На правах рукописи ФРАНКО Евгения Петровна РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ

На правах рукописи
ФРАНКО Евгения Петровна
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ
БЕЛКОВО-ЛИПИДНОГО ПРОДУКТА ИЗ СЕМЯН ДЫНИ И ЕГО
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В МЯСОРАСТИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЯХ
05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки
злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов,
плодоовощной продукции и виноградарства
05.18.04 – Технология мясных, молочных и рыбных
продуктов и холодильных производств
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учёной степени
кандидата технических наук
Краснодар – 2011
2
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный
технологический университет»
доктор технических наук
Научные руководители:
Касьянов Геннадий Иванович
доктор биологических наук
Назарько Марина Дмитриевна
доктор технических наук
Официальные оппоненты:
Джаруллаев Джарулла Саидович
доктор технических наук
Шипулин Валентин Иванович
ГНУ «Краснодарский НИИ хранения
Ведущая организация:
и переработки сельскохозяйственной
продукции» Россельхозакадемии
Защита диссертации состоится 12 мая 2011 г. в 13:00 на заседании
диссертационного совета Д 212.100.05 в Кубанском государственном
технологическом
университете
по
адресу:
350072,
г.
Краснодар,
ул. Московская, 2, корп. Г, ауд. Г–251
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО
Кубанского государственного технологического университета
Автореферат разослан 12 апреля 2011 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
канд. техн. наук
В.В. Гончар
3
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1.1 Актуальность темы. Проблема питания населения сегодня имеет
важное социально-экономическое значение. Одним из основных направлений
государственной политики РФ в области здорового питания является производство высококачественных пищевых продуктов с заданными химическим
составом и пищевой ценностью. Ожирение – одна из основных проблем, связанных с нерациональным питанием населения России. Вместе с тем, проблема дефицита полноценного пищевого белка также продолжает оставаться
достаточно острой. Поэтому перспективным направлением является создание
новых комбинированных изделий из растительного и мясного сырья с пониженной калорийностью при достаточной обеспеченности высококачественными белками и липидами.
Особый интерес в качестве источников растительных белков и липидов
представляют продукты переработки плодов дыни, в частности семена, районированные в Краснодарском крае. Семена дыни современных сортов недостаточно изучены как источник белков, липидов, витаминов, минеральных
веществ и других биологически активных веществ (БАВ). Они мало используются в пищевой промышленности, однако, по данным патентноинформационного поиска известно, что в семенах дыни содержится белок,
липиды и биологически активные вещества практически не уступающие белкам и липидам животного сырья.
Разработка технологии получения белково-липидного продукта из семян дыни, позволит создать мясорастительные изделия с высокой пищевой и
низкой энергетической ценностью за счёт комбинированной белковой и липидной фаз. Таким образом, получение новой растительной добавки на основе семян дыни, и её использование в мясорастительных изделиях, является
актуальной задачей.
Диссертационная работа выполнена в соответствии тематическим планом НИР кафедры технологии мясных и рыбных продуктов КубГТУ
№ 1.4.06-10 «Биохимические, физические, энергоинформационные способы
обработки сырья животного и растительного происхождения (2006-2010 гг.).
Автор выражает благодарность за консультации при выполнении биохимической части
диссертационной работы заслуженному деятелю науки и техники, д-ру техн. наук,
профессору Щербакову Владимиру Григорьевичу.
4
1.2 Цель работы. Целью работы явилась разработка технологии получения белково-липидного продукта из семян дыни для использования в мясорастительных изделиях.
1.3 Основные задачи исследований:
 исследование химического состава и показателей безопасности семян дыни сортов Колхозница74а/753 и Южанка;
 методом кластерного анализа установление достоверности признаков различий состава белков и липидов семян дыни сортов Колхозница
74а/753 и Южанка и обоснования использования белково-липидного продукта в качестве рецептурного компонента;
 разработка технологических приёмов фракционирования химического состава семян дыни с получением белково-липидного продукта и СО2экстракта;
 исследование химического состава и функционально-технологических свойств (ФТС) белково-липидного продукта (БЛП), полученного из семян дыни после СО2-обработки;
 исследование активности ингибиторов щелочных протеаз, содержащихся в БЛП;
 исследование влияния белково-липидного продукта, полученного из
семян дыни, на ФТС мясорастительных изделий и моделирование их базовых
рецептур;
 разработка рецептур мясорастительных изделий, обогащенных БЛП,
полученным из семян дыни исследуемых сортов;
 разработка технической документации на БЛП, полученный из семян дыни, и новые мясорастительные изделия;
 проведение опытно-промышленной апробации разработанной технологии мясорастительных изделий с БЛП, полученным из семян дыни, и оценка экономической эффективности их производства.
1.4 Научная новизна работы. Впервые на основании сравнительной
оценки состава семян дыни известных и современных сортов показала целесообразность их использования в качестве источника высококачественных
белков и липидов, витаминов и других БАВ. Впервые для структурной модификации белкового комплекса семян дыни применена технология сверхкритической СО2-экстракции.
