3

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ХАРЧУВАННЯ ТА ТОРГІВЛІ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Формування якості дрібнодисперсних порошкоподібних барвників - БАД із столового буряка та їх використання в продуктах харчування

Спеціальність 05.18.15 - товарознавство харчових продуктів

САТІ ЯСІН АХМЕД АЛЬ ДАЛАІН

Харків - 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському державному університеті харчування та торгівлі Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Павлюк Раїса Юріївна,

Харківський державний університет харчування та торгівлі, завідувач кафедри технології консервування

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Орлова Наталія Язепівна,

Київський національний торговельно-економічний університет, професор кафедри товарознавства та експертизи продовольчих товарів

кандидат технічних наук

Пруднікова Тетяна Іванівна,

Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна,

старший викладач кафедри мікології та фітоімунології.

Провідна установа: Одеська національна академія харчових технологій

Міністерства освіти і науки України, м. Одеса,

кафедра технології консервування.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Погіршення екологічної ситуації на всій Землі призвело до того, що в даний час великою популярністю у населення користуються продукти лікувально-профілактичної дії з високим вмістом біологічно активних речовин (БАР), що спрямовані на підвищення імунітету і зміцнення здоров'я. В корекції цих процесів харчуванню приділяється одна з провідних ролей. Одним з перспективних шляхів виробництва таких продуктів є використання при їх виробництві біологічно активних добавок (БАД), особливо з рослинної сировини, що містять значну кількість натуральних БАР. Особливе місце серед БАД займають добавки в формі порошків, які одночасно виступають барвниками. Їх джерелом є рослинна сировина - овочі, ягоди, лікарські рослини. Використання БАД для збагачення і фарбування харчових продуктів різними БАР і натуральними барвними речовинами дозволяє відносно легко і швидко поповнити дефіцит натуральних БАР в організмі людини і зміцнити неспецифічну резистентність організму до впливу різних несприятливих факторів. В Україні в харчовій промисловості спостерігається дефіцит БАД і натуральних барвників. Розвиток органічної хімії обумовив велику можливість синтезу синтетичних барвних речовин (БР), використання яких внаслідок їх високої барвної здатності майже цілком загальмувало дослідження по отриманню та застосуванню натуральних пігментів. Однак, відомо, що в організмі людини немає ферментів, які б гідролізували синтетичні барвні речовини, тому вони в ньому накопичуються й утворюють алергени, що важко виводяться з нього. За даними ЮНЕСКО, у міжнародному прогнозі “Харчування. ХХІ століття”, розробка і використання в продуктах харчування рослинних БАД і барвників визнано превалюючим напрямком. У нас в Україні такі дослідження тільки починаються. У зв'язку з цим розробка нових натуральних барвників-наповнювачів - БАД і їх використання при виготовленні харчових продуктів є актуальною проблемою. Особливе місце серед рослинної сировини, що містить значну кількість барвних речовин і БАР, займає столовий буряк. Відомо, що він поширений на всіх континентах Землі. Столовий буряк відрізняється високим вмістом барвних речовин (бетаніну - антоціанового розчинного пігменту), низькомолекулярних фенольних сполук та інших БАР. Ці речовини є реакційно-здатними, оскільки містять у молекулах ненасичені подвійні зв'язки, активні гідроксильні групи, що здатні зв'язувати активні форми кисню, вільні окислювальні радикали, утворювати нерозчинні комплекси з іонами важких металів, перешкоджувати їх всмоктуванню в шлунково-кишковому тракті організму людини і мають імуномодулюючу, антиоксидантну дію.

Недоліком сучасних традиційних способів одержання барвників зі столового буряка є значні втрати барвних речовин, що призводить до погіршення якості кінцевого продукту. У зв'язку з цим актуальним є розробка технології нових барвників - БАД із столового буряка, які б цілком зберігали барвні речовини. Відомо, що найбільш прогресивними способами переробки рослинної сировини і столового буряка, в тому числі, є сублімаційне (СС) і вакуумне сушіння (ВС), кріогенне подрібнення (КП) при одержанні БАД у формі порошків. Однак у науковій літературі практично відсутні дані по дослідженню якості дрібнодисперсних БАД із столового буряка.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до основних наукових напрямків досліджень Харківського державного університету харчування та торгівлі в рамках цільових комплексних науково-технічних програм Міносвіти і науки України за держбюджетною темою: № 1-02 БО “Наукові основи прогресивних технологій біологічно активних хар- чових добавок із натуральних вітаміноносіїв та їх використання в молочних продуктах для оздоровчого та дитячого харчування” (№ держрегістрації 0102V001460).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є теоретичне й експериментальне виявлення закономірностей впливу “тонкого” подрібнення, вакуумного сушіння на формування споживчих властивостей дрібнодисперсних порошкоподібних барвників - БАД із столового буряка (СБ), оцінка їх якості в процесі виготовлення, зберігання, а також використання при виготовленні продуктів харчування. Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні задачі:

- дати товарознавчу оцінку СБ різних сортів, як основи для порошкоподібних БАД та встановити закономірності впливу мікрохвильової НВЧ - обробки на барвні речовини та інші БАР столового буряка в порівнянні з бланшуванням;

- вивчити вплив “тонкого” подрібнення в порівнянні з кріогенним, вакуумного сушіння на якість порошкоподібних БАД із СБ та вплив на тканинну і клітинну мікроструктуру і розробити наукові основи отримання БАД із СБ;

- провести товарознавчу оцінку якості дрібнодисперсних порошкоподібних барвників - БАД із СБ при розробці технології їх виготовлення та зберігання;

- вивчити вміст БАР, антибактеріальні й антиоксидантні властивості фітодобавок з натуральних прянощів (у формі екстрактів і порошків) та їх вплив спільно з барвником - БАД із СБ на якість кремів і молочних виробів;

- науково обґрунтувати рецептури вітамінізованих кондитерських жировмісних виробів (кремів) і порошкоподібних молочних сумішей для коктейлів на основі барвників - БАД із СБ в комплексі з фітодобавками із імпортних прянощів;

- розробити нормативну документацію на дрібнодисперсні порошкоподібні барвники - БАД із СБ, визначити їх економічну ефективність і провести апробацію у виробничих умовах.

