках эссенциальных компонентов питания;; - выраженным сорбционным эффектом в отношении токсичных металлов за счет мелкодисперсности и высокой степени структурированности пищевых волокон; - пробиотическим действием, способствующим восстановлению процессов пристеночного пищеварения, иммунокорригирущим действием, повышением противоинфекционного иммунитета; - выраженным общеукрепляющим действием на организм в целом; - возможностью длительного применения и отсутствием побочных эффектов [4, 8,13, 38, 52, 101].
С целью расширения ассортимента продукции лечебно-профилактического назначения, большой интерес представляет производство готовых блюд с пектином - джемов. В пищевой промышленности используется основное свойство пектина - образовывать студни. При производстве продукции лечебно-профилактического назначения особенно важна способность пектина связывать ионы тяжелых и радиоактивных металлов [36]. Пектины, соединяясь в кишечнике с холестерином, бактериальными токсинами, вредными продуктами, образующимися в результате воспалительных процессов и нарушений пищеварения, а также вредными веществами производственного происхождения (солями ртути, свинца, стронция, кобальта), выводят их из организма. Важным преимуществом этой группы продуктов является также рациональное использование местных сырьевых ресурсов, удобство хранения и транспортировки для обеспечения населения отдаленных и труднодоступных регионов. Клюква, черная смородина, свекла, морковь, топинамбур являются доступным сырьем нашего региона, следовательно, источником практически всех необходимых человеку витаминов, прежде всего витаминов С и Р. В свете современных представлений, биологическая роль аскорбиновой кислоты в организме человека невероятно обширна: 1) играет важную роль в биосинтезе специальных белков соединительной ткани: коллагена и эластина - опорных компонентов хрящей, костей, стенок: сосудов; 2) участвует во многих окислительно - восстановительных реакциях; 3) дополнительное введение витамина С благотворно влияет на течение ряда инфекционных процессов. При этом витамин С не только активизирует защитные силы организма, но и способствует обезвреживанию токсинов, выделяемых патогенными микроорганизмами; 4) витамин С помогает обезвреживать такие ядовитые вещества, как соединения мышьяка, цианиды, свинец, бензол и другие; 5) доказано, что витамин; С предотвращает образование нитрозаминов -веществ, обладающих мощным канцерогенным действием, то есть способностью вызывать развитие раковых заболеваний; 6) витамин С участвует в окислении и выведении из организма холестерина и тем самым играет важную роль в предупреждении нарушений липидного обмена, ведущих к развитию атеросклероза; 7) улучшает всасывание в кишечнике и усвоение организмом железа; 8) является сильнейшим антиоксидантом, который тормозит преждевременное старение [158,73]. Особое внимание заслуживают полифенольные соединения, обладающие Р - витаминной активностью. Все они получили название биофлавоноиды. Они обладают широким диапазоном фармакологического действия. Биофлавоноиды могут с успехом применяться в качестве сердечно-сосудистых, спазматических, противовоспалительных, антимикробных средств, обладают способностью активизировать окислительные процессы в тканях, а также усиливать восстановление дегидроаскорбиновой кислоты в высокоактивную аскорбиновую кислоту. Таким образом, биофлавоноиды повышают обеспеченность организма витамином С [5,147].
Известно специфическое действие биофлавоноидов, выражающееся в укреплении стенок кровеносных капилляров, что является важным фактором для людей пожилого возраста, так как известно, что при старении уменьшается эластичность кровеносных сосудов из-за способности отложения на внутренней поверхности сосудов атеросклеротических бляшек [128].
Известно, что витамин Р подавляет гиперфункцию щитовидной железы, а также образует с протеином ферментный комплекс, являющийся переносчиком водорода в организме [41,43].
Предполагают, что вещества, обладающие действием витамина Р, попадая в организм, включаются в сложную систему реакций окисления -восстановления, терминируя цепочки радикалов, участвующих в перекисном окислении липидов, проявляя тем очищающую от активного кислорода функцию. Они также обладают диуретическим действием и токсичностью по отношению к микроорганизмам [141].
Разработка джема на основе плодоовощного сырья и его товароведная характеристика
Развитие и укрепление контроля за качеством и безопасностью продуктов питания является одним из приоритетных направлений современной науки о питании.
В настоящее время актуальна проблема обеспечения населения, отечественными пищевыми продуктами высокого качества [15, 51, 102, 112, 124, 126].
Известно, что химический, витаминный и минеральный состав сырья варьируется в широких пределах, так как зависит от многих факторов - места произрастания, погодно-климатических условий. Данное обстоятельство дает основание для проведения исследований физико-химических показателей сырья моркови, топинамбура, свеклы, черной смородины и клюквы в связи с их использованием в настоящей работе при разработке джемов.
Были изучены основные физико-химические показатели овощного и ягодного сырья. Все испытания проводились в 3-х, 5-кратном повторе. Исследовалось сырье Томской области и Алтайского края (урожай 2003 года). Результаты исследований представлены табл. 3.1, 3.2.
Из полученных результатов следует, что наиболее богаты органическими кислотами ягоды (2,5-2,6 мг/100 г), меньше содержится их в корнеплодах (0,1-0,3 мг/100 г). Максимальное количество аскорбиновой кислоты среди ягод обнаружено в черной смородине (95,5 мг/100 г), среди овощей - в клубнях топинамбура (22,0 мг/100 г). Наибольшее количество пектиновых веществ -также в клубнях топинамбура (10,5 мг/100 г).
Гигиеническая безопасность продуктов питания; определяется прежде всего качеством исходного сырья. Оценивая ситуацию и рассматривая перспективу производства сельскохозяйственной продукции в условиях радиоактивного загрязнения земель, следует отметить усугубление проблемы здорового питания. Наибольшую опасность представляют соединения тяжелых металлов, являющиеся сильнейшим ядом и способные накапливаться в организме, вызывая различные заболевания и мутации.