Впервые определена активность ингибиторов щелочных протеаз БЛП
после СО2-обработки семян дыни. Показано, что обработка семян дыни жид-
5
ким диоксидом углерода приводит к снижению активности ингибиторов
трипсина и химотрипсина.
Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность и эффективность использования белково-липидного продукта и
СО2-экстракта, полученных из семян дыни, в технологии производства мясорастительных изделий, обладающих повышенным качеством и безопасностью.
Установлено, что введение БЛП, полученного из семян дыни, в рецептуры мясорастительных изделий повышает рН, водоудерживающую способность мясных фаршей, увеличивает выход готовой продукции, обогащает готовые продукты полиненасыщенными жирными кислотами, макро- и микроэлементами, витаминами группы В, С, РР, Е, β-каротином, что придает им
улучшенные функционально-технологические свойства.
Технологическая и техническая новизна предлагаемых решений подтверждена получением 6 патентов РФ на полезные модели.
1.5 Практическая значимость работы. В результате проведенных исследований получен новый белково-липидный продукт из семян дыни. Разработана технология переработки семян дыни и получения БЛП, а также
технология получения мясорастительных изделий с учётом особенностей
химического состава и функционально-технологических свойств БЛП, полученного из семян дыни сортов Колхозница 74а/753 и Южанка. На основе полученных результатов исследований разработаны технические условия
№ 9169-451-04801346-10 «Функциональный наполнитель»; № 9161-431048011346-10 «Вторые обеденные блюда с мясом. Мясорастительные консервы, обогащенные белково-липидным продуктом из семян дыни» и
№ 9213-433-048011346-10 «Мясорастительный паштет, обогащенный белково-липидным продуктом из семян дыни».
Технология получения СО2-экстракта апробирована и внедрена в производство на ООО «Компания Караван» и БЛП, получаемых из семян дыни,
на ООО «Комбинат детского питания».
1.6 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на VII-ой Международной научнотехнической конференции «Техника и технология пищевых производств»
(г. Могилёв, 2009г.), III Международной научно-практической конференции
«Пищевая промышленность и агропромышленный комплекс: достижения,
проблемы, перспективы (МК-62-99)» (г. Пенза, 2009 г.), Международной
6
научно-практической конференции «Олимпиада 2014: Технологические и
экологические аспекты производства продуктов здорового питания» (г.
Краснодар, 2009 г.), Международной научно-практической конференции
«Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании‘2009» (г. Одесса, 2009г.), Международной научнопрактической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные
изделия ХХI века» (г. Краснодар, 2009г.), II Всероссийской научной конференции «Научное творчество XXI века» с международным участием (г. Красноярск, 2010 г.).
1.6 Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 22 научных работы, в том числе монография, 14 статей, из них 5 статей
в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получено 6 патентов РФ на полезные
модели и свидетельство на программу для ЭВМ.
1.7 Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из
введения, аналитического обзора научно-технической и патентноинформационной литературы, методической и экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложения. Основная часть работы выполнена на 136 страницах компьютерного текста, содержит 42 таблицы и 24 рисунка. Библиографический список включает 130 источников, в
том числе 28 – иностранных авторов.
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Объекты исследований. Проведя патентно-информационные исследования, было установлено, что наиболее крупнотоннажные и обладающие высоким содержанием белков, липидов и биологически активных веществ являются семена дыни сортов Колхозница 74а/753 и Южанка, которые и были выбраны в качестве объектов исследований растительного сырья. Сорта дыни
Колхозница 74а/753 и Южанка наиболее распространены в Краснодарском
крае. Оба сорта были созданы с учётом природных и погодных условий Краснодарского края: сорт Колхозница 74а/753 – Павловской ВИР (2003 г.), сорт
Южанка (Кувшинка) создан на Кубанской опытной станции ВИР (2005 г.).
В качестве основного животного сырья использовали говядину и свинину, а также готовые изделия мясорастительный паштет «Для завтрака» и
мясорастительные консервы «Любительские».
2.2 Методы исследований. При выполнении диссертационной работы
использовали современные стандартные методы химических, биохимических, микробиологических и органолептических исследований. Определение
7
ФТС, микробиологических показателей и показателей безопасности исходного сырья, полуфабрикатов и готовых изделий проводили в соответствии с
действующими стандартами на методы определения качественных показателей пищевых продуктов.
Массовую долю белка в сырье определяли по методу Кьельдаля и в соответствии с требованиями ГОСТа 13496.4-93.
Для определения фракций белков в образцах семян дыни и мясорастительных изделий использовали прибор капиллярного электорофореза «Капель – 103Р», липидов – метод Сокслета, жирно-кислотного состава, витаминов А, D и E – метод газожидкостной хроматографии. ФТС оценивали по методу Грау и Хамма в модификации В.П. Воловинской и Б.И. Кельман. Активность протеаз оценивали по методу Ансона в модификации Плешкова
Е.П. Биологическую и пищевую ценность полученных продуктов определяли
с помощью тест-организма Tetrachimena pyriformis. Полученные результаты
исследований были математически обработаны с помощью программ MS Excel и Statistica.