Об'єкт дослідження - товарознавча оцінка якості нових дрібнодисперсних порошкоподібних барвників - БАД із СБ і виявлення закономірностей впливу мікрохвильової НВЧ - обробки, вакуумного сушіння, “тонкого” подрібнення в порівнянні з кріогенним на формування якості при розробці технології їх виготовлення та зберігання, а також використання при виготовленні продуктів харчування.

Предмет досліджень - столовий буряк, дрібнодисперсні порошкоподібні барвники - БАД із СБ, фітодобавки з імпортних натуральних прянощів (у формі порошків і екстрактів), кондитерські вироби (креми) і порошкоподібні молочні суміші для коктейлів на їх основі.

Методи досліджень - стандартні хімічні, фізико-хімічні, спектроскопічні, мікробіологічні, метод світлооптичної мікроскопії.

Наукова новизна одержаних результатів. Науково обґрунтована та доведена доцільність комплексного використання мікрохвильової НВЧ - обробки СБ перед сушінням, вакуумного сушіння і “тонкого” подрібнення (без застосування холоду) як засобів підвищення якості при одержанні дрібнодисперсних порошкоподібних барвників - БАД із СБ.

Встановлено, що при мікрохвильовій НВЧ - обробці СБ перед сушінням втрати барвних речовин у 5 разів менше, аскорбінової кислоти - у 2 рази менше в порівнянні з бланшуванням. Показано, що використання ВС дає можливість зберегти БАР СБ на 78...80 %, що підтверджено при визначенні трьохмірних спектрів флуоресценції барвних речовин, антоціанів, лейкоантоціанів, флавонолів, флавонів. Показано за допомогою спектрального аналізу, що при ВС СБ відбувається зменшення вмісту ненасичених речовин, таких як: фенольні сполуки, антоціани, ароматичні речовини ізопренової природи (зменшення СН₂ і СН₃ груп) і збільшення кількості ОН^- груп, що свідчить про те, що частина фенольних сполук і цукрів переходить зі зв'язаного стану у вільний.

Встановлено, що при тонкому подрібненні (без застосування холоду) висушеного за допомогою ВС СБ при одержанні з нього дрібнодисперсних барвників - БАД відбувається істотне додаткове збільшення низькомолекулярних БАР: барвних речовин, фенольних сполук, аскорбінової кислоти. Показано, що якість барвників - БАД при “тонкому” подрібненні і кріогенному подрібненні практично однакова. На клітинному рівні показано як відбувається руйнування клітин висушеного СБ і подрібненого за допомогою “тонкого” подрібнення.

Виявлено антибактеріальну й антиоксидантну активність (АОА) фітодобавок з імпортних натуральних прянощів (кориці, кардамону, помаранчевої кірки, калгану) і встановлена їх пряма залежність від вмісту ароматичних речовин, оксикоричних кислот, дубильних речовин. Показано, що фітодобавки із натуральних прянощів мають у 2,0...2,5 рази більш високу АОА в порівнянні з -токоферолом (в еквіва- лентній дозі) і їх використання при виготовленні жировмісних кондитерських виробів (кремів) збільшує термін зберігання в 2 рази. натуральна добавка дрібнодисперсний порошок

Практичне значення одержаних результатів. Розроблено наукове обґрунтування виробництва дрібнодисперсних порошкоподібних барвників - БАД із СБ, фітодобавок із натуральних прянощів (кориці, кардамону, помаранчевої кірки, калгану) і жировмісних кондитерських виробів (кремів) та порошкоподібних сумішей для молочних коктейлів з потенційною імуномодулюючою дією на їх основі, що дозволить розширити асортимент натуральних барвників - БАД з високим вмістом БАР і продуктів для оздоровчого харчування.

Реалізація роботи. Проведено апробацію розроблених барвників - БАД і фітодобавок у промислових умовах у НВФ “ФІПАР”, НВФ “РАМОН”, ЗАТ “ФІТОРІЯ” (м. Харків). Розроблені науково обґрунтовані рецептури, технології. Проведено апробацію в промислових умовах нових кремів і молочних виробів з використанням натуральних барвників - БАД і фітодобавок з натуральних прянощів (НВФ “ФІПАР” (16.03.2002р.; 21.03.2003 р.), НВФ “РАМОН” (12.01.2001 р.), ЗАТ “ФІТОРІЯ” (17.04.2003 р.; 28.05.2003 р.). Затверджено нормативну документацію на “Барвник-наповнювач порошкоподібний із столового буряка” (ТУУ 15.3-01566330-142-2003).

Особистий внесок здобувача полягає в проведенні аналітичних і експериментальних досліджень в лабораторних та виробничих умовах, науковому аналізі та узагальненні результатів роботи, формулюванні висновків та пропозицій, підготовці результатів досліджень до друку, участі у розробці та затвердженні НД.

У вступі обґрунтовано актуальність, сформульовано мету і задачі досліджень, показано наукову новизну та практичну цінність роботи.

У першому розділі “Наукові та практичні передумови формування якості дрібнодисперсних порошкоподібних барвників - БАД із столового буряка” приведено аналіз сучасного стану переробки СБ в барвники для харчових продуктів. Розглянуто особливості хімічного складу, вмісту барвних речовин - антоціанів та інших БАР СБ, його лікувально - профілактичну дію, особливості пігментного комплексу та фенольних сполук. Проаналізовано і систематизовано відомості впливу різних факторів на якість пігментного комплексу СБ та основні способи отримання барвників - БАД із СБ (в формі порошків, паст, концентратів) та розглянуто прогресивні способи сушіння, подрібнення рослинної сировини (кріогенне подрібнення, сублімаційне, вакуумне сушіння, мікрохвильову НВЧ- обробку та ін.). Обґрунтовано необхідність використання вакуумного сушіння та “тонкого” подрібнення (без застосування низьких температур) СБ в зв'язку із специфікою хімічного складу при отриманні дрібнодисперсних харчових барвників-наповнювачів - БАД з високим вмістом БАР.

