Разработка технологии охлажденных и замороженных комбинированных салатов функционального назначения (стр. 1 )

На правах рукописи

КВИТАЙЛО Ирина Владимировна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОХЛАЖДЕННЫХ

И ЗАМОРОЖЕННЫХ КОМБИНИРОВАННЫХ САЛАТОВ

ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки

злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов,

плодоовощной продукции и виноградарства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Краснодар – 2011

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»

Научный руководитель: кандидат технических наук

Официальные оппоненты: доктор технических наук

;

кандидат технических наук

Ведущая организация:

ГНУ Краснодарский НИИ хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии

Защита состоится 28 апреля 2011 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в Кубанском государственном технологическом университете , корпус А, ауд. Г-251

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета

Автореферат разослан 28 марта 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

канд. техн. наук

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1 Актуальность работы. Создание и производство продуктов питания функционального назначения является одной из основных тенденций в развитии пищевой промышленности и приоритетным направлением государственной политики в области сохранения и укрепления здоровья населения РФ.

Учеными разных стран сформулированы методологические принципы разработки и производства пищевых продуктов, обогащенных функциональными ингредиентами. В меньшей степени проработано направление, связанное с созданием натуральных функциональных продуктов питания, содержащих биологически активные вещества в естественной форме и в физиологически значимых количествах. В связи с этим актуальной задачей является разработка технологий, позволяющих эффективно использовать биопотенциал пищевого сырья и производить натуральные продукты, обладающие позитивным действием на здоровье человека.

Большие возможности для конструирования продуктов питания с направленными физиолого-биохимическими свойствами открывает многокомпонентный состав салатов, объемы потребления которых неуклонно растут. Обоснованный выбор растительного сырья и его комбинирование с животным сырьем обеспечивает получение конечного продукта с высокой пищевой ценностью, функциональной активностью и благоприятными вкусовыми качествами.

В качестве источников функциональных ингредиентов наряду с широко распространенным растительным сырьем большой интерес представляют нетрадиционные виды: топинамбур и шефердия. Клубни топинамбура накапливают значительные количества инулина и олигофруктозы, поэтому могут служить основой для производства продуктов пребиотической направленности; ягоды шефердии представляют собой природный источник витаминов, антиоксидантов, пищевых волокон, обладают приятным вкусом и ароматом, однако литературные данные об их использовании в салатах отсутствуют.

Существенно повысить пищевую ценность салатов позволяет использование в качестве компонентов брынзы и креветок – источников биологически полноценных и легкоусвояемых белков.

Максимальное сохранение полезных свойств сырья обеспечивает низкотемпературное консервирование, однако в секторе функциональных продуктов охлажденные и замороженные салаты практически не представлены. В научно-технической литературе отсутствуют четкие рекомендации по сортоотбору топинамбура для низкотемпературного консервирования, замораживанию шефердии и брынзы, составлению рецептур салатов функционального назначения. Это обусловливает необходимость исследований химико-технологических и биохимических свойств указанных видов сырья, их изменений под действием низких температур для обоснованного выбора способов и режимов технологической обработки при производстве салатов. Такие исследования имеют не только прикладное, но и теоретическое значение, так как позволяют глубже понять механизм действия холода на биологические объекты.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с приоритетным направлением развития науки, технологий и техники «Технологии живых систем» и тематическим планом НИР кафедры технологии молочных и консервированных продуктов КубГТУ № 1.3.6-10 «Создание инновационных технологий продуктов здорового питания из животного и растительного сырья».

1.2 Цель работы. Целью настоящей работы явилась разработка технологии охлажденных и замороженных комбинированных салатов функционального назначения.

1.3 Основные задачи исследования:

- исследование химико-технологических и биохимических показателей клубней топинамбура современных сортов как сырья для производства охлажденных и замороженных салатов;

- обоснование и разработка способа инактивации окислительно-восстановительных (ОВ) ферментов клубней топинамбура путем бланширования в анолите;

- оценка химико-технологических свойств ягод шефердии как компонента замороженных салатов;

- исследование изменений органолептических, физико-химических и микробиологических показателей брынзы в процессе замораживания и хранения, и оценка целесообразности ее использования в составе замороженных салатов;

- разработка рецептур комбинированных салатов функционального назначения с применением методов компьютерного моделирования;

- разработка технологии охлажденных и замороженных комбинированных салатов функционального назначения, определение допустимых сроков хранения;

- разработка технической документации на новые виды охлажденных и замороженных комбинированных салатов функционального назначения;

- оценка органолептических, физико-химических показателей и показателей безопасности комбинированных салатов функционального назначения;

- опытно-промышленная апробация разработанных продуктов и оценка экономической эффективности использования разработанной технологии.

1.4 Научная новизна. Научная новизна работы заключается в теоретическом обосновании и экспериментальном подтверждении технологии производства охлажденных и замороженных салатов функционального назначения с оптимальным соотношением компонентов растительного и животного происхождения.

