Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ СОЗДАНИЯ ДИАБЕТИЧЕСКИХ МУЧНЫХ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ РАСТИТЕЛЬНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ДОБАВОК

Специальность: 05.18.15 - Товароведение пищевых продуктов и технология продуктов общественного питания

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

КРАСИНА Ирина Борисовна

Краснодар - 2008

Работа выполнена в Кубанском государственном технологическом университете

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Калманович Светлана Александровна;

доктор биологических наук, профессор

Позняковский Валерий Михайлович;

доктор технических наук, профессор

Магомедов Газибег Омарович;

Ведущая организация: Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии

Защита состоится 16 сентября 2008 года в 14 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.03 при Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г.Краснодар, ул.Московская, 2, Г -251

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета

Автореферат разослан 16 августа 2008 года

Ученый секретарь

диссертационного совета,

канд.техн.наук, доцент М.В. Жарко

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В современном мире из-за неблагоприятной экологической обстановки, стрессов, экстремальных нагрузок и неправильного питания в организме человека недостаточно внутренних резервов для поддержания гомеостаза основных функциональных органов и систем.

По данным экспертов ВОЗ, в 2007г. число больных, страдающих сахарным диабетом, в мире превысило 220 млн. человек. В России наблюдается неблагоприятная ситуация по перспективам роста распространенности сахарного диабета. Как установлено многочисленными исследованиями, возникновение заболевания сахарным диабетом обусловлено рядом причин, среди которых не последнее место занимает неправильное (нерациональное) питание.

Учитывая актуальность проблемы, а также тот факт, что диабетом болеет все большее число лиц молодого возраста, остро стоит задача создания диабетических пищевых продуктов, которую можно решить путем введения в рецептуры биологически активных добавок, позитивное действие которых на организм человека может быть подтверждено экспериментальными и клиническими исследованиями.

Среди наиболее востребованных БАД - экзогенных биокорректоров важное значение имеют растительные биологически активные добавки, обладающие рядом физиологически функциональных свойств.

Большой вклад в разработку теоретических и практических основ создания и применения БАД из растительного сырья при производстве продуктов питания внесли отечественные ученые: В.Г.Щербаков, А.А.Кочеткова, В.В.Ключкин, Г.И.Касьянов, Л.Я.Ауэрман, А.В.Зубченко, Л.И.Казанская, Г.А.Маршалкин, А.П.Нечаев, Р.Д.Поландова, И.А.Попадич, Л.И.Пучкова, В.М.Позняковский, И.М.Ройтер, Т.Б.Цыганова, Л.Г.Елисеева, Т.Н.Иванова, Е.П.Корнена, В.Г.Лобанов, В.И.Мартовщук, С.А.Калманович, Т.И.Тимофеенко, Г.М.Зайко, и другие.

Результаты этих работ показали, что многокомпонентная структура пищевых продуктов требует при их создании полифункциональных биологически активных добавок, способных обеспечить формирование необходимых технологических и потребительских свойств создаваемых пищевых продуктов.

Фундаментальные приоритетные исследования, обосновавшие биологические механизмы влияния алиментарных факторов на организм человека на клеточном и субклеточном уровнях, позволили сформулировать вытекающие из концепции сбалансированного питания, принципы проектирования диет для направленной коррекции нарушенного звена в обменных процессах организма человека путем включения в рационы продуктов функционального назначения.

Особую актуальность приобрели эти исследования в последние годы в связи с развитием новой, пограничной между наукой о питании и фармакологией, области знаний, называемой рядом авторов фарманутрициологией.

Существенный вклад в развитие представлений о функциональных возможностях биологически активных добавок внесли исследования А.А.Покровского, В.А.Тутельяна, М.А.Самсонова, М.М.Левачева, В.Б.Спиричева, В.А.Мещерякова и ряда других ученых.

В то же время, несмотря на интенсивные исследования в области создания природных БАД, актуальность этой проблемы, а также проблемы создания функциональных пищевых продуктов на основе растительного сырья, является очевидной.

К сожалению, нерешенной проблемой является отсутствие методологических подходов к созданию БАД и функциональных пищевых продуктов, санитарно-гигиенической оценки их безопасности и эффективности при экспериментальной апробации. Отсутствие системного подхода затрудняет оценку результатов по диетической коррекции нарушений в обмене веществ больных сахарным диабетом, а также в определении норм потребления для включения продуктов в рацион питания.

Кроме этого, несмотря на известные успехи в области изучения функциональных свойств пищевых продуктов, обогащенных пищевыми и биологически активными добавками растительного происхождения, отсутствует научно-обоснованная концепция их применения при производстве диабетических мучных кондитерских изделий.

В связи с этим, решение проблемы получения физиологически полноценных диабетических мучных кондитерских изделий невозможно без теоретической и экспериментальной разработки концепции создания новых рецептур и технологических решений, гарантирующих сохранение нативной физиологической ценности сырьевых компонентов; обоснования целесообразности включения в состав мучных кондитерских изделий веществ, проявляющих антиоксидантную и витаминную активность; оптимизации состава диабетических продуктов с заданными свойствами, а также их апробации в клинических условиях.

При создании диабетических мучных кондитерских изделий представляется важным использование БАД, сочетающих технологические свойства с физиологически активными свойствами заданной функциональной направленности.

Расширить ассортимент отечественных диабетических продуктов удалось, благодаря разработанным нами высокоэффективным технологиям получения БАД из стевии (Stevia rebaudiana Bertoni) и обезжиренного пряно-ароматического сырья, послуживших базой для создания диабетических мучных кондитерских изделий.

Официальным подтверждением актуальности данного научного направления является его включение в серию Государственных научно-технических программ РФФИ на 2000-2007 гг.