Компьютерное моделирование рецептур мясорастительных изделий
проводили с использованием интегрального критерия сбалансированности по
аминокислотному составу. В качестве критерия оптимизации была выбрана
квалиметрическая мультипликаторная модель. Для нахождения частных и
обобщенного критериев моделирования использовали программу Generic 2.0.
Структурная схема исследований приведена на рисунке 1.
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Исследование химического состава и показателей безопасности
семян дыни сортов Колхозница 74а/753 и Южанка. Были проведены исследования химического состава семян дыни до СО2-обработки и после (таблица 1).
Таблица 1 – Химический состав семян дыни до- и после СО2-обработки, %
Сорт семян
Сорт семян
Колхозница 74а/753
Южанка
Показатели
до СО2после СО2до СО2после СО2обработки обработки обработки обработки
Массовая доля влаги и
14
4
14
4
летучих веществ, %
Белки (на а.с.в.)
36,9
38,9
35,2
40,0
Липиды (на а.с.в.)
22,1
28,7
28,9
33,5
Углеводы, в том числе
20,9
11,5
19,8
11,2
(на а.с.в.):
клетчатка
11,2
12,4
12,3
9,3
8
Зола (на а.с.в.)
20,1
20,9
16,3
15,3
9
Рисунок 1 – Структурная схема исследований
В дальнейшем были проведены исследования показателей безопасности семян дыни сортов Колхозница 74а/753 и Южанка до СО2-обработки.
Превышений норм показателей безопасности не установлено, что
определило пригодность семян дыни сортов Колхозница 74а/753 и Южанка
для использования в качестве пищевых компонентов в мясорастительных изделиях.
Впервые был изучен аминокислотный состав белка и жирно-кислотный
состав липидов семян дыни сортов Колхозница 74а/753 и Южанка.
Для установления достоверности признаков различий и обоснования
использования БЛП в качестве рецептурного компонента в мясорастительных изделиях была проведена математическая обработка результатов исследования аминокислотного состава белков семян дыни методом кластерного
анализа.
Результат кластеризации содержания аминокислот белков по их содержанию в смеси БЛП, полученного из семян дыни, представлен на рисунке 2.
Рисунок 2 – Результат кластеризации содержания аминокислот белков по их
содержанию в смеси БЛП, полученного из семян дыни
10
Анализируя полученные данные, были выделены 4 кластера (группы)
аминокислот. В первый вошли (нумерация справа налево): аргинин, треонин,
α – аланин, гистидин, аспарагиновая кислота, метионин; во второй – глютамин; в третий – лизин, цистин, тирозин, β – фенилаланин, триптофан; в четвертый – лейцин, пролин, валин, глицин, изолейцин, серин.
Сравнение кластеров с использованием однофакторного дисперсионного анализа показало, что различия между ними не только статистически достоверны, но и весьма велики. Доля факторной изменчивости составила
94,7%. Результаты анализа представлены в таблице 2.
Характер межкластерных различий иллюстрирует множественный ранговый тест средних значений содержания аминокислот белков в семенах дыни сортов Колхозница 74а/753 и Южанка из разных кластеров (таблица 3).
Видно, что наименьшим содержанием характеризуются аминокислоты
из кластера 3 (0,65%), далее следует кластеры 4 (8,98%), 1(20,71%) и 2 (41,12%).
По той же схеме был проведен кластерный анализ содержания жирных
кислот липидов в семенах дыни исследуемых сортов. Результат кластеризации жирных кислот липидов по их содержанию в смеси БЛП, полученных из
семян дыни, приведен на рисунке 3.
Таблица 2 – Результаты однофакторного дисперсионного анализа
содержания аминокислот белков в семенах дыни сортов
Колхозница 74а/753 и Южанка
Изменчивость SS
df
mS
F
σ2
pin
Общая
Факторная
2114,37
1999,42
17
3
666,47
Остаточная
114,94
14
8,21
81,17
154,49
146,28
100
94,69
8,21
5,31
где SS- сумма квадратов; df – число степеней; mS – средний квадрат; F - критерий
Фишера; σ2 – дисперсия; pin – доля факторной изменчивости в общей.
Таблица 3 – Множественный ранговый тест средних значений содержания
аминокислот белков в семенах дыни сортов Колхозница 74а/753
и Южанка из разных кластеров, мг/100г белка
Кластер
Среднее значеРанговый тест средних значений
ние содержания
содержания
аминокислот
****
3
0,65
****
4
8,98
****
1
20,71
****
2
41,12
11
Примечание. Расположение звездочек на разных вертикалях указывает на
достоверность различий средних значений содержания аминокислот
Анализируя полученные данные, были выделены 2 кластера жирных
кислот. В первый из них вошли: миристиновая, эйкозодиеновая, пальмитолеиновая, линолевая, эйкозеновая, арахиновая, лигноцериновая, селахолевая,
бегеновая; во второй – пальмитиновая, стеариновая, олеиновая, линолевая.