Впервые проведена сравнительная оценка химико-технологических и биохимических показателей клубней топинамбура сортов Интерес, Новость ВИРа и Violet de Rennes как сырья для низкотемпературного консервирования. В качестве наиболее перспективных для производства охлажденных и замороженных салатов наряду с известным сортом топинамбура Интерес рекомендован сорт Новость ВИРа.

Исследовано влияние биологических и технологических факторов на активность ОВ ферментов топинамбура: полифенолоксидазы (ПФО), пероксидазы (ПО) и аскорбатоксидазы (АО). Установлено, что ПФО топинамбура более термостабильна, чем ПО, что необходимо учитывать при выборе режимов бланширования клубней.

Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено, что эффективным способом инактивации ОВ ферментов клубней топинамбура является бланширование в среде анолита (температура бланширования 85–90 °С, время 5–7 минут, рН 4,0–4,5).

Впервые показано, что замораживание мелкокусковой брынзы и ее хранение при температуре минус 18 ˚С обеспечивает длительное сохранение продукта без существенных изменений качества, что позволяет рекомендовать использовать ее как компонент быстрозамороженных салатов и других замороженных продуктов.

Научно обоснованы принципы рационализации рецептурного состава салатов, разработаны новые пищевые композиции на основе топинамбура, сбалансированные по ряду показателей: содержание белков, пищевых волокон, кальция, фосфора, железа, витаминов А и С.

Новизна предложенных технических решений подтверждена получением патента РФ на полезную модель № 000 от 01.01.2001 г.

1.5 Практическая значимость. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработаны рецептуры и технология охлажденных и замороженных комбинированных салатов функционального назначения. Обоснованы и разработаны оптимальные режимы проведения бланширования клубней топинамбура с использованием анолита.

Разработана техническая документация: ТУ «Салаты на основе топинамбура охлажденные» и ТУ «Салаты на основе топинамбура быстрозамороженные» и технологические инструкции к ним. Проведена промышленная апробация предложенной технологии в производственных условиях и питания».

Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанной технологии составит 10–14 тыс. руб. на 1 т готовой продукции.

1.6 Апробация работы. Основные результаты работы доложены, обсуждены и одобрены на международных конференциях «Перспективные нано - и биотехнологии в производстве продуктов функционального назначения» (г. Краснодар, 2007), «Пища. Экология. Качество» (г. Новосибирск, 2008), «Техника и технология пищевых производств» (г. Могилев, 2009), «Пищевая промышленность и агропромышленный комплекс: достижения, проблемы, перспективы» (г. Пенза, 2009), «Олимпиада 2014: технологические и экологические аспекты производства продуктов здорового питания» (г. Краснодар, 2009), «Пищевые технологии и биотехнологии» (г. Казань, 2010).

1.7 Публикации. По материалам диссертации опубликовано 22 научные работы, в том числе 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получен патент РФ на полезную модель.

1.8 Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора научно-технической и патентной литературы, методиче­ской части, экспериментальной части, выводов, списка лите­ратуры (276 источников, в том числе 90 – иностранных авторов) и приложений. Текст диссертации изложен на 212 страницах компьютерного текста, содержит 28 таблиц и 35 рисунков.

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Объекты исследований. Объектами исследований служили клубни топинамбура районированных в Краснодарском крае и республике Адыгея сортов Violet de Rennes, Новость ВИРа и Интерес весеннего урожая 2007–2010 годов; ягоды шефердии; брынза (ГОСТ Р 53421), изготовленные с их использованием комбинированные салаты, содержащие также томаты, перец сладкий, зелень петрушки и варено-мороженое мясо креветок.

2.2 Методы исследований. Для оценки качественных и количественных показателей исследуемых объектов использовали следующие методы: (1) активную и титруемую кислотность определяли потенциометрически; (2) растворимые сухие вещества – рефрактометрически; (3) массовую долю сухих веществ – высушиванием; (4) редуцирующие вещества, общий сахар и (5) инулин – гексацианоферратным методом; (6) белок, (7) общий, белковый и небелковый азот – методом Кьельдаля; (8) полифенолы общие – колориметрическим методом Фолина-Дениса; (9) витамин С – титрованием 2,6-дихлорфенолиндофенолом; (10) β-каротин – фотометрическим методом; (11) содержание витаминов, (12) минеральный состав и (13) органические кислоты – методом капиллярного электрофореза на приборе «Капель 103 Р» с последующей обработкой на компьютере с установленной ОС Windows XP и программным обеспечением «Мультихром»; (14) активность АО – по методу ; активность (15) ПО и (16) ПФО – по кинетике окисления бензидина и пирокатехина соответственно; (17) микробиологические показатели и (18) показатели безопасности определяли с помощью стандартных методик; (19) энергетическую ценность – расчетным методом; (20) органолептические показатели сырья и салатов – оценкой по пятибалльной шкале и согласно ГОСТ Р 53104; (21) влагоудерживающую способность (ВУС) – весовым методом; (22) кислотное число липидов – индикаторным методом; (23) перекисное число липидов – йодометрическим методом.