Цель исследований. Теоретическое и экспериментальное обоснование создания диабетических мучных кондитерских изделий с применением растительных биологически активных добавок.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- теоретическое обоснование необходимости создания диабетических мучных кондитерских изделий;

- проведение анализа болезненности и заболеваемости болезнями эндокринной системы населения Краснодарского края;

- исследование роли алиментарного фактора в коррекции пищевого статуса больных сахарным диабетом;

- проведение маркетинговых исследований потребительских мотиваций и предпочтений при выборе мучных кондитерских изделий;

- теоретическое и экспериментальное обоснование выбора растительного сырья для создания диабетических мучных кондитерских изделий;

- разработка технологии получения БАД из растительного сырья;

- исследование технологических свойств растительных БАД на основе стевии и обезжиренного пряно-ароматического сырья;

- научно-практическое обоснование разработки рецептур и технологий диабетических мучных кондитерских изделий;

- выработка опытных партий, оценка потребительских свойств и пищевой ценности диабетических мучных кондитерских изделий;

- проведение клинических исследований физиологического действия разработанных диабетических мучных кондитерских изделий;

- разработка комплектов технической документации, включающих технические условия, технологические инструкции и рецептуры;

- оценка экономической эффективности от внедрения разработанных технологических решений.

Научная концепция работы. Научная концепция заключается в теоретическом и экспериментальном обосновании способов регулирования и прогнозирования потребительских свойств и пищевой ценности диабетических мучных кондитерских изделий на основе целенаправленного использования технологических и физиологических функций биологически активных добавок.

Научная новизна работы. На основе проведенных исследований и обобщения их результатов сформированы ключевые положения перспективного направления в области создания диабетических мучных кондитерских изделий, обогащенных БАД, отличающихся по химическому составу, технологическим и физиологическим свойствам, позволяющие решать важную народнохозяйственную задачу повышения эффективности использования растительного сырья и расширения ассортимента диабетических продуктов питания.

Теоретически обоснованы и экспериментально разработаны научно-практические подходы к созданию диабетических мучных кондитерских изделий и к направленному формированию заданных потребительских и физиологически функциональных свойств с введением в их состав растительных БАД. Разработанные теоретические и практические решения экспериментально подтверждены при практическом применении биологически активных добавок из стевии и обезжиренного пряно-ароматического сырья в рецептурах диабетических мучных кондитерских изделиях.

Впервые проведены маркетинговые исследования, результаты которых позволили проанализировать потребительские мотивации и выявить сегмент рынка, на котором диабетические мучные кондитерские изделия будут максимально востребованы.

Теоретически и экспериментально обоснована целесообразность и эффективность применения стевии (Stevia rebaudiana Bertoni) и обезжиренного пряно-ароматического сырья в качестве сырья для получения физиологически функциональных БАД. Показано, что обработка стевии и обезжиренного пряно-ароматического сырья с применением метода механохимической активации (МХА) позволяет получать БАД, имеющие высокие потребительские свойства, а также пищевую ценность и физиологическую активность.

Теоретически и экспериментально обоснована эффективность применения БАД из стевии и обезжиренного пряно-ароматического сырья в качестве рецептурных компонентов для создания диабетических мучных кондитерских изделий.

Впервые выявлены особенности технологических свойств разработанных БАД. Предложен, экспериментально подтвержден и научно обоснован механизм проявления указанных свойств разработанных БАД. Экспериментально обоснована целесообразность применения и эффективные дозировки разработанных БАД при создании диабетических мучных кондитерских изделий.

Впервые показано положительное влияние разработанных БАД на формирование потребительских свойств и физиологической ценности диабетических мучных кондитерских изделий, установлены сроки их хранения, обеспечивающие безопасность и максимальное сохранение потребительских свойств.

Впервые выявлена и проанализирована клиническая эффективность разработанных диабетических мучных кондитерских изделий, заключающаяся в нормализации обменных процессов - углеводного, белкового, жирового и пуринового.

Практическая значимость работы. По результатам маркетинговых исследований и мониторинга пищевого статуса выявлены предпочтения и потребительские мотивации, положенные в основу при разработке рецептур и технологии производства диабетических мучных кондитерских изделий.

Физиологически обоснованы и разработаны рецептуры диабетических мучных кондитерских изделий.

Клинические испытания разработанных диабетических мучных кондитерских изделий показали высокую эффективность их применения в рационах питания.

Разработаны комплекты технической документации на мучные кондитерские изделия с внесением БАД из растительного сырья, включающие технические условия, технологические инструкции на их производство и рецептуры.

Реализация результатов работы. Рецептуры и технологии получения диабетических крекеров и затяжного печенья внедрены на ООО «ГАЛАН». Рецептуры и технологии получения диабетического овсяного печенья и пряников внедрены на ОАО «Кубанский пряник».

Теоретические положения диссертационной работы использованы в учебном процессе при чтении лекций и проведении лабораторных работ по дисциплинам «Нетрадиционные виды сырья», «Технология хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств», «Товароведение однородных групп товаров», «Пищевая химия» и «Химия биологически активных добавок», в курсовом и дипломном проектировании по специальностям 260202 - Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий, 080401 - Товароведение и экспертиза товаров и 260602 - Пищевая инженерия малых предприятий.

Суммарный фактический экономический эффект от внедрения прикладных разработок в период 2004-2007гг. составил более 7 млн. рублей.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на: заседании Краснодарского отделения Всероссийского биохимического общества, 1990. и 1993. (г.Краснодар), научно-технических конференциях КПИ в 1989-1991., на Международной конференции «Функциональные продукты питания» (г. Краснодар, 2001.); 1-й Российской научно-практической конференции «Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными растительными ресурсами и создания функциональных продуктов» (г.Москва, 2001.); Научно-практической конференции «Научное развитие хлебопекарной и кондитерской промышленности и подготовка инженерных кадров. Производство продуктов питания из растительного сырья: свершения и надежды» (г.Воронеж, 2001.); Конгрессе «Современные тенденции развития в области мукомольного, хлебопекарного и кондитерского производства» (г.Краснодар, 2001.); ХХХI Научной конференции студентов и молодых ученых вузов Южного Федерального округа (г.Краснодар, 2004.); IV Международной научной конференции «Техника и технология пищевых производств (Р.Беларусь, г.Могилев, 2004.); Межрегиональной научно-практической конференции «Эколого-экономические проблемы региональных товарных рынков» (г.Красноярск, 2004.), Межрегиональной конференции «Современное хлебопекарное производство, перспективы его развития» (г.Екатеринбург, 2004.); Межрегиональной конференции «Эколого-экономические проблемы региональных товарных рынков» (г.Красноярск, 2004.); Научно-практической конференции «Стратегия развития пищевой и легкой промышленности» (г.Алматы, Казахстан, 2004.); II Международной научно-практической конференции (г.Воронеж, 2004.); VI Международной конференции студентов и аспирантов «Техника и технология пищевых производств» (Р.Беларусь, г.Могилев, 2006.); IV Всероссийской научной конференции «Химия и технология растительных веществ» (г.Сыктывкар, 2006.), Х Всероссийском форуме молодых ученых и студентов «Конкурентоспособность территорий и предприятий меняющейся России» (г.Екатеринбург, 2007.).

