Оценка качества и безопасности желтого сахара как основы для создания функциональных продуктов

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (Воронеж)

Оценка качества и безопасности желтого сахара как основы для создания функциональных продуктов

Сурин П.Ю., магистрант, Кульнева Н.Г., д-р техн. наук,

Никулина А.В., канд. хим. наук

E-mail: believe089@gmail.com

Реферат

Обоснована возможность использования полупродуктов сахарного производства - желтых сахаров - для производства функциональных продуктов обогащенного состава. Предложен вариант аффинационной очистки желтых сахаров. Изучены минеральный состав и показатели безопасности желтого сахара.

Ключевые слова: сахарное производство, желтые сахара, аффинация, показатели безопасности.

Summary

The possibility of using semi-products of sugar production - yellow sugars - for the production of functional products of an enriched composition is substantiated. A variant of the affinity purification of yellow sugars is proposed. The mineral composition and safety indicators of yellow sugar were studied.

Key words: sugar production, yellow sugar, refining, safety indicators.

Введение

Одним из важнейших направлений развития аграрно-промышленного комплекса Российской Федерации является разработка новых и совершенствование современных технологий хранения, переработки и оценки качества пищевой продукции [1].

На современном этапе развития сахарной отрасли особую актуальность приобретают программы комплексной переработки сырья, рационального использования полупродуктов производства. При этом за пределами рассмотрения остается производство товарного продукта из полупродуктов производства - желтых сахаров [2].

До настоящего времени самостоятельному использованию жёлтых сахаров внимание не уделялось, что было обусловлено высоким спросом на белый сахар. На сегодняшний день в условиях перепроизводства осуществляются попытки получить «полезный» белый сахар, в том числе с добавками. В качестве добавок используют подсластители, ароматизаторы, красители, экстракты растений. Однако в основе продукта лежит практически химически чистая сахароза.

Желтые сахара представляют собой кристаллическую сахарозу с небольшим количеством природных минеральных и органических соединений свеклы. Они содержит наряду с сахарозой аминокислоты, витамины, микроэлементы, органические кислоты и могут быть использованы как основа для сахаристых продуктов обогащенного состава.

Задача данного исследования - подтвердить качество и безопасность желтых сахаров, определить основные направления их рационального использования.

Объекты и методы исследований.

Объектом исследования являлся желтый сахар последней ступени кристаллизации, отобранный на сахарных заводах Воронежской и Саратовской области.

Анализ минерального состава проводили на приборе Капель-105. Метод измерений основан на количественном определении компонентов методом КЭ с косвенным детектированием при длине волны 254 нм.

Измерение массовой доли меди, свинца, кадмия и цинка осуществляли на полярографе «Модуль ЕМ-04» [3].

Определение сернистого ангидрида осуществляли йодометрическим методом [4].

Микробиологические показатели сахара оценивали в соответствии с ГОСТ 26968-86 по следующим показателям: общее количество мезофильных аэробных и факультативно-aнаэробных микроорганизмов, определение количества дрожжей и плесневых грибов.

1. Обсуждение результатов

Исходный желтый сахар содержит на поверхности кристаллов пленку межкристального раствора, содержащую значительное количество красящих и зольных элементов, что придает раствору сахара темную окраску и своеобразный запах [5]. Для удаления пленки с поверхности проводили аффинационную очистку желтого сахара путем обработки его клеровкой аффинированного желтого сахара [6]. Для этого желтый сахар последней ступени кристаллизации смешивали с раствором аффинированного жёлтого сахара, нагретого до 70°С, в соотношении, обеспечивающем концентрацию сухих веществ аффинационного утфеля 90%, перемешивали в течение 5 минут и обрабатывали центрифугированием при скорости 4000 мин-1 в течение 5 мин. Полученный сахар-аффинад анализировали, определяя массовые доли сухих, сахарозы и чистоту, содержание б-аминного азота, редуцирующих веществ, цветности и зольности (таблица 1).

Таблица 1 Качественные показатели исходного желтого сахара и после аффинационной очистки

Результаты исследования свидетельствуют, что показатели желтого сахара после аффинационной очистки существенно повышаются: содержание редуцирующих веществ снизилось на 65,7 %, вредного б-аминного азота уменьшилось на 56,9 %, чистота сахара увеличилась на 0,76 %, цветность в процессе аффинации снизилась на 74 %, зольность на 93 %.

Снижение содержания несахаров и повышение содержания сахарозы позволяет использовать аффинированный желтый сахар в целом ряде производств в качестве альтернативы белому сахару при условии соответствия по показателям безопасности и микробиологическим характеристикам.

Одной из важнейших характеристик пищевой продукции является её безопасность. Для оценки пригодности аффинированного сахара к использованию в пищевых технологиях были проанализированы показатели безопасности: содержание сульфитов, минеральный состав и содержание меди, свинца, кадмия и цинка. В качестве объектов сравнения были использованы белый и исходный желтый сахара.