Изучение показателей безопасности выполнено на: образцах свежемороженой ягоды и свежих корнеплодов. В табл. 3.3 представлены данные по содержанию токсичных элементов, пестицидов и радионуклидов в исследуемых образцах.
Как следует из таблицы, остаточные количества пестицидов и радионуклидов на один-два порядка ниже допустимых уровней.
Из литературных источников известно, что, в отличие от большинства других огородных культур, клубни топинамбура имеют следующие преимущества: практически не накапливают в себе нитраты, способные вызывать мутации клеток и, следовательно, развитие онкологических процессов, и, напротив, за счет своего уникального химического состава превращают нитраты в безопасные соединения и используют для синтеза необходимых аминокислот; не накапливают тяжелые металлы (даже на участках с искусственно повышенным в 10-15 раз содержанием свинца, кобальта, никеля); не накапливают радиоактивные элементы (при искусственном заражении опытных делянок изотопами стронция и цезия выше фонового содержания в
Все это и объясняет тот факт, что у топинамбура совершенно отсутствует токсичное и аллергезирующее действие. Качество этого продукта практически не зависит от состояния окружающей среды.
Учитывая, что сырье подвергается термической обработке, нами было изучено влияние тепловой обработки ягод и овощей на содержание радионуклидов, так как: стронций-90 и цезий-137 представляют наибольшую опасность как источники облучения населения. Результаты исследований даны, в табл. 3.4.
По итогам можно сделать вывод, что любой отваренный продукт при варке теряет до 30 % радионуклидов.
Данные исследований ягодного и овощного сырья по показателям безопасности свидетельствуют о том, что оно является абсолютно безопасным, так как фактическое содержание тяжелых металлов, пестицидов, радионуклидов значительно ниже допустимых уровней.
Таким образом, сырье Томской области, предназначенное для производства джема, по физико-химическим показателям, показателям безопасности соответствует требованиям, предъявляемым к сырью для производства пищевых продуктов, в том числе лечебно-профилактического назначения.
Расчет себестоимости концентратов безалкогольных налитков
Предлагаемая технология производства концентратов безалкогольных напитков может быть освоена на любом предприятии, имеющем в наличии цех с протирочной машиной и ленточной сушилкой (или другим оборудованием, предназначенным для сушки), без дополнительных капитальных затрат. Производство опытно-промышленных партий концентратов безалкогольных напитков осуществлялось в научно-производственном объединении «Артлайф». В табл. 4.2 приводится экономический расчет себестоимости концентратов безалкогольных напитков «Водица здравная», «Водица сонная», расфасованных в полимерные банки емкостью 450 см . Себестоимость концентратов безалкогольных напитков составляет: - «Водица здравная» - 19,67 руб.; - «Водица сонная» - 20,75 руб.. Себестоимость 1 стакана восстановленного напитка составляет: - «Водица здравная» - 1,48 руб.; - «Водица сонная» -1,56 руб.. 1. Проведены маркетинговые исследования потребительских предпочтений жителей города Томска в отношении продуктов общего и лечебно-профилактического назначения. Показана востребованность новых концентратов напитков более чем у 46,5% населения и джемов на основе плодоовощного сырья, обогащенных БАД, у 25,0%. 2. Исследован химический состав исходного сырья: растительного, плодово-ягодного, овощного и полуфабрикатов на их основе. Дана оценка его безопасности; 3. Обоснованы качественный и количественный состав биологически активных добавок и технология их внесения для обогащения концентратов безалкогольных напитков.
Показано, что применяемые препараты БАД не оказывают отрицательного влияния на качество обогащаемого продукта. 4. Разработаны рецептура и технология производства витаминизированного джема из овощного сырья, в том числе из топинамбура, обогащенного хромом, цинком, аскорбиновой кислотой и другими витаминами. 5. Дана товароведная оценка джемов «Ананас», «Клюква», «Черная смородина» по окончании процесса производства и при хранении. Определены регламентируемые показатели качества и безопасности джемов, в том числе пищевая ценность, выносимая на индивидуальную упаковку; Определены сроки и условия хранения - 12 месяцев при температуре не выше + 20С и относительной влажности воздуха не более 75%. Сохранность витаминов после хранения в течение 12 месяцев составляет: Bi- 87,0%, В2- 79,0%, В3 - 100%, В6 - 86,0%, витамина С - 85,3%. 6. Разработана рецептура и технология получения гранулированных концентратов безалкогольных напитков «Водицы» с высокими потребительскими свойствами и длительным: сроком хранения. Новизна состоит в рецептурном составе порошка, что подтверждается заявкой на изобретение. 7. Дана товароведная оценка концентратов безалкогольных напитков в день выработки и в процессе хранения. Определены регламентируемые показатели качества напитков, в том числе пищевая ценность, выносимая на индивидуальную упаковку.
Сохранность витаминов после хранения в течение 12 месяцев составляет: Ві - 95,6%, В2- 98,5%, Вз - 100%, В6 - 96,4%, витамина С - 96,3%. Определены сроки и условия хранения -12 месяцев при температуре не выше + 20С и относительной влажности воздуха не более 75%. 8. Произведен технико-экономический расчет себестоимости новой продукции, показана их доступность для потребителя по ценовой политике. Себестоимость джемов (50 г) составила: «Ананас» - 4,18 руб., «Клюква» - 2,31 руб., «Черная смородина» - 2,26 руб.. Себестоимость концентратов безалкогольных напитков (200 г) составила: «Водица здравная» -19,67 руб., «Водица сонная» - 20,75 руб..