Публикации результатов исследования По материалам работы опубликовано 2 монографии, 21 статья, в том числе 10 статей в журналах рекомендуемых ВАК, 56 материала докладов, получено 2 патента РФ и 3 решения о выдаче патентов РФ на изобретения. Под научным руководством диссертанта выполнены и защищены 2 кандидатские диссертации аспирантами Ходус Н.В. (2004г.) и Безуглой И.Н. (2007г.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора литературы, методической части, включающей материалы и методы исследования, экспериментальной части, заключения и приложений. Список использованной литературы включает 326 наименований, из них 73 - иностранных авторов.

Основная часть работы изложена на 320 страницах компьютерного текста и содержит 58 таблиц и 46 рисунков.

2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Методы исследования. При проведении аналитических исследований использовали современные методы физико-химического анализа: спектроскопию, хроматографию тонкослойную (ТСХ), газожидкостную (ГЖХ) и высокоэффективную жидкостную (ВЭЖХ).

Определение массовой доли белка в объектах исследования проводили по методу Кьельдаля, аминокислотный состав белков определяли хроматографическим методом на автоматическом анализаторе аминокислот. Определение массовой доли углеводов проводили на жидкостном хроматографе высокого давления в смеси ацетонитрил-вода.

Содержание витаминов в готовых изделиях определены методами, рекомендованными ГУ НИИ питания РАМН. Массовую долю металлов определяли на атомно-абсорбционном спектрофотометре «ААS-1».

Безопасность сырья и готовых продуктов определяли с использованием современных методов и оценивали по содержанию токсичных элементов, микробиологическим и радиологическим показателям.

Для определения влияния механохимических воздействий на свойства растительного сырья применяли роторно-валковый дезинтегратор (РВД) вертикального типа, с регулировкой давления на раздавливающе-истирающие валки. Степень измельчения растительного сырья определяли по токовым характеристикам механохимического активатора.

Определение реологических характеристик теста, приготавливаемого для мучных кондитерских изделий, проводили на приборе «Структурометр СТ-1», автоматическом пенетрометре АР-4/2, и ротационном вискозиметре «Реотест-2».

При проведении пробных лабораторных и производственных выпечек диабетических мучных кондитерских изделий использовали общепринятые и специальные методы оценки качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий, применяемые в кондитерской промышленности.

Для определения сенсорных характеристик использовали метод профилирования с применением дескриптивного анализа результатов, основанный на требованиях Международных стандартов ИСО.

Сохраняемость разработанных диабетических мучных кондитерских изделий определяли по степени окисленности липидов, выделенных из них.

Клинические испытания проводили совместно со специалистами Кубанского государственного медицинского университета.

Оценку результатов экспериментальных исследований проводили с использованием современных методов расчета статистической достоверности результатов измерений. Определение оптимальных технологических режимов осуществляли методами математического планирования эксперимента.

Структурная схема проведения исследования приведена на рисунке 1.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ СОЗДАНИЯ ДИАБЕТИЧЕСКИХ МУЧНЫХ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ

При решении поставленных задач применены современные подходы к обоснованию рецептур и технологий мучных кондитерских изделий функционального назначения, представляющих собой продукты традиционного ассортимента, характеризующиеся высокими потребительскими свойствами, особенностью которых является проявление заданного физиологически оправданного влияния на организм человека.

На основании системного подхода диабетические мучные кондитерские изделия рассматривались, как сложные системы взаимодействующих структурных единиц - подсистем и внешних систем. В качестве подсистем рассматривались факторы, формирующие потребительские характеристики продуктов: безопасность, органолептические и физико-химические показатели, сроки годности и физиологические свойства, а в качестве внешних систем рассматривались потребители, характеризующиеся параметрами здоровья, изменяющимися при потреблении продуктов, и одновременно формирующие запросы к продуктам питания.

Такой подход позволил выявить, во-первых, наиболее актуальные проблемы развития болезненности и заболеваемости болезнями эндокринной системы разных категорий населения Краснодарского края, во-вторых, влияние алиментарного фактора в диетическом питании как больных сахарным диабетом, так и населения из группы риска, а в-третьих, виды мучных кондитерских изделий, обеспечение диабетических свойств которых будет наиболее эффективным с позиций их востребованности населением.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1 - Структурная схема исследования

На основании изложенного представлены сведения о теоретических аспектах создания функциональных продуктов и методах моделирования изделий с требуемым комплексом показателей пищевой ценности.

Выбор ингредиентов для создания диабетических мучных кондитерских изделий осуществлялся на основании комплексного исследования показателей безопасности, состава, физико-химических, технологических и физиологически активных свойств каждого отдельного компонента с последующей оценкой взаимовлияния компонентов в коагуляционной структуре теста с целью предотвращения антагонизма и выявления синергетических взаимодействий.

Рассмотрены методы создания функциональных кондитерских изделий путем применения отечественных рецептурных компонентов, а также функциональных ингредиентов, обеспечивающих повышение пищевой и биологической ценности изделий, при одновременном снижении их калорийности и сохранении традиционных органолептических показателей.