У другому розділі „Об'єкти, матеріали та методи досліджень” дано стислу характеристику об'єктів, матеріалів та методів досліджень. В роботі використані сучасні хімічні, спектроскопічні, мікробіологічні та мікроскопічні методи досліджень. Вірогідність отриманих результатів оцінювали методами математичної статистики.

У третьому розділі „Формування якості дрібнодисперсних порошкоподібних барвників наповнювачів - БАД із столового буряка” приведені результати хімічних, спектроскопічних, фізико-хімічних, мікробіологічних, електронно мікроскопічних досліджень, які є науковою основою формування якості нових порошкоподібних дрібнодисперсних барвників-наповнювачів - БАД із СБ при розробці технології їх виробництва і зберігання. В роботі проведена товарознавча оцінка СБ різних сортів у зв'язку з можливістю його використання для виготовлення барвника - БАД із СБ. Показано, що всі сорти СБ відрізняються високим вмістом барвних речовин (0,3...0,7%), низькомолекулярних фенольних сполук за хлорогеновою кислотою (236,2...356 мг в100 г), катехінів (242,9...329,8 мг в 100 г), дубильних речовин (0,3...0,8%), мінеральних речовин (1,1...1,2%), особливо багато К, Са, Р, Fe, Mg.

Недоліком сучасних традиційних способів переробки СБ є істотні втрати барвних речовин та інших БАР, що призводить до зниження якості одержуваних продуктів. Відомо, що при бланшуванні СБ перед сушінням втрачається 50...60% барвних речовин та аскорбінової кислоти, при тепловому сушінні губиться також значна їх кількість. В даний час у міжнародній практиці використовують мікрохвильову обробку, зокрема НВЧ- обробку, для інактивації ферментів і зменшення мікробного обсемінення продукту. Патентно-інформаційні дослідження показали, що зміни барвних і інших БАР при НВЧ- обробці СБ мало вивчені. Встановлено закономірності змін барвних речовин і аскорбінової кислоти при мікрохвильовій НВЧ - обробці і бланшуванні СБ (рис. 1). Показано, що використання мікрохвильової НВЧ - обробки перед сушінням дає можливість підвищити якість одержуваних порошкоподібних барвників - БАД із СБ за рахунок миттєвої рівномірної теплової і більш короткочасної обробки продукту, ніж при бланшуванні, що призводить до більш високого зберігання БАР. Так, втрати барвних речовин при НВЧ - обробці СБ в 5 разів менше в порівнянні з бланшуванням і складають відповідно 10...12 % і 50...55%, втрати аскорбінової кислоти менше в 2 рази і складають відповідно 20...22% і 40...45%. Отримані результати були використані при розробці технології барвників - БАД із СБ.

Відомо, що найбільш прогресивним методом сушіння харчових продуктів, прийнятим в міжнародній практиці є СС. Однак цей метод сушіння доволі дорогий. Також прогресивним методом сушіння є ВС при плюсових температурах. Однак в літературі систематизованих даних по зміні якості СБ при різних видах сушіння практично немає. В зв'язку з цим в задачу даної роботи входило дослідження впливу вакуумного та сублімаційного вакуумного сушіння на якість СБ. Показано, що використання ВС дає можливість зберегти біологічно активні речовини СБ (аскорбінову кислоту, низькомолекулярні фенольні сполуки) на 78...80 %, застосування СС - на 98,2...99,8 %. Вивчення трьохмірних спектрів флуоресценції (з максимумами для барвних речовин, антоціанів і лейкоантоціанів, катехінів, флавонолів, флавонів, каротиноїдів) екстрактів зі шматочків СБ, висушених за допомогою ВС і СС показало, що форма спектрів у них однакова, а інтенсивність спектрів трохи вище в буряку СС. Спектральний аналіз показав не тільки характер залежності впливу ВС і СС на хімічний склад і будову молекул СБ і виявив, що вони за зазначеними показниками практично однакові, але і показав, що при ВС відбувається зменшення ненасичених речовин, таких як фенольні сполуки, каротиноїди (зменшення груп СН₃), ароматичні речовини ізопренової природи (зменшення СН^- і СН₃ груп) і збільшення кількості ОН^- груп, що, очевидно, пов'язано з тим, що при вакуумному сушінні частина цукрів і фенольних сполук переходить зі зв'язаного стану у вільний, а збільшення кількості карбоксильних груп свідчить, очевидно, про те, що при ВС частина сахарози розкладається на фруктозу і глюкозу (рис. 2).

