Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Разработка биотехнологии комплексной переработки ягод красной смородины

ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Разработка биотехнологии комплексной переработки ягод красной смородины"

?га од

на правах рукописи

ПИРОГОВА ЕЛЕНА ВИКТОРОВНА

УДК 663.351:663.15(043.3)

РАЗРАБОТКА БИОТЕХНОЛОГИИ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЯГОД КРАСНОЙ СМОРОДИНЫ

Специальность 03.00.23 - Биотехнология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 1998

Работа выполнена в Московском Государственном Университете пищевых производств

Научный руководитель: Научный консультант:

Официальные оппоненты:

кандидат технических наук, доц. Осташенкова Н.В. доктор технических наук, профессор Траубенберг С.Е.

доктор технических наук, профессор Грачева И.М. кандидат технических наук, Кобелев К В.

Ведущая организация: ОАО "Колосс"

компании "Русский продукт"

Защита состоится ^С/сг/Э/тгС^ 1998 г. в 10.00 часов на заседании Диссертационного Совета К.063.51.04. Московского Государственного Университета пищевых производств по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, 11.

Просим Вас принять участие в заседании Специализированного Совета или прислать отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, по выше указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПП. Автореферат разослан "/У" 1998 года.

Ученый секретарь Специализированного Совета, кандидат технических наук

доц. Тихомирова О.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Применение методов биотехнологии позволяет решить целый ряд задач, стоящих перед пищевой промышленностью России на современном этапе. В подпрограмме "Перспективные процессы в перерабатывающих отраслях АПК" федеральной целевой научно-технической программы "Исследования и разработки науки и техники гражданского назначения" Министерства науки и технологий РФ большое внимание обращается на создание новых технологий производства пищевых продуктов, обеспечивающих здоровое и безопасное питание населения России. Среди приоритетов развития пищевой промышленности России в условиях наводнения потребительского рынка импортной продукцией особо выделяются вопросы улучшения структуры ассортимента отечественных продуктов питания и создания продуктов, обладающих необходимой пищевой и биологической ценностью, хорошим внешним видом и улучшенными вкусовыми качествами.

Одно из направлений работ по расширению ассортимента -создание новых видов изделий путем введения в состав традиционно выпускаемой продукции (хлебо-булочных и кондитерских изделий, экструдированных продуктов, пищеконцентратов и др.) ценных компонентов питания плодово-ягодного сырья (Сахаров, витаминов, органических кислот, пищевых волокон, минеральных веществ, флавоноидов и др.). Поэтому актуальной является проблема создания прогрессивных технологий переработки плодово-ягодного сырья, обеспечивающих увеличение выхода сока и рациональное использование неизбежно образующихся при этом вторичных продуктов (плодово-ягодного жома), которые составляют в среднем 25-30 % от массы перерабатываемого сырья.

Эта задача может быть решена на основе современных достижений биотехнологии, прежде всего, на основе использования продуктов микробиологического синтеза - ферментных препаратов целлюлолитического, пектолитического и гемицеллюлазного действия для направленного гидролиза некрахмалистых полисахаридов плодово-ягодного жома. Полученные гидролизаты, помимо Сахаров, будут содержать и другие ценные компоненты жома (витамины, минеральные вещества, органические кислоты, природные красители и др.), что определяет функциональные свойства гидролизатов и делает их перспективной добавкой при

£

производстве различных пищевых продуктов для повышения их качества, пищевой и биологической ценности, вкусовых достоинств и других потребительских свойств, а также для снижения в рецептурах изделий содержания сахарозы.

Из ягодного сырья большой интерес представляет красная смородина. В России площадь под этой культурой составляет 440 тыс. га, ежегодный биологический урожай достигает 250 тыс. тонн. В составе ягоды красной смородины содержатся значительные количества Сахаров (глюкоза, фруктоза, сахароза), некрахмалистых полисахаридов, в том числе пектина, органических кислот, минеральных веществ (натрий, калий, кальций, магний и др.). Витамины представлены аскорбиновой кислотой, р-каротином, В^ В2, РР. Причем, по содержанию витамина С, пектина, флавоноидов ягоды красной смородины превосходят многие другие ягодные культуры (крыжовник, земляника и т.д.).

Однако широкой промышленной переработки этой ценной плодово-ягодной культуры не осуществляется.

В настоящей работе представлены результаты исследований, направленных на создание биотехнологии комплексной переработки ягод красной смородины для применения при производстве различных пищевых продуктов.