Для разработки технологий функциональных кондитерских изделий широкого ассортимента и различных групп с обеспечением заданных состава, структуры и свойств обоснован единый подход к механизму образования сложной структуры дисперсных кондитерских систем.

Показано, что для реализации основного принципа создания функциональных кондитерских изделий - гарантирования заданного состава в единичном изделии - необходимо обеспечить максимально возможное увеличение удельной поверхности рецептурных компонентов и равномерность их распределения.

Учитывая сложный состав изучаемых мучных кондитерских изделий, наряду с теоретическим рассмотрением проблемы, включающим анализ особенностей состава ее компонентов, возможных взаимодействий между ними и прогнозом последствий таких взаимодействий, необходимо проведение глубоких экспериментальных исследований перспективных видов ингредиентов, а также модельных систем, реальных видов теста, готовых мучных кондитерских изделий и показателей здоровья потребителей, как оценки эффективности проявляемых физиологически функциональных свойств.

4 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Анализ болезненности и заболеваемости болезнями эндокринной системы населения Краснодарского края. Предварительный анализ болезненности и заболеваемости болезнями различных классов показал, что на болезни эндокринной системы приходится до 9,5% болезненности и до 12% заболеваемости жителей Краснодарского края от общего количества заболеваний.

Учитывая это, изучали уровень возникновения и распространения данного класса заболеваний среди населения Краснодарского края в период 2004 - 2007г. (рисунки 2 и 3).

Рисунок 2 - Динамика болезненности населения Краснодарского края по классу болезней эндокринной системы:

1 - всего населения;

2 - городского населения;

3 - сельского населения



Рисунок 3 - Динамика заболеваемости населения Краснодарского края по классу болезней эндокринной системы:

1 - всего населения;

2 - городского населения;

3 - сельского населения

Из приведенных диаграмм видно, что в период с 2004 по 2007 годы наблюдается рост болезненности и заболеваемости болезнями эндокринной системы. Заболеваемость населения увеличилась за 4 года на 26,7 % , а болезненность - на 24,1%, при этом рост заболеваемости и болезненности среди городского населения выше, чем среди сельского.

Следует отметить, что в структуре болезненности и заболеваемости болезнями эндокринной системы удельный вес сахарного диабета значительно выше, чем остальных форм болезней этого класса (рисунок 4).

Таким образом, из рассматриваемых форм болезней эндокринной системы болезненность и заболеваемость сахарным диабетом наиболее высокая.

В Краснодарском крае зарегистрировано 120918 человек больных сахарным диабетом, в том числе 107056 инсулиннезависимых, т.е. 88,5% от общего числа больных. Болезненность сахарным диабетом в Краснодарском крае в 2006. составила 18,4 на 1000 человек, а заболеваемость - 1,72 на 1000 человек, в том числе инсулиннезависимой формой: болезненность - 17,5 на 1000человек, а заболеваемость - 1,55 на 1000 человек.

Размещено на http://www.allbest.ru/

а) б)

Рисунок 4 - Удельный вес болезненности (а) и заболеваемости (б) болезнями эндокринной системы: 1 - сахарный диабет; 2 - хронический лимфоцитарный тереодонит; 3 - нетоксический узловой зоб; 4 - простой неуточненный зоб; 5 - тиреотоксикоз с зобом и без него; 6 - врожденный и приобретенный гипотериоз; 7 - прочие

Известно, что инсулиннезависимый сахарный диабет II типа представляет собой нарушение углеводного обмена, в основе которого лежит нарушение пищевого статуса, а именно дефицит минеральных элементов: магния, цинка, хрома и селена, водорастворимых витаминов С, В1, В2, В6, и РР, полифенолов и жирорастворимого витамина Е.

Особая роль в коррекции пищевого статуса больных сахарным диабетом отводится диабетическим пищевым продуктам.

Учитывая это, на следующем этапе исследовали роль алиментарного фактора в коррекции пищевого статуса больных сахарным диабетом, а также выявляли сегмент рынка пищевых продуктов для диабетиков.

Исследование роли алиментарного фактора в коррекции пищевого статуса больных сахарным диабетом. Одним из обязательных компонентов лечения и профилактики сахарного диабета является рациональное планирование питания, что обусловлено наиболее значительными колебаниями содержания сахара в крови после приема пищи в течение дня. Диабетическая диета - это постоянное лечебное мероприятие, связанное с определенными ограничениями в отношении углеводных продуктов в питании больного. Поэтому диабетическая диета представляет собой рациональное планирование питания, позволяющее нормализовать не только метаболические нарушения, но и обеспечить нормальные физиологические процессы в организме.

В настоящее время основным принципом рационального планирования питания при сахарном диабете является максимальное соответствие режима сахароснижающей терапии и адаптированного питания, т.е. равновесие между сахароповышающим эффектом пищи, заключающимся в повышении уровня сахара в крови непосредственно после ее приема, и сахароснижающим действием назначенной медикаментозной терапии.

К основному принципу рационального планирования питания при диабете относится аргументированный выбор пищевых продуктов с низким содержанием легкоусвояемых углеводов, т.е. выбор диабетических продуктов.

Учитывая это, проводили анализ сегмента рынка продуктов питания для диабетиков (рисунок 5).

Анализ объема производства продуктов питания для диабетиков в России показал, что выпуск таких продуктов составляет 2-10 % от общего объема производства продуктов питания. Следует отметить, что в общем объеме производства диабетических продуктов мучные кондитерские изделия представлены в наименьшем объеме, несмотря на то, что они пользуются большим спросом у потребителей.

Выявлено, что наиболее высокую заинтересованность в отношении диабетических продуктов проявляют респонденты в возрасте от 40 до 60 лет, а возраст значительной части больных сахарным диабетом более 55 лет, финансовые возможности которых ограничены.