Процес подрібнення є одним із основних технологічних прийомів при отриманні порошкоподібних продуктів із висушеної сировини. В даний час одним з прогресивних способів подрібнення є кріогенне подрібнення, для якого необхідні спеціальні млини і рідкий азот, що збільшує вартість продукту. В зв'язку з цим нами розглянута можливість подрібнення в вібраційно-шаровому млині без застосування рідкого азоту. Комплексними дослідженнями встановлені закономірності зміни барвних речовин, фенольних сполук, аскорбінової кислоти при “тонкому” подрібненні (без застосування холоду) і кріогенному подрібненні до розміру часток 5...30 мкм висушеного за допомогою ВС СБ (рис. 3). Встановлено, що якість порошків, подрібнених без застосування холоду і кріогенного подрібнення практично однакова. Встановлено, що як у першому, так і в другому випадку відбувається додаткове збільшення концентрації низькомолекулярних БАР (відповідно на 15...235 % і 25...250 %) стосовно вихідної сировини. Це пов'язано з тим, що при “тонкому” подрібненні відбувається істотна деструкція рослинної тканини, руйнування клітин і збільшення активної поверхні продукту, що призводить до більш повного вилучення БАР. Методом спектроскопічного аналізу показано, що “тонке” подрібнення (без застосування холоду) висушеного за допомогою ВС СБ сприяє додатковому вилученню барвних речовин, фенольних сполук, каротиноїдів, хлорофілів (рис. 4), що підтверджує ефект “збагачення” продукту різними БАР, встановлений за допомогою хімічних методів досліджень. Дослідженнями на клітинному рівні показано, що при “тонкому” подрібненні практично всі клітини СБ ушкоджені і спостерігається, як часткова деформація клітин, так і істотні ушкодження і руйнування клітин і вихід з них складових цитоплазми (рис. 5). Отримані дані свідчать про те, що всі ці процеси при “тонкому ”подрібненні сприяють збільшенню вилучення із продукту низькомолекулярних БАР, підтверджують дані про “збагачення” дрібнодисперсних барвників - БАД із СБ при “тонкому” подрібненні та сприяють виявленню його механізму. Отримані результати послужили основою при розробці технології одержання дрібнодисперсних порошкоподібних барвників - БАД із СБ.

Науково обґрунтована і розроблена нова технологія дрібнодисперсних порошкоподібних барвників - БАД із СБ, що забезпечує не тільки зберігання барвних речовин та інших БАР, але і дозволяє одержати “збагачений” у порівнянні з вихідною сировиною продукт. Від традиційних технологій одержання порошків вона відрізняється використанням мікрохвильової НВЧ - обробки вихідної сировини (замість бланшування), вакуумного сушіння і тонкого подрібнення (без застосування холоду) до розміру часток 5…30 мкм. Вивчені товарознавчі характеристики нових БАД із СБ. Показано, що нові дрібнодисперсні порошкоподібні барвники-БАД із СБ є складними полікомпонентними системами, які мають високу фарбуючу здатність та містять барвних речовин від 1,5% до 3,7%, в тому числі антоціанів - від 1,3% до 2,0%, а також відрізняються високим вмістом низькомолекулярних фенольних сполук, мінеральних та пектинових речовин, поліфенолів і цукрів, білка (табл. 1).

Таблиця 1

Характеристика якості дрібнодисперсних порошкоподібних барвників - БАД із столового буряка

Вивчено також якість порошків в процесі зберігання в герметичній упаковці (склотарі) в затемненому приміщенні протягом 12 місяців при кімнатній температурі. Показано, що їх якість протягом 12 місяців мало змінювалась. Так, втрати вітаміну С та барвних речовин складають 5...10%. Фізико-хімічні та мікробіологічні показники практично не змінювались.

У четвертому розділі „Використання порошкоподібного барвника-наповню-вача із столового буряка в комплексі з фітодобавками із натуральних прянощів в продуктах харчування” наведені результати щодо використання нових дрібнодисперсних порошків барвників - БАД із СБ в комплексі з фітодобавками (ФД) із натуральних імпортних прянощів (в формі екстрактів і порошків) при створенні жировмісних кондитерських виробів - кремів та порошкоподібних сумішей для молочних коктейлів. ФД із імпортних прянощів (кориці, кардамону, помаранчевої кірки, калгану) використовувались як ароматичні добавки (в формі екстрактів та порошку) для надання харчовим продуктам оригінального смаку та аромату, та як антиоксидантні та антибактеріальні добавки. Відомо, що креми - це продукти, які швидко псуються. У зв'язку з цим в задачу досліджень входило вивчення антибактеріальних та антиоксидантних властивостей ФД із прянощів. В креми їх використовували у вигляді екстрактів, в порошкоподібні суміші для напоїв - в формі дрібнодисперсних порошків. Екстракти готували класичним методом (шляхом настоювання) з використанням для екстракції 40%-го етилового спирту.

Показано, що ФД із натуральних прянощів в формі екстрактів і порошків містять значну кількість ненасичених ароматичних речовин ізопренової природи, фенольних сполук, поліфенолів (рис. 6). Найбільшу кількість містять кориця, кардамон та помаранчева кірка. Виявлено, що вони мають найбільшу антиоксидантну та антибактеріальну активність. Антиоксидантні властивості водно-спиртових екстрактів - ФД із прянощів вивчали в модельній системі по швидкості окислення олеїнової кислоти з додаванням екстракту в кількості 0,03% в перерахунку на суху речовину.

Підтверджена встановлена нами раніше пряма залежність між АОА та вмістом перелічених речовин і показано, що фітодобавки мають в 2,0...2,5 рази вищу АОА ніж класичний антиоксидант б-токоферол (в еквівалентній дозі). Виявлена антибактеріальна активність ФД із натуральних прянощів на тест - об'єктах: Bacillus subtilis и Escherichia coli та встановлена пряма їх залежність від вмісту в натуральних прянощах ароматичних речовин, оксікорічних кислот і дубильних речовин.

На основі порошкоподібного барвника - БАД із столового буряка та фітодобавок із прянощів розроблені нові креми “Розалін” і “Екзотік”. Добавки використовували для надання кремам оригінального смаку та аромату, продовження термінів зберігання та надання їм лікувально-профілактичної дії, оскільки вони містять знач-

ну кількість природних антиоксидантів та імуномодуляторів. Додатково в рецептуру вводили аскорбінову кислоту (її вміст в 100 г продукту 100...150 мг). Нові креми відрізняються в порівнянні з традиційними високим вмістом БАР, такими як: аскорбінова кислота, фенольні сполуки, катехіни, антоціани, дубильні речовини. Встановлено, що використання фітодобавок із натуральних прянощів при виготовлені кремів збільшує строк зберігання в 2 рази. Так, через 40 діб в контрольному зразку крему кількість перекисів, гідроперекисів і вільних жирних кислот збільшилось в двоє.