Сравнение средних значений содержания жирных кислот в разных кластерах с использованием критерия Стьюдента установило статистически достоверные различия (t=3,06; р<0,05). Одновыборочный t-критерий применяется для проверки гипотезы об отличии среднего значения Мх от некоторого
известного значения A, σ – стандартное отклонение, N – размер выборки.
| Mx  A |
/ N
df – это количество степеней свободы – размер выборки минус единица:
df  N  1
t 
(1)
(2)
Среднее значение содержания жирных кислот в кластере 1 составило
0,14%, в кластере 2 – 24,69%.
6
5
4
3
Linkage Distance
2
1
0
миристиновая
эйкозодиеновая
пальмитолеиновая
линоленовая
эйкозеновая
арахиновая
лигноцериновая
селахолевая
бегеновая
пальмитиновая
стеариновая
олеиновая
линолевая
Рисунок 3 – Результат кластеризации жирных кислот липидов по их
содержанию в смеси БЛП, полученного из семян дыни
12
Результаты кластеризации как аминокислотного, так и жирнокислотного состава имеют характерный вид, присущий только семенам дыни
и отличающийся от продуктов переработки других семян бахчевых культур.
Данный анализ позволил точно идентифицировать сортовую принадлежность
семян дыни, а также рекомендовать смесь БЛП как компонент для дальнейшего использования в мясорастительных изделиях.
3.2 Разработка технологических приёмов фракционирования
химического состава семян дыни с получением белково-липидного продукта. Было разработано несколько вариантов технологических схем по переработке семян дыни. На рисунке 4 приведена схема переработки и фракционного химического состава семян дыни.
Рисунок 4 – Схема переработки и фракционного состава семян дыни
13
На рисунке 5 представлена технологическая линия получения белковолипидного продукта из семян дыни для обогащения мясного сырья.
Рисунок 5 – Технологическая линия получения белково-липидного
продукта из семян дыни для обогащения мясного сырья
Технологическая линия, представленная на рисунке 5, состоит из моечной машины 1, инспекционного транспортёра 2, элеватора 3, машины для
резки дыни на части и для отделения семян 4, вакуумной ИК-сушилки для
семян 5, измельчителя-лепесткователя 6, сверхкритического экстрактора 7,
смесителя-экстрактора 8, вакуумной ИК-сушилки 9, формовочно-фасовочной
машины 10. Фасовка изделий производится в биоразлагаемую упаковку.
Схема экспериментального стенда получения БЛП и СО2-экстракта из
семян дыни представлена на рисунке 6.
1- бункер, 2 – инспекционный транспортёр, 3 – дробилка, 4 – экструдер,
5 – сетчатые кассеты, 6 – конденсатор, 7 – сборник жидкого СО2,
8 - экстракторы, 9 – баллон с СО2, 10 – транспортёр, 11 – коллоидная
мельница, 12 – испаритель, 13 – сборник СО2 -экстракта.
14
Рисунок 6 – Схема экспериментального получения БЛП и СО2-экстракта из
семян дыни
Особенностью данных технологических линий является вакуумная ИКсушилка, измельчитель и сверхкритический экстрактор, позволяющие повысить извлечение нативного белково-липидного продукта.
Технологическим результатом является получение БЛП и СО2-экстракта
с целью дальнейшего использования в пищевых изделиях.
3.3 Исследование химического состава и ФТС БЛП, полученного из
семян дыни после СО2-обработки. Исследование физико-химических
свойств белково-липидного продукта из семян дыни показало, что в продукте
содержится 40% белковой и 30% липидной частей.
Результаты исследований химического состава БЛП из семян дыни после СО2 – обработки приведены в таблице 4.
Таблица 4 – Химический состав семян дыни после СО2-экстракции
Сорт
Наименование
Сорт Южанка
Колхозница 74а/753
показателя
1
2
3
Аминокислотный состав
белка, мг на 100 г:
аргинин
76,81
69,22
лизин
0,15
0
тирозин
3,95
0
β-фенилаланин
3,06
0
гистидин
53,95
0,42
лейцин
34,07
24,69
изолейцин
11,56
19,52
метионин
46,33
58,07
валин
27,75
12,02
пролин
38,02
42,07
треонин
66,13
51,17
триптофан
2,58
0
серин
21,94
29,79
α-аланин
68,09
47,64
глицин
28,33
49,35
глютамин
123,36
154,73
аспарагиновая кислота
61,43
81,70
цистин
0
0,77
Жирно-кислотный состав
липидов, % к сумме
жирных кислот
15
миристиновая
пальмитиновая
пальмитолеиновая
1
стеариновая
олеиновая
линолевая
линоленовая
арахиновая
эйкозеновая
эйкозодиеновая
бегеновая
лигноцериновая
селахолевая
Витамины, мг/100г продукта:
пиридоксин (В6)
рибофлавин (В2)
тиамин (В1)
α-токоферол
β-каротин
Макроэлементы, мг/100г
калий
кальций
магний
натрий
фосфор
Микроэлементы, мкг/100г
железо
марганец
медь
цинк
0,02
9,57
0,01
2
3,69
24,97
60,53
0,16
0,17
0,15
0,03
0,44
0,18
0,09
0,03
8,23
0,01
3
5,45
30,11
59,01
0,26
0,20
0,21
0
0
0
0
0,68
0,40
0,33
25,86
4,01
0,73
0,38
0,29
26,41
3,87
873,23
354,36
453,96
15,08
1361,88
781,65
458,20
441,89
14,21
1325,67
7542
3245
1023
7025
6589
3567
965
6987
Анализ аминокислотного состава белков БЛП показал, что белковые
фракции содержат наиболее полный набор аминокислот, включая незаменимые, но в семенах сорта Колхозница 74а/753 лизин, сумма фенилаланина и
тирозина, триптофан, лейцин, изолейцин и валин являются лимитирующими,
а в семенах сорта Южанка – валин, лейцин и изолейцин. Исследуемые образцы отличаются высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот,
таких как линолевая и линоленовая. Это еще раз подтверждает вывод о том,
что при разработке рецептур мясорастительных изделий необходимо использовать смесь БЛП двух сортов семян дыни.