Рисунок 5 - Уровень производства диабетических продуктов от общего объема производства продуктов питания:

- общий объем производства;

– - диабетические продукты;

1 - хлеб и хлебобулочные изделия; 2 - молоко и молочные продукты; 3 - сахаристые кондитерские изделия; 4 - мясо и мясопродукты; 5 - безалкогольные напитки; 6 - мучные кондитерские изделия

Учитывая это, при создании диабетических продуктов питания необходимо использовать в качестве рецептурных компонентов недорогостоящее отечественное сырье и, прежде всего, сырье растительного происхождения.

Таким образом, анализ роли алиментарного фактора в коррекции пищевого статуса больных сахарным диабетом подтвердил острую необходимость и своевременность решения проблемы создания высококачественных недорогих отечественных диабетических мучных кондитерских изделий для обеспечения профилактики сахарного диабета, а также для использования их в лечебном питании.

Однако, разработка таких продуктов требует детального исследования потребительских мотиваций и предпочтений при их выборе.

Учитывая это, на следующем этапе проводили маркетинговые исследования по выявлению мотиваций и предпочтений респондентов.

Маркетинговые исследования потребительских мотиваций и предпочтений при выборе мучных кондитерских изделий. Маркетинговые исследования потребительских мотиваций и предпочтений при выборе мучных кондитерских изделий проводили на примере Краснодарского края (рисунок 6).



Рисунок 6 - Предпочтения по видам продукции, % от числа респондентов:

1 - печенье;

2 - пряники;

3 - вафли;

4 - кексы и рулеты

Показано, что среди респондентов наибольшей популярностью пользуется печенье, которому отдают предпочтение 40,3% респондентов, пряникам - 30,1%, вафли потребляет 21,5% респондентов, а кексы и рулеты - только 8,1% участников опроса. Кроме того, две лидирующие группы продукции - печенье и пряники являются и часто покупаемыми. Так, почти 60% респондентов приобретают печенье, хотя бы раз в неделю, столь же часто 28% респондентов покупают пряники.

Таким образом, можно сделать вывод, что печенье и пряники потребители считают повседневными продуктами, что еще раз подтверждает актуальность разработки рецептур указанных продуктов для диабетического питания.



Рисунок 7 - Критерии при выборе респондентами печенья и пряников:

1 -вкус;

2 - цена;

3 - производитель;

4 - дизайн упаковки;

5 - возможность приобретать в удобном месте/в удобное время;

6 - узнаваемость торговой марки

На рисунке 7 приведены данные, характеризующие основные критерии, которыми руководствуются потребители при покупке мучных кондитерских изделий.

Из приведенной диаграммы видно, что наиболее важным критерием

при выборе печенья и пряников является вкус изделия, на втором месте - цена, а третье место занимает производитель, при этом 74% респондентов отдают предпочтение отечественному производителю.

Учитывая, что такому критерию, как вкус, отдают предпочтение 34% потребителей, изучали вкусовые предпочтения респондентов (рисунок 8).

Показано, что 42% респондентов отдают предпочтение шоколадному вкусу и 28% респондентов - пряному вкусу.

Рисунок 8 - Вкусовые предпочтения потребителей при выборе печенья и пряников:

1 - шоколадный;

2 - пряный;

3 - ванильный;

4 - фруктовый;

5 - сливочный

Однако, несмотря на то, что потребители отдают максимальное предпочтение шоколадному вкусу, применение шоколадных полуфабрикатов в производстве диабетических мучных кондитерских изделий не рекомендуется, т.к. их потребление приведет к значительному повышению уровня содержания сахара в крови.

Таким образом, на основании проведенных маркетинговых исследований потребительских мотиваций и предпочтений при выборе мучных кондитерских изделий можно сделать следующие выводы:

во-первых, наибольшей популярностью, среди мучных кондитерских изделий, у респондентов пользуются печенье и пряники;

во-вторых, наиболее важным критерием при выборе печенья и пряников является их вкус, при этом одним из наиболее предпочитаемых вкусов является пряный вкус;

в-третьих, потребители предпочитают недорогие мучные кондитерские изделия отечественных производителей.

Теоретическое и экспериментальное обоснование выбора растительного сырья для создания диабетических мучных кондитерских изделий. Учитывая, что создаваемые продукты должны иметь не только высокую пищевую и физиологическую ценность, но и оптимальную стоимость, в качестве объектов исследования было взято растительное сырье, произрастающее на территории России - стевия (Stevia rebaudiana Bertoni) сорта Дульсинея, выращенная на Крымской опытно-селекционной станции ВИР (Краснодарский край), и вторичные ресурсы - обезжиренные пряно-ароматические растения.

Объектами исследования являлись сухие листья стевии (Stevia rebaudiana Bertoni), собранные в период цветения и высушенные при температуре 55-60?С для инактивации ферментов, разрушающих дитерпеновые гликозиды (таблица 1).

Из приведенных данных видно, что сухие листья стевии содержат в своем составе ряд физиологически ценных ингредиентов - пищевых волокон, витаминов, минеральных веществ, а также дитерпеновые гликозиды, обусловливающие их сладкий вкус, что делает возможным использование стевии, как заменителя сахара при производстве мучных кондитерских изделий.

Установлено, что по показателям безопасности сухие листья стевии соответствуют требованиям безопасности, предъявляемым к добавкам и продуктам растительного происхождения.

Учитывая это, можно сделать вывод о том, что сухие листья стевии являются ценным сырьем для создания БАД и основных компонентов функциональных пищевых продуктов, однако, для этого необходимо разработать специальные технологические режимы их переработки.