Нові креми відрізняються оригінальним смаком і ароматом з екзотичним тоном і рожевим кольором, який протягом 2-х місяців був стійким і не змінювався. Нові креми пройшли апробацію в виробничих умовах ЗАТ “Фіторія”.

Розроблено також рецептури вітамінізованих порошкоподібних сумішей для молочних коктейлів “Лактофрукт”, “Багатир” і “Вітамінка” (табл. 2) на основі барвника - БАД із СБ і ФД із імпортних прянощів. При розробці рецептур і підборі хім- складу нових молочних продуктів керувались рекомендаціями Інституту харчування АМН Росії, згідно з якими для надання продукту імуномодулюючої дії в споживчій дозі продукту (в даному випадку в 25 г порошку, які розчиняються в 200 мл кип'яченої води) повинно вміщуватись 50...100 мг вітаміну С.

Таблиця 2.

Вміст біологічно активних і поживних речовин в нових порошкоподібних вітамінізованих сумішах для молочних коктейлів з потенційною імуномодулюючою дією

Показано, що нові порошкоподібні суміші для молочних коктейлів відрізняються високим вмістом аскорбінової кислоти, фенольних сполук, кальцію, фосфору, барвних та дубильних речовин, незамінних амінокислот (лізину, лейцину, ізолейцину, валіну, метіоніну, треоніну, фенілаланіну), повноцінного білка. Нові продукти призначені для імунопрофілактики населення.

У п'ятому розділі „Впровадження результатів досліджень в практику, їх соціальна та економічна ефективність” наведені дані про практичну реалізацію досліджень, їх соціальну та економічну ефективність.

Кінцевим результатом дисертаційної роботи є те, що розроблена і затверджена нормативна документація на “Барвник-наповнювач порошкоподібний із столового буряка ” (ТУ У 15.3.-01 566330- 142-2003). Проведена апробація нової технології у виробничих умовах у НВФ “ФІПАР”, НВФ “РАМОН”, ЗАТ “ФІТОРІЯ” (м. Харків). Економічний ефект (на 1 т продукції) від впровадження дрібнодисперсного порошкоподібного барвника - БАД із столового буряка складає 4,22 тис. грн, 1 т. крему “Розалін” на його основі - 2,63 тис. грн., порошкоподібного молочного коктейлю “Багатир” - 3,3 тис. грн. (у цінах на 05.09.2003).

ВИСНОВКИ

1. На основі аналізу науково-технічної літератури, що стосується проблеми створення натуральних барвників - біологічно активних добавок з рослинної сировини (у формі дрібнодисперсних порошків) з високим вмістом барвних речовин і БАР установлено, що практично відсутні дані про вплив вакуумного сушіння і “тонкого” подрібнення (без застосування холоду), мікрохвильової НВЧ - обробки перед сушінням на формування споживчих властивостей порошкоподібних барвників - БАД із столового буряка, що гальмує використання цих процесів при виробництві високоякісних барвників - БАД і продукції з їх використанням з потенційною імуномодулюючою дією. Показано недоліки існуючих технологій і доведена доцільність комплексного використання зазначених процесів для одержання високоякісних порошкоподібних барвників - БАД із столового буряка.

2. Встановлено закономірності змін барвних речовин і аскорбінової кислоти при мікрохвильовій НВЧ - обробці і бланшуванні столового буряка. Показано, що використання мікрохвильової НВЧ - обробки перед сушінням дає можливість підвищити якість одержуваних порошкоподібних барвників - БАД із столового буряка за рахунок миттєвої рівномірної теплової і більш короткочасної обробки продукту, чим при бланшуванні, що приводить до більш високого зберігання БАР. Так, втрати барвних речовин при НВЧ - обробці столового буряка в 5 разів менше в порівнянні з бланшуванням і складають відповідно 10...12 % і 50...55 %, втрати аскорбінової кислоти менше в 2 рази і складають відповідно 20...22 % і 40...45%.

3. Показано, що використання вакуумного сушіння (ВС) дає можливість зберегти біологічно активні речовини столового буряка (аскорбінову кислоту, низькомолекулярні фенольні сполуки) на 78...80 %, застосування сублімаційного вакуумного сушіння (СС) - на 98,2...99,8 %. Вивчення трьохмірних спектрів флуоресценції (з максимумами для барвних речовин, антоціанів і лейкоантоціанів, катехінів, флавонолів, флавонів, каротиноїдів) екстрактів зі шматочків столового буряка, висушених за допомогою ВС і СС показало, що форма спектрів у них однакова, а інтенсивність спектрів трохи вище в буряку СС.

4. Спектральний аналіз показав не тільки характер залежності впливу ВС і СС на хімічний склад і будову молекул столового буряка і виявив, що вони за зазначеними показниками практично однакові, але і показав, що при ВС відбувається зменшення ненасичених речовин, таких як фенольні сполуки, каротиноїди (зменшення груп СН₃), ароматичні речовини ізопренової природи (зменшення СН^- і СН₃ груп) і збільшення кількості ОН^- груп, що, очевидно, пов'язано з тим, що при вакуумному сушінні частина цукрів і фенольних сполук переходить зі зв'язаного стану у вільний, а збільшення кількості карбоксильних груп свідчить, очевидно, про те, що при ВС частина сахарози розкладається на фруктозу і глюкозу.

5. Комплексними дослідженнями встановлені закономірності змін барвних речовин, фенольних сполук, аскорбінової кислоти при “тонкому” подрібненні (без застосування холоду) і кріогенному подрібненні до розміру часток 5...30 мкм висушеного за допомогою ВС столового буряка. Встановлено, що якість порошків, подрібнених без застосування холоду і кріогенного подрібнення практично однакова. Встановлено, що як у першому, так і в другому випадку відбувається додаткове збільшення концентрації низькомолекулярних біологічно активних речовин (відповідно на 15...235 % і 25...250 %) стосовно вихідної сировини. Це пов'язано з тим, що при “тонкому” подрібненні відбувається істотна деструкція рослинної тканини, руйнування клітин і збільшення активної поверхні продукту, що призводить до більш повного вилучення БАР, що підтверджено спектральними характеристиками.