16
В БЛП, полученном из семян дыни, были определены активность щелочных протеаз, а также активность ингибиторов трипсина. Активность ингибиторов трипсина (таблица 5) и химотрипсина составила в среднем от
0,011 до 0,040 мг/г сырья.
Таблица 5 – Активность ингибиторов протеиназ в семенах дыни, мг/г
ингибитор
трипсина
До СО2-экстракции
Колхозница
Южанка
74а/753
32,6
35,8
После СО2-экстракции
Колхозница
Южанка
74а/753
12
15
Снижение активности ингибитора трипсина идет совместно с модификацией функциональных свойств запасных белков семян дыни. В результате
чего БЛП обладает хорошими ФТС, которые важны при производства мясорастительных паштетов.
Исследования токсикологической безопасности БЛП из семян дыни
двух сортов проводили методом биотестирования с помощью инфузорий Tetrahymena pyriformis. О токсикологической безопасности БЛП свидетельствовало интенсивное увеличение численности и активности инфузорий в течение 72,5 часов экспонирования образцов.
Результаты исследования физико-химических показателей СО2экстракта из смеси семян дыни приведены в таблице 6.
Таблица 6 – Показатели физико-химических свойств СО2 -экстракта из
смеси семян дыни
Показатель
Масло семян дыни
Плотность при 20оС, г/см3
Показатель преломления, n20D
Число омыления, КОН (в мг)
Кислотное число, мг КОН/г
Йодное число, г
Индекс окисленности
Содержание неомыляемых веществ, %
Содержание свободных жирных кислот, %
Суммарное содержание каротиноидов в пересчете на -каротин, мг%
Суммарное содержание токоферолов в пересчете
на -токоферол, мг%
0,92300,0002
1,45950,0100
223,03,1
0,390,01
126,02,5
5,250,08
0,650,01
0,1700,003
12,320,06
23,800,16
17
3.4 Исследование влияния белково-липидного продукта из семян
дыни на функционально-технологические свойства (ФТС) мясорастительных изделий и моделирование базовых рецептур. Для разработки рекомендаций по введению белково-липидного продукта, полученного из семян дыни, в состав мясорастительного сырья, правильного подбора компонентов рецептуры и формирования требуемых характеристик конечного продукта были определены водо- и жироудерживающие (ВУС, ЖУС), эмульгирующая способность (ЭС), пенообразующая способность (ПОС) и стойкость
пены (СП). В таблице 7 приведены функционально-технологические свойства семян дыни до СО2-экстракции и БЛП, полученного из семян дыни после СО2-обработки.
Таблица 7 – Функционально-технологические свойства семян дыни до
СО2-экстракции и БЛП, полученного из семян дыни
после СО2-обработки, %
Семена дыни
БЛП из семян
БЛП из
Семена
сорта
дыни сорта
семян дыни
Показатели
дыни сорта
Колхозница
Колхозница
сорта
Южанка
74а/753
74а/753
Южанка
Содержание
влаги
ЭС
ВУС
ЖУС
ПОС
СП
14
4
14
4
0,047
1,256
0,557
211,11
75,00
0,063
2,330
1,129
231,55
82,24
0,099
1,144
0,371
200,00
76,92
0,195
1,890
0,650
222,00
85,47
Полученные данные позволяют сделать следующее заключение, что
исследуемые белково-липидные продукты являются качественными эмульгаторами, стабилизаторами эмульсий и способны хорошо удерживать жир.
Следует отметить, что использование белка растительного происхождения
имеет ряд преимуществ перед белком животного происхождения: лучшая водо- и жироудерживающая способность, образования пены, геля, играют роль
связывающих агентов. Белковые препараты растительного происхождения
могут улучшать технологические показатели качества, заменять дефицитное,
дорогостоящее сырье и обогащать белками продукты питания.
По сравнению с семенами до обработки в БЛП было установлено: снижение влаги на 10%; увеличение выхода массовой доли белков на 2,5% и
18
уменьшение на 4,5% массовой доли липидов. Это происходит в результате
того, что при экстракции часть эфиромасличных компонентов переходит в
СО2-экстракт.