Таблица 1 - Химический состав и пищевая ценность сухих листьев стевии

Наименование показателя	Значение показателя
Массовая доля, %: влаги белков липидов углеводов,в том числе: моносахаридов дисахаридов крахмала	10,00-11,00 9,40-10,70 0,50-1,90 26,58-28,19 0,82-1,14 0,61-1,40 1,57-1,73
пищевых волокон экстрактивных веществ, в том числе: дитерпеновых гликозидов минеральных веществ	23,58-23,92 37,70-38,10 16,80-17,20 8,37-8,75
Массовая доля витаминов, мг%: Р В2 Е В1 В6 С в-каротин РР	71,24-71,87 35,42-36,17 22,85-24,24 9,45-11,30 9,07-10,12 7,80-9,53 4,74-5,46 3,46-4,73

Как показали наши исследования, наиболее важной для потребителей характеристикой кондитерских изделия является его вкус, при этом на 2-м месте по популярности среди вкусов находится пряный вкус. Для придания такого вкуса мучным кондитерским изделиям целесообразно и эффективно использовать обезжиренные шроты пряно-ароматических растений, имеющих специфический вкус и аромат.

Объектами исследования являлись обезжиренные шроты пряно-ароматического сырья, полученные после экстракции жидкой пищевой двуокисью углерода при температуре 15-280С и давлении 6-7,5МПа. Исходя из рекомендаций фитотерапии, были выбраны растения, обладающие пряным вкусом и ароматом, а также широким спектром действия, которые применяются в профилактике и лечении сахарного диабета и его побочных осложнений. Из обезжиренных шротов пряно-ароматических растений были составлены смеси, названные «Сборами» № 1, 2 и 3 (таблица 2).

Таблица 2 - Состав сборов лекарственных и пряно-ароматических растений

Наименование сырья	Содержание сырья, %
	Сбор 1	Сбор 2	Сбор 3
Кориандр Душица Мята перечная Чабрец Мелисса Миндаль сладкий Репешок Мускатный орех Липовый цвет Ромашка Донник Зверобой Гвоздика Апельсиновая цедра Корица	18,0 12,0 9,0 12,0 9,0 4,5 9,0 9,0 9,0 4,5 4,5 - - - -	24,0 30,5 - - - - - 20,0 - - - 20,5 5,0 - -	13,5 - - - - - - 15,5 - - - - 7,0 34,0 30,0

Для определения возможности использования обезжиренных пряно-ароматических растений при производстве мучных кондитерских изделий исследовали химический состав и пищевую ценность этих продуктов (таблица 3).

Таблица 3 - Химический состав и пищевая ценность обезжиренных пряно-ароматических растений

Наименование показателя	Значение показателя
	Сбор 1	Сбор 2	Сбор 3
Массовая доля, % : влаги липидов белков углеводов, в том числе: пищевых волокон минеральных веществ	8,30 2,08 8,70 36,50 30,48 7,51	8,10 1,90 6,40 35,35 32,35 8,59	9,8 4,06 5,58 34,3 31,55 6,74
Массовая доля витаминов, мг%: С	9,50	7,85	5,46
РР	8,00	8,50	9,20
Р	2,50	3,41	4,67
В1	11,25	9,47	8,20
В2	36,10	35,40	31,50
В6	9,92	10,15	9,43

Анализ приведенных данных показывает, что все сборы обезжиренных пряно-ароматических растений имеют высокое содержание минеральных веществ, пищевых волокон, а также витаминов С, РР и витаминов группы В.

На основании полученных данных можно сделать вывод об эффективности их использования в качестве специальных биологически активных добавок при производстве диабетических продуктов.

Установлено, что обезжиренные пряно-ароматические растения соответствуют требованиям безопасности и являются полноценным сырьем для получения БАД. Однако, необходима разработка специальных технологических режимов их переработки с целью достижения требуемых органолептических и физико-химических показателей.

Учитывая эффективность применения метода механохимической активации для регулирования потребительских свойств растительного сырья, на следующем этапе исследовали влияние механохимической активации на состав и свойства сырья, а также определяли режимы, обеспечивающие высокое качество, пищевую ценность и безопасность получаемых БАД.

Разработка технологических режимов получения БАД на основе растительного сырья. При получении БАД из стевии основной задачей является максимальное снижение содержания антипитательных веществ, а также максимальное сохранение физиологически функциональных ингредиентов.

Учитывая, что сладкий вкус листьям стевии придают дитерпеновые гликозиды, а горьковатый лакричный привкус обусловлен содержанием тритерпенового сапонина - ликуразида, необходимо было установить технологические режимы, позволяющие максимально сохранить в нативном виде дитерпеновые гликозиды при одновременном снижении содержания ликуразида.

Нами были проведены специальные опыты по исследованию влияния температуры и механохимической активации на органолептические и физико-химические показатели сухих листьев стевии в процессе их обработки в роторно-валковом дезинтеграторе вертикального типа.

Температуру обработки сухих листьев стевии в роторно-валковом дезинтеграторе варьировали в интервале от 20 до 500С, а давление - в интервале от 5 до 20МПа.

Установлено, что максимальное снижение содержания ликуразида, что подтверждено методами ИК-спектроскопии, при достижении высоких органолептических и физико-химических показателей, а также сохранении физиологически функциональных ингредиентов достигается при обработке сухих листьев стевии в роторно-валковом дезинтеграторе при температуре 300С и давлении 5МПа (таблица 4).

Следует отметить, что в процессе обработки наблюдается незначительное снижение содержания водорастворимых белков, что, по-видимому, связано с кратковременным механическим воздействием на материал, в результате чего происходит разрушение полимерных белковых молекул с образованием свободных аминокислот.