6. Дослідженнями на клітинному рівні показано, що при “тонкому” подрібненні практично всі клітини столового буряка ушкоджені і спостерігається, як часткова деформація клітин, так і істотні ушкодження і руйнування клітин і вихід з них складових цитоплазми.

7. Вивчено товарознавчі характеристики нових БАД із столового буряка при розробці технології отримання дрібнодисперсних порошкоподібних барвників - БАД із нього, що забезпечує не тільки збереження барвних речовин і інших БАР, але і дозволяє одержати “збагачений” у порівнянні з вихідною сировиною продукт. Від традиційних технологій одержання порошків вона відрізняється використанням мікрохвильової НВЧ - обробки вихідної сировини (замість бланшування), вакуумного сушіння і дрібнодисперсного подрібнення (без застосування холоду) до розміру часток 5...30 мкм. Показано, що вони містять високу кількість барвних речовин від 1,5 до 3,7%, а також інших низькомолекулярних БАР (фенольних сполук, аскорбінової кислоти та ін.).

8. Науково обґрунтовані і розроблені рецептури нових жировмісних кондитерських виробів (кремів) з використанням дрібнодисперсного барвника і фітодобавок з імпортних натуральних прянощів (кориці, кардамону, помаранчевої кірки, калгану) у формі екстрактів. Вивчені їх антиоксидантні й антибактеріальні властивості на тест-об'єктах. Показано, що нові креми відрізняються високим вмістом БАР (ароматичних речовин, фенольних сполук, дубильних речовин та ін.) і підвищеним терміном під час зберігання (у 2 рази вище контролю). Встановлено, що накопичення перекисів, гідроперекисів і вільних жирних кислот у кремах у процесі зберігання протягом 40 діб зменшується в 2 рази, ніж у контрольному зразку.

9. Розроблено три рецептури вітамінізованих порошкоподібних сумішей для молочних коктейлів на основі дрібнодисперсного порошкоподібного барвника із столового буряка і порошкоподібних фітодобавок з натуральних прянощів. Показано, що нові продукти відрізняються високим вмістом БАР (аскорбінової кислоти, фенольних сполук, незамінних амінокислот, повноцінного білка і т.п.), мають потенційну імуномодулюючу дію.

10. Розроблена і затверджена нормативна документація на “Барвник-наповнювач порошкоподібний із столового буряка” (ТУУ 15.3.-01 566330- 142-2003). Проведена апробація нових технологій у виробничих умовах у НВФ “ФІПАР”, НВФ “РАМОН”, ЗАТ “ФІТОРІЯ” (м. Харків). Економічний ефект від впровадження 1 т дрібнодисперсного порошкоподібного барвника - БАД із столового буряка складає 4,22 тис. грн, 1 т. крему “Розалін” на його основі - 2,63 тис. грн., порошкоподібного молочного коктейлю “Багатир” - 3,3 тис. грн. (у цінах на 05.09.2003).

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Товароведение и переработка лекарственно-технического растительного сырья в БАД: Учебное пособие / Р.Ю. Павлюк, В.В. Погарская, В.В. Яницкий, Сати Ясин Ахмед Аль Далаин. - Харьков; Киев: ХДУХТ. - 2003. - 306 с.

Здобувач займався збиранням матеріалів, які стосуються класифікації та характеристики натуральних прянощів, в тому числі імпортних, які використовують в харчовій промисловості.

2. Павлюк Р.Ю., Саті Ясін Ахмед Аль Далаін, Соколова Л.М., Федорова С.С. Вплив різних видів подрібнення на якість біологічно активних добавок - барвників-наповнювачів із столового буряку // Зб. наук. пр. Українського державного університету харчових технологій. - К.: УДУХТ, 2001. - №10. - Ч.1. - С.42-43.

Здобувач визначив якість біологічно активних добавок - барвників-наповню-вачів із столового буряка, отриманих з використанням різних видів подрібнення.

3. Павлюк Р.Ю., Сати Ясин Ахмед Аль Далаин, Соколова Л.М., Федорова С.С. Новые биологически активные добавки - красители - наполнители из столовой свеклы // Прогресивні ресурсозберігаючі технології та їх економічне обґрунтування у підприємствах харчування. Економічні проблеми торгівлі: Зб. наук. пр. - Харків: ХДАТОХ, 2001. -Ч.1. - С. 52-56.

Здобувачем проведені експериментальні досліди при визначенні впливу різних видів сушіння та подрібнення на біологічно активні речовини при розробці технології порошкоподібних БАД із столового буряка.

4. Павлюк Р.Ю., Яницкий В.В., Сати Ясин Ахмед Аль Далаин, Федорова С.С., Соколова Л.М., Максимова Н.Ф. Влияние тонкого измельчения и СВЧ-обработки на формирование качества биологически активных добавок - красителей-наполнителей из столовой свеклы // Зб. наук. пр. Одеської державної академії харчових технологій.- Одеса: ОДАХТ, 2002. - №23. - С. 266-270.

Здобувачем проведені дослідження хімічними та спектроскопічними методами впливу тонкого подрібнення та НВЧ - обробки на формування якості БАД із столового буряка.

5. Павлюк Р.Ю., Саті Ясін Ахмед Аль Далаін, Яницький В.В., Федоро- ва С.С., Максимова Н.П. Розробка технології порошкоподібних біологічно активних добавок - барвників-наповнювачів із столового буряка // Прогресивні ресурсозберігаючі технології та їх економічне обґрунтування у підприємствах харчування. Економічні проблеми торгівлі: Зб. наук. пр.-Харків: ХДУХТ, 2002.-Ч.1.-С. 50-55.