Полученный БЛП был изучен на содержание глобулино–альбуминного
комплекса и альбуминовой фракции по методике Осборна. В обезжиренном
шроте семян сорта Колхозница 74а/753 глобулино-альбуминный комплекс
составил 93,87%, альбуминовая фракция – 6,13%, а в шроте семян сорта
Южанка глобулино-альбуминный комплекс составил 91%, альбуминовая
фракция – 9 %.
СО2-экстракт из семян дыни и белково-липидный продукт, полученный
после экстракции - это два самостоятельных продукта, которые являются составной частью исходного сырья – семян дыни. С учетом того, что температура СО2-обработки была в пределах 18-22ºC, исходное сырье и готовый экстракт не претерпели никаких структурных химических изменений. Микробиологические исследования установили стерильность полученного СО2-экстракта из семян
дыни и снижение обсемененности БЛП по сравнению с начальной обсемененностью семян дыни. Поэтому оба эти продукта могут применяться с одинаковой пользой, либо дополнять друг друга при конструировании продуктов
длительного хранения.
3.5 Исследование влияния белково-липидного продукта, полученного из семян дыни, на функционально-технологические свойства мясорастительных изделий. В результате того, что белок из смеси семян дыни
содержит в своем составе незаменимые аминокислоты, а в состав липидов
семян дыни входит 60% ПНЖК, следовательно, добавление БЛП из семян дыни
позволяет обогатить пищевые продукты незаменимыми аминокислотами и
ПНЖК растительного происхождения, снизив тем самым калорийность продуктов, но пищевую ценность, оставив на том же уровне.
Результаты исследований показали также, что введение БЛП в состав
мясорастительных изделий повышает величину pH на 0,05–0,25; оказывает положительное влияние на водоудерживающую способность фарша на 1 – 7%.
3.6 Разработка рецептур мясорастительных изделий, обогащенных
БЛП из семян дыни исследуемых сортов. В результате проведенных исследований была разработана технология получения изделий, обогащенных
белково-липидным продуктом. Особенностью технологии является введение
растительного продукта из семян дыни, полученного методом СО2-
19
экстракции, замена части мясного сырья растительным для снижения калорийности продуктов и улучшение функционально-технологических свойств.
С помощью компьютерного моделирования были разработаны рецептуры мясорастительного паштета и мясорастительных консервов. В таблице
8 приведена рецептура мясорастительных консервов, обогащенных БЛП, в
таблице 9 – мясорастительного паштета, обогащенного БЛП.
Таблица 8– Рецептура мясорастительных консервов, обогащенных БЛП
Норма расхода на 100 кг сырья
Ингредиенты
контроль
мясорастительные
консервы, обогащенные БЛП
Говядина, кг
54,5
52,5
Мозги, кг
25,2
22,0
Белково-липидный продукт из
семян дыни, кг
0
10,0
Жир свиной топлёный, кг
17,00
12,07
Лук репчатый, кг
1,7
1,7
Соль поваренная, кг
1,6
1,5
СО2-экстракты, г
0,23
Таблица 9 – Рецептура мясорастительного паштета, обогащенного БЛП
Норма расхода на 100 кг сырья
Ингредиенты
мясорастительный паштет,
контроль
обогащенный БЛП
Говядина, кг
52
45,5
Свинина, кг
25
22,5
Крахмал картофельный, кг
3
1,5
Белково-липидный продукт из
10
семян дыни, кг
Вода, л
15,70
15,79
Соль поваренная, кг
2,5
2,5
Сахар-песок, кг
1,55
1,36
СО2-экстракты, г
0,6
Чеснок, кг
0,25
0,25
Таблица 10– Энергетическая и биологическая ценность полученных
изделий, обогащенных белково-липидным продуктом
Значение показателя
мясорастимясорастительНаименование
тельные
ный паштет,
показателя
контроль
контроль
консервы,
обогащенный
обогащенБЛП
ные БЛП
Массовая доля в
готовой продукции,
20
%:
66,5
67,3
67,8
58,2
влаги
13,02
13,57
10,95
12,72
белков
13,32
11,67
3,26
3,33
липидов
Энергетическая
182,55
172,20
254,99
135,53
ценность, ккал
Биологическая
87,86
85,75
90,45
75,96
ценность, %
Особенностью разработанных рецептур является сочетание традиционного растительного сырья с БЛП, полученного после СО2-обработки из семян
дыни сортов Колхозница 74а/753 и Южанка.
В таблице 10 приведена энергетическая и биологическая ценность, полученных изделий, обогащенных белково-липидным продуктом.
3.7 Разработка технической документации и расчёт годовой экономической
эффективности от производства БЛП, мясорастительных изделий, обогащенных
белково-липидным продуктом. На основании проведенных исследований была разработана и утверждена техническая документация на новый растительный
продукт из семян дыни — Функциональная добавка (ТУ 9169-451-04801346-10).
Вторые обеденные блюда с мясом. Мясорастительные консервы, обогащенные белково-липидным продуктом из семян дыни (ТУ 9161–431-04801134610) и Мясорастительный паштет (ТУ 9213–433-048011346-10).
Годовой экономический эффект от производства БЛП (10 т/год) составит 164,6 тыс. руб.; от производства всей продукции: БЛП; мясорастительных изделий, обогащенных БЛП (1000 т/год)– 24019,4 тыс. руб.