Согласно международному стандарту CAC/RS 1969 г. максимальное допустимое количество SO2 в сахаре не должно превышать 20 мг/кг.

Диоксид серы - широко применяемый консервант и антиоксидант, который предотвращает микробиологические процессы в пище, а также защищает ее от потемнения.

Диоксид серы считается безопасным для здоровья, если не потребляется в количестве, превышающем допустимое суточное потребление - 0,7 мг/кг массы тела.

Результаты определения двуокиси серы в сахаре приведены в таблице 2.

Таблица 2 Определение содержания сульфитов

Из полученных результатов видно, что содержание сульфитов в желтом сахаре составляет практически пороговое безопасное значение (18 мг/кг). Процесс аффинации позволяет сократить на 44 % содержание SO2 в аффинированном сахаре и по данному показателю приблизить к белому сахару.

Анализ минерального состава основан на минерализации отобранной пробы, разбавлении золы бидистиллированной водой, дальнейшем разделении и количественном определении компонентов методом КЭ с косвенным детектированием при длине волны 254 нм.

Для проведения данного анализа образцы сахара минерализовали в муфельной печи при температуре 800 оС и проанализировали на приборе «Капель 104» (таблица 3).

Таблица 3 Результаты измерений массовой концентрации катионов

В результате анализа была доказано значительное удаление вместе с пленкой межкристального раствора различных катионов в процессе аффинации желтого сахара.

Результаты свидетельствуют о незначительном количестве в белом сахаре катионов калия, натрия, магния и кальция (рис. 1а). Исходный желтый сахар содержит пленку мелассы на поверхности кристаллов с высоким содержанием минеральных соединений (рис. 1б). В процессе аффинации желтого сахара за счет замены пленки мелассы сахарным раствором большая часть минеральных соединений удаляется, но остаточное их количество превышает концентрация вышеназванных катионов в белом сахаре, что позволяет говорить о пользе при использовании аффинированного желтого сахара (рис. 1в).

Рис.1 Измерение массовой концентрации катионов в белом сахаре (а), исходном жёлтом сахаре (б) и аффинированном жёлтом сахаре (в)

Польза калия, кальция, натрия и магния для организма заключается в следующем. Калий поддерживает постоянство состава клеточной и межклеточной жидкости, водно-солевой баланс, осмотическое давление, кислотно-щелочное равновесие, обеспечивает межклеточные контакты и выделительную функцию почек, участвует в регуляции сердечных сокращений. Кальций обеспечивает прочность костей, ногтей и зубов. Катионы Са2+, входящие в состав плазмы крови и тканевых жидкостей, участвуют в поддержании гомеостаза, в регуляции сердечных сокращений и свертываемости крови. Кальций может успешно конкурировать с радионуклидами и тяжелыми металлами на всех этапах метаболизмах. Магний участвует в синтезе белка и нуклеиновых кислот, обмене белков, жиров и углеводов, переносе, хранении и утилизации энергии, снижает артериальное давление. Основное назначение натрия - поддержание вводно-солевого баланса в клетках человеческого организма, нормализация нервно-мышечной деятельности и функции почек, сохранение минеральных веществ в крови в растворимом состоянии.

Организм не способен вырабатывать минеральные соединения, следовательно, их запас можно пополнять только приёмом пищи и различными пищевыми добавками [7].

Ионы тяжелых металлов относятся к основным факторам риска при употреблении пищевых продуктов. Определение содержания ионов свинца, кадмия и меди проводили из одной части пробы (раствор пробы с фоном). Для этого сначала проводят определение ионов свинца и кадмия при потенциале накопления -1400 мВ после стабилизации высот пиков определяемых элементов по методу стандартной добавки.

Далее проводят определение ионов меди, изменив потенциал накопления на -950 мВ и потенциал очистки электрода на +100 мВ (рисунок 2, таблица 4).

Раствор холостой пробы анализируют, получая значение массовой концентрации элемента в растворе холостой пробы -Сh(мкг/дм3).

Рис. 2 Графическое представление измерений массовой доли меди, свинца, кадмия в исходном и аффинированном (очищенном) желтом сахаре

Таблица 4 Содержание вредных элементов в пробах сахара

Проведенные исследования позволили определить вредные элементы, содержащиеся в желтом сахаре, и подтвердили положительное влияние процесса аффинации на удаление токсичных элементов.

В образцах были выявлены три элемента: свинец, кадмий и медь. Аффинация позволила значительно сократить их содержание в сахаре: свинца на 90,6 %, в желтом сахаре равнялась 0,16 мг/кг, кадмия на 80 %, меди на 33,5 %.