Здобувачем вивчений хімічний склад, вміст БАР та технологічні характеристики порошкоподібних БАД із столового буряка.

6. Павлюк Р.Ю., Яницкий В.В., Сати Ясин Ахмед Аль Далаин, Федорова С.С., Максимова Н.Ф. Изучение антибактериальных и антиоксидантных свойств БАД из импортных пряностей и их использование при изготовлении кремов // Прогресивні ресурсозберігаючі технології та їх економічне обґрунтування у підприємствах харчування. Економічні проблеми торгівлі: Зб. наук. пр. - Харків: ХДУХТ, 2003. -Ч.1. - С. 95-102.

Здобувач брав участь у визначенні антибактеріальних та антиоксидантних властивостей фітодобавок із імпортних натуральних прянощів, розробив рецептури кремів, отриманих з їх використанням, вивчив термін зберігання нових кремів.

7. Павлюк Р.Ю., Саті Ясін Ахмед Аль Далаін. Порівняльні дослідження впливу кріогенного подрібнення і подрібнення в кульовому млині на якість барвників із столового буряку // Тези доповідей Міжнар. наук. конф. молодих вчених, аспірантів і студентів “Сучасні методи створення нових технологій та обладнання в харчовій промисловості”. - К.: НУХТ. 2002. - Ч.ІІ. - С. 129.

Здобувач брав участь у визначенні впливу кріогенного подрібнення та подрібнення у кульовому млині на якість барвників із столового буряка.

8. Павлюк Р.Ю., Яницкий В.В., Сати Ясин Ахмед Аль Далаин, Соколова Л.М., Максимова Н.Ф., Федорова С.С. Влияние процессов механоактивации на качество порошкообразных БАД - красителей-наполнителей из столовой свеклы // Тези доповідей Міжнар. наук.-метод. конф., присвяченої 35-річчю академії “Стратегічні напрямки розвитку підприємств харчових виробництв і торгівлі”. - Харків: ХДУХТ. - 2002. - С. 70-73.

Здобувачем вивчено вплив процесів механоактивації на якість біологічно активних добавок із столового буряка при розробці технології їх виробництва.

9. Павлюк Р.Ю., Яницький В.В., Саті Ясін Ахмед Аль Далаін, Федоро- ва С.С., Соколова Л.М. Спектроскопічні дослідження впливу подрібнення під час отримання нових барвників-наповнювачів із столового буряка // Тези доповідей міжнар. наук.-метод. конф. присвяченої 65-річчю з дня народження д.т.н., проф., члена-кореспондента ВАСГНІЛ Бєляєва М.І. “Управлінські та технологічні аспекти розвитку підприємств харчування та торгівлі”.-Харків: ХДУХТ. - 2003. - С.160-163.

Здобувач приймав участь у проведенні спектроскопічних досліджень впливу подрібнення під час отримання нових барвників - наповнювачів із столового буряка.

10. Павлюк Р.Ю., Яницкий В.В., Сати Ясин Ахмед Аль Далаин, Федорова С.С. Новая технология порошкообразной БАД - красителя-наполнителя из столовой свеклы // Тези доповідей ІІІ Міжнар. наук.-практ. конф. “Наука і соціальні проблеми суспільства: медицина, фармація, біотехнологія”.-Харків: НФаУ.-Ч.ІІ.-2003.-С.276.

АНОТАЦІЯ

Саті Я. А. Аль Далаін. Формування якості дрібнодисперсних порошкоподібних барвників - БАД із столового буряка та їх використання в продуктах харчування. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.15 - товарознавство харчових продуктів. - Харківський державний університет харчування та торгівлі Міністерства освіти і науки України, Харків, 2004.

Дисертація присвячена науковому обґрунтуванню формування споживчих властивостей нових барвників - біологічно активних добавок із столового буряка в вигляді дрібнодисперсного порошку, показано можливість та доцільність використання вакуумного сушіння, мікрохвильової НВЧ-обробки та “тонкого” подрібнення (без застосування холоду), яке призводить до ефекту “збагачення” кінцевого продукту, а також розробці на його основі разом з фітодобавками із імпортних натуральних прянощів (кориці, кардамону, померанцевої кірки, калгану) нових жировмісних кондитерських виробів та сумішей для молочних коктейлів з потенційною імуномодулюючою дією.

Виявлена висока антибактеріальна та антиоксидантна активність фітодобавок із імпортних натуральних прянощів, яка в 2,0...2,5 рази перевищує класичний антиоксидант б-токоферол та виявлена її пряма залежність від вмісту БАР.

Розроблено новий дрібнодисперсний барвник - БАД із столового буряка з високим вмістом барвних речовин та інших БАР і на його основі разом з фітодобавками із прянощів рецептури жировмісних кондитерських виробів, що дозволяє збільшити їх термін зберігання в 2 рази (в порівнянні з традиційними). Розроблено також рецептури вітамінізованих порошкоподібних сумішей для молочних коктейлів з потенційною імуномодулюючою дією.

Ключові слова: дрібнодисперсні порошки, барвники, столовий буряк, БАД, товарознавча характеристика, імпортні прянощі.

Сати Я. А. Аль Далаин Формирование качества мелкодисперсных порошкообразных красителей - БАД из столовой свеклы и их использование в продуктах питания. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.15 - товароведение пищевых продуктов. - Харьковский государственный университет питания и торговли Министерства образования и науки Украины, Харьков, 2004.

Диссертация посвящена научному обоснованию формирования потребительских свойств новых красителей - биологически активных добавок из столовой свеклы в виде мелкодисперсного порошка, показана возможность и целесообразность использования вакуумной сушки, микроволновой СВЧ- обработки и “тонкого” измельчения (без применения холода), которое приводит к эффекту “обогащения” конечного продукта, а также разработке на его основе совместно с фитодобавками из импортных натуральных пряностей (корицы, кардамоны, померанцевой корки, калгана) новых жиросодержащих кондитерских изделий и порошкообразных смесей для молочных коктейлей с потенциальным иммуномодулирующим действием.