Структурная схема исследований приведена на рисунке 1.

Обработку результатов исследований осуществляли методами математической статистики с использованием пакетов прикладных компьютерных программ Microsoft Office Excel-2007 и Statistica 7.0.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Исследование химико-технологических показателей различных сортов топинамбура при охлаждении и хранении. Качество охлажденных и замороженных продуктов, а также выбор режимов холодильной обработки и хранения во многом определяются сортовыми особенностями сырья. В связи с этим исследовали сорта топинамбура отечественной и зарубежной селекции, оценивая их химико-технологические свойства и пригодность к холодильному

Рисунок 1 – Структурная схема исследований

хранению до переработки. Промытые и подсушенные клубни хранили в полимерных мешках при температуре 0÷4 0С и влажности воздуха 95 %.

Анализ данных, представленных в таблице 1, показывает, что свежеубранные клубни топинамбура сорта Интерес превосходят другие сорта по содержанию сухих веществ, инулина и общего сахара. Сорт Новость ВИРа по этим показателям занимает среднее положение, при этом он характеризуется хорошими вкусовыми качествами и технологичностью: клубни имеют овальную форму и ровную поверхность, что облегчает их переработку и сокращает количество отходов.

Клубни сорта Violet de Rennes отличаются более высоким содержанием полифенолов, которые являются биологически активными соединениями, но обусловливают склонность клубней к быстрому потемнению при очистке, резке и замораживании.

Таблица 1 – Физико-химические показатели клубней топинамбура современных сортов и их изменения при хранении (t=0÷4 0С)

Наименование показателя	Продолжительность хранения, мес
Новость ВИРа	Violet de Rennes	Интерес
0	3	6	0	3	6	0	3	6
Сухие вещества, %	21,2	23,4	29,6	18,7	21,3	24,7	24,2	28,07	31,6
Активная кислотность (рН)	6,2	6,47	6,98	6,43	6,47	6,98	6,42	6,44	6,48
Титруемая кислотность, %	0,20	0,17	0,17	0,17	0,17	0,15	0,18	0,17	0,16
Сахара (%): общие редуцирующие	10,73 1,01	8,2 1,1	19,9 1,06	11,35 1,55	11,7 1,6	19,96 1,36	11,82 1,32	13,73 1,28	18,7 1,7
Инулин, %	5,78	5,1	2,7	4,23	3,8	2,1	6,53	4,8	2,9
Азот (%): общий белковый небелковый	0,53 0,2 0,33	0,7 0,16 0,54	0,74 0,24 0,5	0,52 0,21 0,31	0,6 0,14 0,56	0,81 0,4 0,41	0,53 0,2 0,33	0,6 0,17 0,43	0,73 0,26 0,47
Белок (N*6,25), %	1,25	1,0	1,5	1,31	0,88	2,5	1,25	1,1	1,63
Полифенолы, мг/100 г	17,0	12,5	11,3	22,2	17,0	16,4	20,5	16,0	12,4
Витамин С, мг/100 г	8,2	5,29	2,8	7,5	4,53	2,3	8,2	4,3	2,4

В процессе хранения во всех сортах отмечено повышение массовой доли сухих веществ, общего сахара, азотистых веществ вследствие влагопотери, а также снижение содержания инулина, титруемых кислот, полифенолов и витамина С. Наибольшие изменения происходят во второй половине хранения, поэтому срок хранения клубней перед переработкой целесообразно ограничить 3–4 месяцами.

Рисунок 2 – Изменение активности ПФО (а), ПО (б) и АО (в) исследуемых сортов топинамбура при температуре хранения 0÷4 оС

Изменения полифенолов и витамина С в процессе хранения, а также при технологической обработке сопряжено с деятельностью ОВ ферментов топинамбура, что предопределило направление дальнейших исследований.

3.2 Исследование активности ОВ ферментов топинамбура различных сортов при хранении в условиях низких положительных температур. ОВ ферменты играют важную роль в метаболизме растений, однако, при технологической обработке плодов и овощей могут вызывать окисление биологически активных веществ, изменение вкуса, аромата и цвета. Поэтому представляло интерес исследовать ПФО, ПО и АО в клубнях топинамбура различных сортов.

Анализ полученных в течение ряда лет экспериментальных данных показал, что активность ОВ ферментов топинамбура, особенно ПО и ПФО, колеблется в широком диапазоне и зависит как от сорта, так и от физиологического состояния клубней, условий выращивания и сроков уборки.

Данные об активности ферментов в клубнях различных сортов топинамбура, свежеубранных и хранившихся в условиях низких положительных температур, представлены на рисунке 2.