Актуальность выполняемой работы определяется также тем, что она выполнялась в рамках единого заказ-наряда МГУПП, финансируемого Министерством общего и профессионального образования РФ, по темам: "Разработка научных и технологических основ применения физических и биохимических методов для получения новых пищевых продуктов" и "Разработка научных и технологических основ получения пищевых добавок из плодово-ягодного сырья для улучшения вкусовых качеств, внешнего вида и пищевой ценности продуктов питания".

Цель и задачи исследования. Целью исследований являлась разработка технологии комплексной переработки ягод красной смородины с использованием ферментных препаратов для применения при получении пищевых продуктов.

В соответствии с поставленной целью были определены основные задачи исследования:

изучение химического состава ягод и жома красной смородины;

выбор ферментных препаратов и изучение процесса ферментативного гидролиза некрахмалистых полисахаридов ягод красной смородины с целью увеличения выхода сока и повышения его пищевой ценности;

- изучение условий гидролиза некрахмалистых полисахаридов жома красной смородины ферментными препаратами Пектофоетидин П10Х, Целловиридин Г20Х, Ксилогпюканофоетидин П10Х, обоснование выбора факторов интенсификации процесса гидролиза и разработка условий гидролиза для повышения пищевой и биологической ценности продукта;

- изучение химического состава гидролизата жома красной смородины;

- изучение и выбор способа и условий сушки ферментативного гидролизата жома красной смородины с целью получения сухой полифункциональной добавки для использования в качестве дополнительного компонента рецептуры концентратов десертных пищевых продуктов быстрого приготовления;

- применение ферментативного гидролизата жома красной смородины для повышения пищевой ценности, улучшения вкусовых качеств и внешнего вида зерновых экструдированных "Готовых завтраков";

- применение жома красной смородины при производстве мучных кондитерских изделий;

- проведение производственных испытаний;

- разработка технологических рекомендаций по применению ферментных препаратов для комплексной переработки ягод красной смородины. Разработка технических условий на жом красной смородины и его ферментативный гидролизат и технологических рекомендаций по их применению при производстве пищевых продуктов.

Научная новизна. На основании экспериментальных исследований обоснован выбор ферментных препаратов для обработки ягод красной смородины с целью увеличения выхода сока и повышения его пищевой ценности.

Получены данные по динамике накопления редуцирующих Сахаров при гидролизе полисахаридов жома красной смородины ферментными препаратами Целловиридин Г20Х, Ксилоглюканофоетидин П10Х, Пектофоетидин П10Х и композициями ферментных препаратов на их основе, анализ которых позволил обосновать выбор комплекса препаратов Целловиридин Г20Х и Пектофоетидин ПЮХдля получения ферментативных гидролизатов жома красной смородины.

Получены зависимости, характеризующие влияние ряда факторов (концентрация жома красной смородины, ферментных препаратов, температуры, рН среды, длительности гидролиза) на динамику накопления редуцирующих веществ при гидролизе жома красной смородины, анализ которых позволил обосновать условия

гидролиза для получения гидролизатов с высоким содержанием Сахаров (145,7 мг Гл/гжома).

Получены данные по влиянию различных способов предварительной обработки жома красной смородины (размол на шаровой мельнице, обработка на дезинтеграторной установке) на динамику накопления Сахаров в гидролизатах. Показано, что проведение предварительной обработки жома на дезинтеграторной установке и последующий ферментативный гидролиз жома позволяют увеличить содержание Сахаров в гидролизатах в 3,6 раза.

Получены данные по содержанию в ферментативном гидролизате жома красной смородины витаминов (аскорбиновая кислота, р-каротин), минеральных веществ (кальций, калий, натрий, фосфор, железо и др.), органических кислот (яблочная, лимонная), анализ которых позволил охарактеризовать полученный гидролизаг как перспективную полифункциональную добавку при производстве пищевых продуктов.

Получены данные, характеризующие влияние способа и условий сушки гидролизата жома красной смородины (сушка на инертных телах, распылительная сушка, кондуктивная сушка) на состав и свойства сухого продукта, анализ которых позволил обосновать выбор способа сушки.

Практическая значимость работы заключается в том, что на основании комплекса исследований, проведенных в лабораторных и производственных условиях, разработаны ферментативные способы обработки ягод и жома красной смородины для повышения эффективности их применения при производстве пищевых продуктов.