Таблица 5 Результаты микробиологических показателей сахара

Экспериментально установлено, что исходный желтый сахар имеет высокое содержание микроорганизмов, среди которых преобладает слизеобразующая микрофлора. Содержание дрожжей, плесеней и термофильных микроорганизмов невелико и они полностью удаляются в процессе аффинационной очистки, так как находятся в пленке на поверхности кристаллов. Общее микробное число и количество слизеобразующей микрофлоры при аффинации снижается в 2,5-3 раза.

Желтый сахар после аффинационной очистки можно использовать в производстве кондитерских изделий, где предусматривается обработка полупродуктов при высокой температуре. Применение желтого и аффинированного сахара для производства напитков недопустимо, так как велик риск помутнения готовой продукции.

Перспективным может быть использование желтого сахара после аффинационной очистки для получения сахаристого продукта с биологически активными веществами. Это позволит провести эффективную очистку желтого сахара и обогатить его полезными компонентами. Преимущества использования желтого сахара:

* содержит природные минеральные вещества;

* содержит меньшее количество сахарозы, чем белый сахар;

* не содержит вредных веществ;

* имеет небольшой размер кристаллов, что облегчает формование.

В качестве добавок можно использовать различные порошки, экстракты, соки плодов и овощей [8,9].

Выводы

Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что аффинация желтого сахара позволяет по показателям безопасности привести его к стандартным значениям, снизить содержание сульфитов на 44 % и микробную обсемененность в 2,5-3 раза.

Сахар-аффинад отличается богатым минеральным составом, в нем не выявлено патогенной микрофлоры.

Предлагается на основе аффинированного желтого сахара получение функциональных продуктов с добавлением БАВ.

Применение аффинированного желтого сахара в условиях кондитерского производства обеспечит высокие качественные характеристики готовой продукции и обогатит ее природными компонентами свеклы.

желтый сахар аффинационный очистка

Литература

1. Инновационный вектор современных технологий хранения, переработки и оценки качества пищевой продукции / А.Н. Петров, В.В. Кондратенко // Научные труды Северо-кавказского федерального научного центра садоводства, виноградарства, виноделия. - Т.21. - 2018. - С.9-13.

2. Разработка и обоснование способа получения сахара с биологически активными добавками / Н.Г. Кульнева, А.С. Губин, Г.Э. Бираро // Сахар, 2018. - №5. - С.10-13.

3. Совместное определение свинца, кадмия, меди и цинка в соках методом инверсионной вольтамперометрии / Е.В. Гиль, Е.Г. Механикова, Е.В. Дубоделова, Л.Ю. Дубовская // Научные труды Северо-кавказского федерального научного центра садоводства, виноградарства, виноделия. - Т.21. - 2018. - С.173-179.

4. Экспресс метод определения аллергена диоксида серы в сульфитированном яблочном пюре / Н.Б. Кондратьев, Е.В. Казанцев // Научные труды Северо-кавказского федерального научного центра садоводства, виноградарства, виноделия. - Т.21. - 2018. - С.112-114.

5. Инновационные технологии в области очистки густых продуктов свеклосахарного производства / Городецкий В.О., Люсый И.Н., Даишева Н.М., Семенихин С.О., Котляревская Н.И., Усманов М.М. // Научные труды Северо-кавказского федерального научного центра садоводства, виноградарства, виноделия. - Т.21. - 2018. - С.28-32.

6. Патент РФ № 2 647 507 Способ производства сахара МПК C13B 30/14 (2011.01) / Н.Г. Кульнева, Г. Э. Бираро, Ю.С. Куценко, Е.Н. Астапова // Заявл. 07.11.2016 № 2016143510; опубл. 16.03.2018, Бюл. № 8.

7. Гигиенические показатели аффинированного желтого сахара / Н.Г. Кульнева, Т.В. Свиридова, А.В. Никулина, Е.С. Вялкина // Новое в технологии и технике функциональных продуктов питания на основе медико-биологических воззрений : сборн. статей Междунар. науч.-техн. конф., посвященной 90-летию технологического факультета ВГУИТ. - Воронеж : ВГУИТ, 2019. - С.435-438.

8. Сахаристые продукты обогащенного состава / Н.Г. Кульнева, Е.С. Вялкина, А.В. Герасимова, Д.В. Короткова // Продовольственная безопасность: научное, кадровое и информационное обеспечение : сборн. научных статей и докладов V Международной научно-практической конференции (Воронеж, 23 ноября 2018 года). - С.517-523.

9. Аффинированный желтый сахар как сырье для производства сдобного печенья / Н.Г. Кульнева, Т.А. Шевякова, А.В. Лазаренко, М.В. Долбилова // Новое в технологии и технике функциональных продуктов питания на основе медико-биологических воззрений: сборн. статей Междунар. науч.-техн. конф., посвященной 90-летию технологического факультета ВГУИТ. - Воронеж : ВГУИТ, 2019. - С.250-254.

Размещено на Allbest.ru