Таблица 4 - Влияние МХА на органолептические и физико-химические показатели БАД из листьев стевии

Наименование показателя	Характеристика и значение показателя
	Сухие листья стевии	Продукт, полученный после обработки в РВД
Вкус и запах	Сладкий, слегка травянистый с горьким лакричным привкусом	Приятный сладкий, без горечи и привкуса
Цвет	Бурый	Темно-зеленый
Внешний вид	-	Тонкодисперсный порошок
Степень измельчения, мкм	-	20-30
Коэффициент сладости	15-17	20-25
Массовая доля, %: дитерпеновых гликозидов ликуразида растворимого пектина протопектина	16,80 1,20 0,50 1,12	18,10 0,10 0,91 0,80
Массовая доля фракций белков, % к общему содержанию: водорастворимые солерастворимые щелочерастворимые	24,50 44,20 31,90	23,10 45,10 31,80
Содержание витаминов, мг/100г: С Е в-каротина	8,66 23,55 4,85	8,05 22,37 5,10
Массовая доля макроэлементов, мг/100 г: кальций калий магний натрий фосфор Массовая доля микроэлементов, мг/кг: железо цинк марганец хром медь селен	2944 1750 1229 508 549 54,50 34,09 14,28 11,56 7,47 0,32	2944 1750 1229 508 549 54,50 34,09 14,28 11,56 7,47 0,32

При этом растет содержание растворимого пектина, так как механохимическая обработка сухих листьев стевии в роторно-валковом дезинтеграторе приводит к разрушению полимерных углеводов, и протопектин, составляющий основу пекто-целлюлозной оболочки клеток, превращается в растворимый пектин.

Таблица 5 - Влияние МХА на органолептические и физико-химические показатели БАД из обезжиренного пряно-ароматического сырья

Наименование показателя	Характеристика и значение показателя
	Продукт, полученный после обработки в РВД
	Сбор 1	Сбор 2	Сбор 3
Вкус и запах	Приятный вкус пряностей
Цвет	Коричневый
Внешний вид	Тонкодисперсный порошок
Степень измельчения, мкм	20-30
Массовая доля, %: растворимого пектина протопектина	0,85 1,00	0,59 0,85	0,90 0,99
Массовая доля фракций белков, % к общему содержанию: водорастворимые солерастворимые щелочерастворимые	26,95 52,50 20,55	26,75 52,65 20,60	25,30 53,45 21,25
Массовая доля макроэлементов, мг/100г: натрия кальция фосфора магния калия Массовая доля микроэлементов, мг/кг: железа	82 1199 585 514 5196 54	75 1078 598 575 5100 48	69 1097 474 547 5070 51

Учитывая, что в составе обезжиренного пряно-ароматического сырья, в отличие от стевии, не содержатся антипитательные вещества, температура обработки в роторно-валковом дезинтеграторе была постоянной и соответствовала 250С, при этом давление изменяли в интервале от 5 до 20МПа.

Установлено, что обработка сборов из обезжиренного пряно-ароматического сырья в роторно-валковом дезинтеграторе при температуре 250С и давлении 10 МПа позволяет получить продукты с высокой степенью измельчения при максимальном сохранении физиологически функциональных ингредиентов (таблица 5).

Исследование технологических свойств разработанных растительных БАД. Для разработки способов направленного регулирования потребительских свойств мучных кондитерских изделий с внесением БАД растительного происхождения необходимо было провести комплекс исследований по изучению их технологических свойств.

Химический состав разработанных БАД представлен белками, а также пищевыми волокнами, которые при определенном сочетании могут проявлять высокую влаго- или жироудерживающую способность.

Учитывая это, изучали влагоудерживающую и жироудерживающую способность разработанных БАД (рисунок 9).

Размещено на http://www.allbest.ru/

а) б)

Рисунок 9 - Влагоудерживающая (а) и жироудерживающая (б) способность разработанных БАД из: 1- сбора 1; 2 - сбора 2; 3 - сбора 3; 4 - стевии

Анализ полученных данных показывает, что наиболее высокой влагоудерживающей способностью обладает БАД, полученная из сбора 1, а низкой - БАД из листьев стевии, что, по-видимому, обусловлено суммарным содержанием в исследуемых биологически активных добавках белков и пищевых волокон, т.к. количество удерживаемой влаги прямо пропорционально суммарному содержанию указанных ингредиентов.

Кроме этого, следует отметить, что наибольшей жироудерживающей способностью обладает БАД из стевии, что можно, по-видимому, объяснить более высоким содержанием в ней белков, которые образуют с вносимыми липидами сложные липидно-белковые комплексы.

Известно, что функциональные БАД, содержащие пищевые волокна, проявляют стабилизирующие свойства, повышая стойкость эмульсий.

Учитывая это, исследовали эмульгирующую способность разработанных БАД. Биологически активные добавки вводили в эмульгируемую систему в количестве 1% к массе эмульсии. Эмульгирование осуществляли с одновременной подачей жировой и водной фаз, что исключает влияние данного фактора на тип образующейся эмульсии. Стойкость эмульсий определяли непосредственно после эмульгирования, а также после экспозиции образцов в течение 24 часов.

Установлено, что эмульсии с введением разработанных БАД отличаются повышенной стойкостью по сравнению с контролем, что позволяет использовать их для улучшения технологических свойств мучных кондитерских изделий. Также установлено, что введение растительных БАД повышает стойкость, как свежеприготовленных эмульсий, так и эмульсий в процессе хранения.

Эффективность применения разработанных БАД для обеспечения требуемой стойкости объясняется межмолекулярными взаимодействиями белков, жиров и пищевых волокон, которые способствуют образованию оптимального межфазного адсорбционного слоя.

Известно, что тесто для мучных кондитерских изделий представляет сложный коллоидный комплекс, обладающий определенной структурой и физико-химическими свойствами.

С физико-химической точки зрения, тесто для мучных кондитерских изделий можно отнести к сложным структурированным системам. Изменяя соотношение сырья и параметры технологического процесса, получают тесто с различными свойствами и структурой. Однако, включение в рецептуру новых компонентов приводит, как правило, к изменению реологических свойств теста и требует корректировки параметров технологического процесса.

Эффективность процесса приготовления теста определяется достижением им заданных реологических характеристик, основными из которых являются вязкость, упругость, пластичность и способность к релаксации напряжений.

При разработке новых видов мучных кондитерских изделий с использованием растительных БАД необходимо учитывать традиционное направление вкуса готового продукта, а, следовательно, одной из важнейших задач является подбор оптимальных доз внесения этих добавок.

Использование БАД из стевии в качестве натурального подсластителя предполагает внесение его в таком количестве, чтобы в результате были получены мучные кондитерские изделия, которые по степени сладости адекватны аналогичным изделиям с сахаром.