Показано, что применение ферментного препарата Пектофоетидин П10Х на стадии получения сока из ягод красной смородины позволяет увеличить выход сока на 8-9 %.

Установлено, что применение ферментативного гидролизата жома красной смородины в качестве одного из компонентов вкусовой добавки при производстве зернового (рисового и кукурузного) экструдированного продукта способствует улучшению их вкусовых достоинств, внешнего вида, пищевой и биологической ценности.

Разработаны режимы сушки ферментативного гидролизата жома красной смородины с модифицированным крахмалом. Показано, что применение сухого продукта в качестве дополнительного компонента рецептуры концентрата киселя быстрого приготовления способствует улучшению его вкусовых качеств и внешнего вида, дает возможность сократить в рецептуре

количество добавляемого сахара и крахмала и полностью исключить из рецептуры лимонную кислоту.

Установлено, что применение жома красной смородины при производстве пряников обогащает их пищевыми волокнами, придает им приятный цвет и аромат ягод красной смородины.

Результаты исследований проверены в условиях производства на булочно-кондитерском комбинате "Серебряный бор" г. Москва, на АО "Колосс", в лабораторных условиях кафедры "Процессы и аппараты пищевых производств" МГУПП.

Разработаны технологические рекомендации по применению ферментных препаратов Пектофоетидин П10Х и Целловиридин Г20Х для комплексной переработки ягод красной смородины.

Разработаны технические условия на жом и ферментативный гидролизат жома красной смородины и технологические рекомендации по их применению при производстве пищевых концентратов и готовых сухих завтраков.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на Международной научно-практической конференции, посвященной 65-летию МГАПП "Пищевая промышленность России на пороге ХХ1 века" (Москва, 1996 год), Международной научно-практической конференции

"Энергоресурсосберегающие технологии переработки

сельскохозяйственного сырья" (Минск, 12-14 июня 1996 года), Международной научно-технической конференции "Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности" (Воронеж, 17-20 сентября 1997 года).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 8 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературы, включающего 206 наименований работ российских и зарубежных авторов, и приложения. Работа изложена на /Д5" страницах машинописного текста и содержит 14 рисунков и 21 таблицу.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В обзоре литературы рассмотрены современные представления о свойствах и механизме действия ферментов, гидролизующих некрахмалистые полисахариды. Обобщены данные научно-

технической литературы по их применению в пищевой промышленности.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Исследования проводились в лабораториях кафедр "Аналитическая химия". "Энергетика теплотехнологий", "Процессы и аппараты пищевых производств", "Технология хлебопекарного, кондитерского и макаронного производств" МГУПП, лаборатории "Анализ пищевых продуктов" г. Штуптарт (Германия), в условиях АО "Колосс" и БКК "Серебряный бор".

2.1. Объекты и методы исследований

Объектами исследования служили ягоды красной смородины сорта Голландская красная, широко культивируемая в различных регионах Подмосковья; промышленные ферментные препараты Ксилоглюканофоетидин ПЮХ (ТУ оп № 798-1-92), Целловиридин Г20Х (ТУ 9291-008-058005-93). Пектофоетидин ПЮХ (ТУ № 64-13-0487). Характеристика ферментных препаратов представлена в таблице 1.

Активности ферментных препаратов определяли по следующим методикам: активность целлюлаз при гидролизе фильтровальной бумаги по методу Мандельс-Вебера (Мандельс-Вебер, 1969), Ыа-КМЦ-осахаривающую (Мандельс-Вебер, 1969), эндоглюканазную -вискозиметрически (Клесов, 1980), эндополигалактуроназную -вискозиметрически, экзополигалактуроназную - йодометрическим методом, пектолитическую - интероферометрическим методом, ксиланазную (Рухлядева, Полыгалина, 1981), протеолитическую - по методу Ансона в модификации Рухлядевой (Грачева, 1982).

Определение общего белка осуществляли методом Къельдаля (Ермаков, 1987), а растворимого белка - по методу Лоури (Грачева, 1982).

Содержание редуцирующих Сахаров определяли по методу Шорля (Чижова, 1975).

Содержание клетчатки определяли методом Кюршнера и Ганека, содержание лигнина - модифицированным методом Класона (Ермаков, 1987).

Определение общего количества гемицеллюлоз осуществляли методом, основанным на гидролизе гемицеллюлоз до Сахаров, общее количество которых оценивали по методу Бертрана (Ермаков, 1987).