Установлены закономерности изменений красящих веществ и аскорбиновой кислоты при микроволновой СВЧ - обработке и бланшировании столовой свеклы. Показано, что использование микроволновой СВЧ - обработки перед сушкой дает возможность повысить качество получаемых порошкообразных красителей - БАД из столовой свеклы за счет мгновенной равномерной тепловой и более кратковременной обработки продукта, чем при бланшировании, что приводит к более высокой сохранности БАВ. Так, потери красящих веществ при СВЧ-обработке столовой свеклы в 5 раз меньше по сравнению с бланшированием и составляют соответственно 10... 12 % и 50...55 %, потери аскорбиновой кислоты меньше в 2 раза и составляют соответственно 20...22 % и 40...45%.

Показано, что использование вакуумной сушки (ВС) дает возможность сохранить биологически активные вещества столовой свеклы (аскорбиновую кислоту, низкомолекулярные фенольные соединения) на 78...80 %, применение сублимационной вакуумной сушки (СС) - на 98,2...99,8 %. Изучение трехмерных спектров флуоресценции (с максимумами для красящих веществ, антоцианов и лейкоантоцианов, катехинов, флавонолов, флавонов, каротиноидов) экстрактов из кусочков столовой свеклы, высушенных при помощи ВС и СС показало, что форма спектров у них одинакова, а интенсивность спектров несколько выше у свеклы СС.

Комплексными исследованиями (на молекулярном и клеточном уровне) установлены закономерности изменения красящих веществ, фенольных соединений, аскорбиновой кислоты при “тонком” измельчении (без применения холода) и криогенном измельчении до размера частиц 5...30 мкм высушенной при помощи ВС столовой свеклы. Установлено, что качество порошков, измельченных без применения холода и криогенном измельчении практически одинаково. Установлено, что и в первом, и во втором случае происходит дополнительное увеличение концентрации низкомолекулярных биологически активных веществ (соответственно на 15... 235 % и 25...250 %) по отношению к исходному сырью. Это связано с тем, что при “тонком” измельчении происходит существенная деструкция растительной ткани, разрушение клеток и увеличение активной поверхности продукта. Это приводит к более полному извлечению БАВ, что подтверждено спектральными характеристиками и исследованиями на клеточном уровнеи.

Научно обоснована и разработана новая технология мелкодисперсных порошкообразных красителей - БАД из столовой свеклы, которая обеспечивает не только сохранность красящих веществ и других БАВ, но и позволяет получить “обогащенный” в сравнении с исходным сырьем продукт. От традиционных технологий получения порошков она отличается использованием микроволновой СВЧ - обработки исходного сырья (вместо бланширования), вакуумной сушки и мелкодисперсного измельчения (без применения холода) до размера частиц 5... 30 мкм. Изучены товароведные характеристики новых БАД из столовой свеклы. Показано, что они содержат высокое количество красящих веществ от 1,5 до 3,7%, а также других низкомолекулярных БАВ.

Выявлено высокое антиоксидантное и антибактериальное действие фитодобавок из натуральных пряностей. На основе БАД из столовой свеклы и натуральных пряностей разработаны новые жиросодержащие кондитерские изделия и порошкообразные смеси для молочных коктейлей с потенциальным иммуномодулирующим действием.

Разработана и утверждена нормативная документация на “Краситель-наполнитель порошкообразный из столовой свеклы” (ТУУ 15.3.-01 566330- 142-2003). Проведена апробация новой технологии в производственных условиях в НПФ “ФИПАР”, НПФ “РАМОН”, ЗАО “ФИТОРИЯ” (г. Харьков).

Экономический эффект на 1 т продукции от внедрения мелкодисперсного порошкообразного красителя - БАД из столовой свеклы составит 4,22 тыс. грн, 1 т. крема “Розалин” на его основе - 2,63 тыс. грн., порошкообразного молочного коктейля “Богатырь” - 3,3 тыс. грн. (в ценах на 05.09.2003).

Ключевые слова: мелкодисперсные порошки, красители, столовая свекла, БАД, товароведная характеристика, импортные пряности.

Sati Yaseen Ahmed Al-Dalin. Forming of the quality for fine-grained powder-like colouring agents-BAS (biologically active supplements) from beetroot and their use in food products. - Manuscript.

Thesis for competition of candidate of technical science degree by speciality 05.18.15 - Science of Food Commodities. - Kharkiv State University of Food Technology and Trade of the Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, 2004.

The thesis is devoted to scientific substantiation of forming nutritive properties of new colouring agents - biologically active supplements from beetroot in the form of fine-grained powder. The possibility and expediency of applying vacuum drying, microwave treatment and “fine” grinding (without refrigerating) which result in the effect of final product “enrichment” is demonstrated. On the basis of this powder together with imported phytosupplements from natural spices (cinnamon, cardamom and others) new fat-containing confectionary and mixtures for milk cocktails with the potential immune-modulating effect are developed.

High level of anti-bacterial and anti-oxidant activity of phytosupplements from imported natural spices is discovered. This activity exceeds classical anti-oxidant -toko-pherol 2...2,5 times and its direct dependence on content of biologically active substances.

New fine-grained colouring agent-BAS from beetroot with high content of colouring agents and other biologically active substances is developed alongside with receipts of fat-containing confectionary on its basis together with phytosupplements from spices. That allows to icrease storage terms twice (comparing to traditional ones). Also some receipts of vitaminized power-like mixtures for milk cocktails with the potential immune-modulating effect.

Key words: fine-grained powders, colouring agents, beetroot, BAS, merchandising characteristics, imported spices.

Размещено на Allbest.ru