Предварительными исследованиями определено, что в рецептурах печенья затяжного, печенья овсяного, пряничных изделий и крекера, в которых массовая доля сахара составляет 20 -50% к массе муки, можно полностью заменить сахар-песок эквивалентным количеством БАД из стевии в соответствии с расчетом с использованием коэффициента сладости (таблица 7).

Таблица 7 - Дозировки БАД из стевии для замены сахара при приготовлении мучных кондитерских изделий

Наименование изделия	Замена сахара в рецептуре,%	Дозировка БАД из стевии, % к массе муки
		минимальная	максимальная
Печенье затяжное	100	2,5	3,5
Крекер	100	1,9	2,9
Печенье овсяное	100	4,2	5,2
Пряники	100	4,0	5,0

Для определения влияния БАД из стевии на реологические свойства теста нами были изучены основные критерии качества теста: упругая и пластическая деформации, величина которых зависит от рецептурного состава, а также от параметров технологического процесса (рисунок 10). Особенности указанных реологических свойств теста являются фактором непосредственного формирования потребительских свойств готового изделия. Анализ приведенных графиков, характеризующих зависимость значения пластических и упругих деформаций теста от дозировки БАД из стевии для затяжного, овсяного печенья, пряников и крекера (рисунок 10), показывает, что в образцах теста для разных видов мучных кондитерских изделий наблюдается повышение пластичности теста при одновременном снижении его упругих свойств.

Повышение пластичности теста можно, по-видимому, объяснить тем, что содержащиеся в БАД из стевии ингредиенты в зависимости от их химического состава и свойств, изменяют структуру белковых молекул либо путем прямого взаимодействия с различными функциональными группами, входящими в состав макромолекулы белка, либо путем косвенного воздействия на ее структуру, адсорбируясь на поверхности белковой молекулы. Адсорбируясь на поверхности белковых молекул, БАД из стевии препятствует набуханию коллоидов муки и увеличивает содержание жидкой фазы теста, вследствие чего ослабляется связь между компонентами твердой фазы теста, что делает его более пластичным.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 10 - Влияние БАД из стевии на деформации теста для мучных кондитерских изделий:

пластические: 1 - затяжное печенье; 2 - крекер; 3 - овсяное печенье; 4 - пряники	упругие: 11 - затяжное печенье; 21 - крекер; 31 - овсяное печенье; 41 - пряники

На следующем этапе изучали эффективные соотношения разработанных растительных БАД, обеспечивающие получение теста с требуемыми реологическими свойствами.

Дозировку БАД из обезжиренного пряно-ароматического сырья изменяли в интервале от 1 до 4% к массе муки в тесте. В качестве контрольного образца служило тесто, приготовленное с использованием оптимальной дозировки БАД из стевии.

На рисунках 11 и 12 приведены данные по комплексному влиянию БАД из стевии и БАД из обезжиренного пряно-ароматического сырья на пластичность и плотность теста для мучных кондитерских изделий.

Эффективность применения комплексной БАД для обеспечения требуемой пластичности и плотности теста для мучных кондитерских изделий объясняется межмолекулярными взаимодействиями пищевых волокон, липидов и белков, содержащихся в них, которые способствуют образованию оптимального межфазного адсорбционного слоя.

На основании выявленных закономерностей были определены эффективные количества БАД для получения теста с определенной плотностью и необходимой пластичностью для мучных кондитерских изделий, приготовленных без использования сахара, а именно: массовая доля БАД из стевии - для упругого теста (затяжное печенье и крекер) - 2,0-3,5%; для пластичного теста (овсяное печенье и пряники) - 4,0-5,5%, массовая доля БАД из обезжиренного пряно-ароматического сырья для всех видов изделий 2,5-3,0%.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 11 - Влияние количества БАД на пластичность и плотность упругого теста:

область теста с пластичностью не менее 12 ед.;

область теста с плотностью не более 1200 кг/м3;

область теста с пластичностью не менее 12 ед. и плотностью не более1200 кг/м3

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 12 - Влияние количества БАД на пластичность и плотность пластичного теста:

область теста с пластичностью не менее 14 ед.;

область теста с плотностью не более 1330 кг/м3;

область теста с пластичностью не менее 14 ед. и плотностью не более1330 кг/м3

Научно-практическое обоснование разработки рецептур и технологий диабетических мучных кондитерских изделий. Основываясь на результатах экспериментальных исследований, получены зависимости влияния дозировок БАД на пластичность теста и комплексный показатель качества для разных видов мучных кондитерских изделий.

Для определения соотношения рецептурных компонентов применено симплекс-решетчатое планирование эксперимента. По полученным данным были определены коэффициенты полиномов второй степени, характеризующие выходные параметры. Путем совмещения симплексов для выбранных показателей установлены рациональные дозировки рецептурных компонентов.

Разработка рецептур мучных кондитерских изделий, отвечающих заданным требованиям, заключается в обеспечении сбалансированного химического состава и высоких органолептических показателей. Оптимизация параметров разрабатываемых продуктов проводилась путем моделирования рецептуры с использованием интегрального критерия сбалансированности по широкому спектру показателей.

Использование разработанных БАД с выраженными технологическими и физиологическими свойствами положено в основу создания рецептур диабетических мучных кондитерских изделий при их моделировании с позиции максимальной сбалансированности.

В таблицах 8 и 9 приведены разработанные рецептуры диабетических мучных кондитерских изделий, а в таблице 10 - технологические режимы их производства.

Данные таблицы 10 показывают, что внесение разработанных БАД в тесто для мучных кондитерских изделий сокращает процесс образования однородной структуры теста, усиливая при этом коллоидные процессы, протекающие в нем при замесе, при этом длительность замеса теста сокращается.

Традиционная технологическая схема приготовления затяжного печенья и крекера предусматривает стадию вылеживания теста, которая необходима для ликвидации в тесте внутренних напряжений и повышения его пластичности, но, в тоже время, удлиняет процесс приготовления теста перед формованием.

...