Содержание пектиновых веществ определяли карбазольным методом (Ермаков, 1987).

Анализ аминокислотного состава проводили на аминокислотном анализаторе Hitachi - 835 (Япония).

Качественный состав Сахаров определяли методом ВЭЖХ на хроматографе "Dionex", органических кислот - энзиматическим методом, содержание влаги - по методу Карла Фишера на установке KF-701 Titrino фирмы "Metrohm" (Швейцария).

Определение витаминов проводили по методикам, разработанным Институтом Питания АМН СССР (Скурихин, 1988).

Определение минерального состава проводили методом атомно-абсорбционного спектрального анализа на спектрометре AASIN (Германия), "Квант-АФА" и переменно-токовой полярографии по ГОСТ 26929-86, ГОСТ 26934-86, 26931-86, 26932-86, 26933-86.

Обнаружение и количественный учет микрофлоры проводили методом посева на специализированные среды (чашечный метод Коха).

Все опыты проводились не менее, чем в трех повторностях. Обработку экспериментальных данных проводили с использованием методов математической статистики (Грачев, 1979).

Таблица 1

Характеристика ферментных препаратов

Активность Наименование )ерментных п эепаратов

Целловиридин Г20Х Ксилоглюка-нофоетидин П10Х Пектофоетидин П10Х

Ксиланазная 1900 3000 —

АФБ-активность 420 13 6

Na-КМЦ (осах.) 1300 620 130

Эндополигалакту-роназная ~ — 90

Экзополигалакту-роназная — — 320

Пектолитическая — — 56

Протеолитическая — — 16

Эндоглюканазная 700 440 150

р-глкжазидазная j 18 20 7

Оптимум Т°, С 50-55 50-55 45-50

Оптимум рН 4,5-5,5 5,5-6,2 4,5-5,5

а

2.2. Результаты исследований и их анализ 2.2.1. Изучение химического состава ягод красной смородины

Анализ результатов исследований химического состава ягод красной смородины (табл. 2) показал, что они богаты пищевыми волокнами, белком, витаминами С, Вь В2, РР, р-каротином, содержат целый ряд макро- и микроэлементов (К, №, Са, Р, Мд, Ре, 1п), в состав органических кислот входят лимонная, яблочная и щавелевая кислоты. Кроме того, в красной смородине присутствуют вещества с Р-витаминной активностью: антоцианы, придающие ягодам определенный цвет, а также флавонолы и флавоны.

Таблица 2.

Химический состав ягод красной смородины

Компонент Содержание, г/100 г с.в.

Белок 4,75 ±0,32

Клетчатка 20,00 ± 0,76

Гемицеллюлоза 2,19 ±0,21

Общий сахар, в т.ч. редуцирующие в-ва 42,60 ±1,64 29,50 ± 0,82

Пектиновые вещества, в т.ч. протопектин растворимый пектин 6,15 ±0,87 4,00 ± 0,77 2,15 ±0,43

Лигнин 3,44 ± 0,21

Органические кислоты 18,30 ±0,43

Зола 2,40 ±0,16

Полученные результаты свидетельствуют о перспективности применения ягод красной смородины при производстве пищевых продуктов как традиционных для плодово-ягодного сырья - соков, концентратов и напитков, так и для получения пищевых добавок различного функционального назначения с целью повышения пищевой ценности, улучшения вкусовых качеств и внешнего вида продуктов.

2.2.2. Применение ферментных препаратов для повышения выхода сока из ягод красной смородины

С учетом известных технологий получения сока из плодово-ягодного сырья для ягод красной смородины мы применили дробление и нагревание. Также для повышения выхода сока мезгу ягод, имеющих высокое содержание пектина, целесообразно обрабатывать пектолитическими ферментными препаратами. В

ферментном препарате Пектофоетидин П10Х достаточно полно представлены пектинразрушающие ферменты, которым отводится особая роль в мацерации растительной ткани (табл. 1).

С целью увеличения сокоотдачи ягод красной смородины для обработки мезги использовали ферментный препарат Пектофоетидин П10Х в количествах от 2,8 до 5,6 ед. ПкА/г мезги.

Показано (табл. 3), что применение ферментного препарата Пектофоетидин П10Х в количестве 4,2 ед. Пк А/г мезги позволяет повысить выход сока и содержание сухих веществ в соке на 8 %, содержание Сахаров более чем на 30 %.