ВЫВОДЫ
Выполнен комплекс экспериментальных исследований, в результате
которых разработана инновационная технология получения белковолипидного продукта из семян дыни для обогащения мясорастительных изделий.
1. Исследован химический состав и показатели безопасности семян
дыни сортов Колхозница 74а/753 и Южанка. Опытным путём было установлено, что содержание воды после СО2-экстракции в семенах сорта Южанка
снизилось на 10% и в семенах сорта Колхозница 74а/753 – на 10%. Содержание выхода белка в обоих сортах после СО2-обработки увеличилось и составило в среднем 40%, липидов – в семенах дыни сорта Колхозница 74а/753
равно
28,7 %, а в семенах дыни сорта Южанка- 33,5%. Превышений норм
показателей безопасности не установлено.
2. Статистические данные, полученные с помощью кластерного анализа, по аминокислотному и жирно-кислотному составу подтверждают целесо-
21
образность использования смеси БЛП из двух исследуемых сортов с целью
обогащения мясорастительных изделий наиболее полным набором этих веществ, так как в этом случае один сорт восполняет недостаток другого либо
в аминокислотах, либо в жирных кислотах.
3. Разработаны технологические приёмы фракционирования химического состава переработки семян дыни с получением БЛП. Разработано несколько вариантов технологии получения СО2-экстракта и БЛП из семян дыни сортов Колхозница 74а/753 и Южанка.
4. Исследован химический состав БЛП из семян дыни сортов Колхозница 74а/753 и Южанка. Данные показали, что в смеси БЛП содержится 40%
белковой и 30% липидной частей. Анализ аминокислотного состава белков
смеси семян дыни двух сортов показал, что белковые фракции содержат все
незаменимые аминокислоты. Исследуемые образцы отличаются высоким содержанием ПНЖК липидов – линолевой и линоленовой 60% от суммы жирных
кислот. В результате изучения ФТС БЛП установлено, что по массовой доле
белков семена дыни не уступают белковым добавкам растительного происхождения, традиционно используемым при производстве мясорастительных
изделий. Массовая доля водосолерастворимых фракций белков семян дыни
Колхозница 74а/753 (93,87%) и Южанка (91,00%) характеризуют исследуемые образцы как высокофункциональные компоненты, которые совместно с
белками мяса могут стабилизировать белковую матрицу мясных систем.
5. Исследована активность щелочных протеаз. Определена активность
ингибиторов трипсина и химотрипсина семян дыни двух сортов, составляющая в среднем от 0,01 до 0,04 мг/г сырья, что приводит к улучшению функционально-технологических свойств изделий, которые важны при производстве мясорастительных изделий.
6. Исследовано влияние белково-липидного продукта, полученного из
семян дыни, на ФТС свойства мясорастительных изделий. Результаты исследований показали, что введение БЛП в состав мясорастительных изделий повышает величину pH 0,05-0,25; улучшается водоудерживающая способность
(увеличивается на 1– 7%).
7. Разработаны рецептуры мясорастительных изделий, обогащенных
белково-липидным продуктом, полученного из семян дыни исследованных сортов.
8. Разработана техническая документация на новый растительный
продукт из семян дыни — Функциональная добавка (ТУ 9169-451-0480134610), вторые обеденные блюда с мясом. Мясорастительные консервы, обога-
22
щенные белково-липидным продуктом из семян дыни (ТУ 9161–431048011346-10) и Мясорастительный паштет, обогащенный белковолипидным продуктом из семян дыни (ТУ 9213–433-048011346-10).
Годовой экономический эффект от производства БЛП (100 т/год) составит 1645,6 тыс.руб.; от производства всей продукции: БЛП; мясорастительных изделий, обогащенных БЛП (1000т/год)– 24019,4 тыс. руб.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
1. Касьянов Г.И. Технология переработки плодов и семян бахчевых
культур Монография / Г.И. Касьянов, В.В. Деревенко, Е.П. Франко. – Краснодар: Экоинвест, 2010. 148 с.
2. Франко Е.П. Растительные белки семян дыни как основа для получения мясных паштетов // Известия вузов. Пищевая технология, 2010. № 1.
С. 115 – 116.
3. Франко Е.П. СО2-экстракция семян дыни / Е.П. Франко, Г.И. Касьянов // Известия вузов. Пищевая технология, 2010. № 2 – 3. С. 121.
4. Франко Е.П. Особенности переработки мякоти и семян дыни
/ Е.П. Франко, Г.И. Касьянов // Известия вузов. Пищевая технология, 2010.
№ 4. С. 26 – 28.
5. Франко Е.П. Технология переработки дынного сырья / Е.П. Франко,
М.Д. Назарько, Г.И. Касьянов // Известия вузов. Пищевая технология, 2010.
№ 5 – 6. С. 109 – 110.
6. Щербаков В.Г. Перспективы создания биоразрушаемой упаковки из
природных полимеров / В.Г. Щербаков, Г.И. Касьянов, М.Д. Назарько, Е.П.
Франко // Пищевая наука и технология. 2010. № 2(11). С. 95 – 96.