Таблица 3.

Влияние обработки мезги ягод красной смородины ферментным препаратом Пектофоетидин П10Х на состав сока

Вариант опыта

Компонент Контроль с Пектофоетидином П10Х

Выход сока, % 66,6 72,0

Сухие вещества, % 12,00 13,00

Белок, г/100 мл 0,20 0,22

Общий сахар, г/100 мл 8,80 11,70

Пектин, г/100 мл 0,98 0,20

Кальций, мг/100 мл 5,0 5,10

Фосфор, мг/100 мл 4,0 4,30

Витамины, мг /100 мл

Аскорбиновая кислота 175,0 207,0

Тиамин 0,04 0,04

Рибофлавин 0,03 0,04

Р-каротин 0,16 0,18

Полученный сок отличался меньшей вязкостью, большей скоростью фильтрации и лучшими органолептическими показателями. Результаты данных исследований легли в основу разработки технологических рекомендаций по применению ферментного препарата Пектофоетидин П10Х при получении сока из ягод красной смородины.

Показана целесообразность применения композиции ферментных препаратов, состоящей из Пектофоетидина П10Х, Целловиридина Г20Х и Ксилоглюканофоетидина П10Х на стадии

/о

получения сока из ягод красной смородины. Данная обработка способствует существенному обогащению сока различными сахарами (арабиноза, глюкоза, галактоза), что говорит о перспективности комплексного использования ферментных препаратов целлюлазного, гемицеллюлазного и пектолитического действия при получении плодово-ягодных соков.

2.2.3. Изучение химического состава жома красной смородины

Вторичным продуктом переработки плодово-ягодного сырья является жом, который в большинстве случаев не находит широкого применения в пищевой промышленности. Анализ результатов исследования химического состава жома красной смородины показал, что он богат углеводами, органическими кислотами, минеральными веществами (К, Са, Mg, Р др.), аминокислотами, витаминами (С и p-каротин), благодаря чему имеет место благоприятное сочетание всех компонентов, определяющих питательную ценность, в одном продукте.

Значительное содержание лигно-углвводного комплекса в составе жома указывает на перспективность его использования для обогащения продуктов пищевыми волокнами, сахарами за счет гидролитического расщепления некрахмалистых полисахаридов, поэтому его можно рассматривать как потенциальный источник легкоусвояемых Сахаров при производстве разнообразных продуктов питания.

2.2.4. Исследование процесса ферментативного гидролиза жома красной смородины

Для исследования процесса гидролиза ягод красной смородины были выбраны ферментные препараты целлюлазного, гемицеллюлазного и пектолитического действия (табл. 1).

Гидролиз полисахаридов жома красной смородины вели в течение 4 часов выбранными ферментными препаратами и композициями ферментных препаратов, составленными на их основе, при рН 5,0 и Т=55°С.

Концентрация жома красной смородины составила 150 мг/мл. О действии ферментных препаратов и композиций на их основе судили по накоплению редуцирующих Сахаров в гидролизате. Как показали проведенные исследования применение ферментных препаратов способствует гидролитическому расщеплению некрахмалистых полисахаридов жома красной смородины и увеличению содержания усвояемых углеводов в гидролизатах в 3 раза, и через 4-6 часов

tf

гидролиза общее их количество в пересчете на глюкозу составляет 138,2-141,2 мг Гл/гжома (рис. 1).

Изучали динамику накопления редуцирующих Сахаров при различных дозировках ферментных препаратов Целловиридин Г20Х (0,3; 0,5; 0,8; 1,5; 2,0 ед. АФБ/гжома), Ксилоглюканофоетидина П10Х (0,5;. 1.5;. 2,0;.3,0 ед. АФБ/г жома) и различных концентраций субстрата (100, 120. 150 мг/мл). Дозировка ферментного препарата Пектофоетидин П10Х на основании предварительных исследований составила 3,4 ед. Пк А/г жома. Концентрации ферментных препаратов, входящих в состав композиции, уменьшали в 2 раза по сравнению с концентрацией, которая бы имела место в случае применения одного ферментного препарата для гидролиза некрахмалистых полисахаридов жома красной смородины.

Было установлено, что для эффективного ведения процесса ферментативного гидролиза целесообразно использовать концентрацию жома красной смородины120 мг/мл и композицию ферментных препаратов Целловиридин Г20Х и Пектофоетидин П10Х: через 4-6 часов гидролиза содеражние редуцирующих Сахаров в пересчете на глюкозу составило 145,7-147,0 мг Гл/г жома, что в 3,3 раза превосходит собственное содержание Сахаров в субстрате.