7. Франко Е.П. Сравнительный анализ химического состава семян
двух сортов дыни // Сб. матер. VII межд. науч.-технич. конф. «Техника и технология пищевых производств». Могилёв, 2009. ч. 1. С. 42.
8. Татарова Н.К. Оценка биологической безопасности пищевых продуктов биотест-культурами простейших / Н.К. Татарова, Е.П.Франко, С.А.
Дмитренко // Сб. матер. III межд. науч.-практич. конф. «Пищевая промышленность и агропромышленный комплекс: достижения, проблемы, перспективы». Пенза, 2009. С. 97 – 100.
9. Франко Е.П. Технология получения биоразрушаемых и бактерицидных упаковочных материалов / Е.П.Франко, Г.И. Касьянов, М.Д. Назарько,
В.Г. Щербаков// Сб. матер. междунар. науч.-практич.конф. «Инновационные
процессы в развитии современного общества». Омск, 2010. С.321–323.
23
10. Франко Е.П. Применение растительного сырья для функционального питания // Сб. матер. межд. науч.-практич. конф. «Функциональные продукты питания: ресурсосберегающие технологии переработки сельскохозяйственного сырья, гигиенические аспекты и безопасность». Краснодар:
КубГАУ, 2009. С. 173–175.
11. Франко Е.П. Белки семян как основа для получения мясных паштетов / Е.П. Франко, Г.И. Касьянов, В.Г. Щербаков // Сб. науч. трудов по матер.
межд. науч.-практич. конф. «Современные проблемы и пути их решения в
науке, транспорте, производстве и образовании٬ 2009». Одесса, 2009. т. 4.
С. 55–57.
12. Касьянов Г.И. Экологически безопасные способы хранения овощей /
Г.И. Касьянов, А.В. Маркелов, М.Д. Назарько, Е.П. Франко // Сб. трудов
ГНУ КНИИХП «Технологии хранения и переработки сельскохозяйственного
сырья». Краснодар: Экоинвест, 2010. С. 139–142.
13. Франко Е.П. Белково-липидный комплекс из семян дыни // Сб. трудов ГНУ КНИИХП «Технологии хранения и переработки сельскохозяйственного сырья». Краснодар: Экоинвест, 2010. С. 119 – 121.
14. Франко Е.П. Исследование белково-липидного комплекса семян
дыни / Е.П. Франко, Г.И. Касьянов, В.С. Коробицын // Сб. матер. межд.
науч.-практич. конф. «Комплексное использование биоресурсов: малоотходные технологии». Краснодар: КНИИХП, 2010. С. 197 – 200.
15. Франко Е.П. Белково-липидный комплекс из семян дыни - перспективный источник из семян дыни / Е.П. Франко, Н.А. Одинец, А.К. Ходеева //
Сб. трудов по мат. XI межд. конф. молодых учёных «Пищевые технологии и
биотехнологии». Казань, 2010. ч. 1. С. 248.
16. Патент на полезную модель № 92767. Линия получения белковоуглеводного комплекса из семян дыни для обогащения мясного сырья /
Франко Е.П., Касьянов Г.И., Панина О.Р. // Опубл. бюл. № 10 от 10.04.2010.
17. Патент на полезную модель № 93294. Установка для газожидкостной экстракции сырья / Франко Е.П., Касьянов Г.И., Коробицын В.С. //
Опубл. бюл. №12 от 27.04.2010.
18. Патент на полезную модель № 93295. Установка для газожидкостной экстракции сырья / Франко Е.П., Касьянов Г.И., Коробицын В.С. //
Опубл. бюл. №12 от 27.04.2010.
24
19. Патент на полезную модель № 93688. Ультразвуковая установка для
газожидкостной экстракции растительного и животного сырья / Франко Е.П.,
Касьянов Г.И., Коробицын В.С. // Опубл. бюл. №12 от 27.04.2010.
20. Патент на полезную модель № 94419. Технологическая линия по переработке семян дыни / Франко Е.П., Касьянов Г.И., Щербаков В.Г. // Опубл.
бюл. №15 от 27.05.2010.
21. Патент на полезную модель № 94812. Технологическая линия получения липидно-белкового комплекса из семян дыни для обогащения мясного
сырья / Франко Е.П., Касьянов Г.И., Запорожский А.А. // Опубл. бюл. №16 от
10.06.2010.
22. Свидетельство № 2010612786 об официальной регистрации программы для ЭВМ «Утилита для подготовки идентификации системных блоков (VolumReadDemonstratate)» / Г.И. Касьянов, А.С. Бородихин, М.В. Карпенко, Е.П. Франко, К.К. Мустафаева // Заявка № 2010611128. Заявл.
09.03.2010. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 23.04.2010.
Подписано в печать 11.04.2011. Печать трафаретная.
25
Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 1,35. Тираж 100 экз. Заказ № 471.
ООО «Издательский Дом-Юг»
350072, г. Краснодар, ул. Московская 2, корп. «В», оф. В-120
тел. 8-918-41-50-571
e-mail: olfomenko@yandex.ru
Сайт: http://id-yug.narod2.ru