Для ферментативного гидролиза любого субстрата необходимо установление прямого физического контакта между ферментом и субстратом. Так как целлюлоза и другие основные компоненты природных волокон являются нерастворимыми материалами, расположенными внутри клеточных стенок в тесной физической смеси, то установление требуемого физического контакта с ферментами может быть достигнуто только путем диффузии ферментов к местам как на поверхности, так и внутри целлюлозных волокон, а затем адсорбции ферментов на поверхности субстрата. Это предполагает обязательное наличие стадии предварительной обработки целлюлозосодержащих материалов с целью повышения их доступности действию ферментов и тем самым повышению эффективности ферментативного гидролиза.

В связи с этим изучали влияние предварительной обработки жома красной смородины на эффективность ферментативного гидролиза некрахмалистых полисахаридов.

Полученные результаты представлены на рис. 2. Как видно из рис. 2, предварительная обработка жома (на шаровой мельнице и лабораторной дезинтеграторной установке) оказывает влияние на количество редуцирующих веществ в гидролизате. Наиболее хорошие результаты были получены при обработке жома на дезинтеграторной установке: через 4 часа гидролиза количество Сахаров в растворимой части продукта увеличилось в 3,6-3,8 раза.

Время, ч

Рис.1. Динамика накопления РВ в гидролизатах жома красной смородины под действием:

1 - ферментного препарата Целловирццин Г20Х

(1,5 ед. АФБ/г клетчатки);

2 - ферментного препарата Ксилоглюканофоета-

дин П10Х (2,0 ед. АФБ I г клетчатки);

3 - ферментного препарата Пекгофоетадин П10Х

(3,4 ед. ПкА / г субстрата).

Время, ч

Рис 2 Влияние предварительной обработки жома «распой смородины на динамику накопления РВ под действием композиции ферментных лреларатое.состоящей из Целловиридина Г20Х и Пектофоетидмна П10Х;

1 - контроль (жом без обработки);

2 - обработка на шаровой мельнице;

3 - обработка на дезингеграторной установке.

Методом математического планирования были оптимизированы условия гидролиза и выбраны следующие:

- концентрация жома красной смородины -120 мг/мл;

- концентрация Целловиридина Г20Х - 0,8 ед. АФБ/г жома;

- концентрация Пектофоетидина П1 ОХ -1,7 ед. ПкА/г жома;

-рН 5,5;

- температура 55° С;

- продолжительность гидролиза 4 часа.

Для обоснования целесообразности проведения ферментативного гидролиза жома красной смородины с целью использования его в качестве полифункциональной добавки необходимо было изучить состав полученного ферментативного гидролизата.

Как показали исследования химического состава гидролизата жома красной смородины (табл. 4), в нем в значительном количестве содержатся сахара (12,6 гЛОО мл), аминокислоты, органические кислоты, витамины С и р-каротин, минеральные вещества. Анализ Сахаров гидролизата (табл. 5) показал, что преобладающими в количественном отношении являются арабиноза, манноза и глюкоза.

Таблица 4

Состав гидролизата из жома красной смородины

Компонент Содержание, г/100

мл

Влажность 84,2

Зола 0,3

Белок 1,3

Общий сахар 12,6

в т.ч. редуцирующие в-ва 11,1

Органические кислоты 1.8

Витамин С, мг/100 мл 9,23

Р-каротин, мг/100 мл 0,25

Таблица 5

Качественный и количественный состав моносахаридов в _гидролизате жома красной смородины_

Содержание Сахаров в % от их общего количества в гидролизате

глюкоза галактоза манноза ксилоза арабиноза

20,4 10,4 22,0 14,8 32,4

Полученные данные позволяют охарактеризовать ферментативный гидролизат жома красной смородины как эффективную пищевую добавку, обладающую комплексом питательных компонентов, благодаря чему его применение при производстве пищевых продуктов может быть весьма целесообразным.

2.2.5. Разработка условий сушки ферментативных гидролизатов из ягод красной смородины для получения

порошкообразной пищевой добавки Практическое применение жидких гидролизатов имеет ряд недостатков: ограниченный срок хранения, большое количество тары для его транспортировки.

С точки зрения наиболее полного использования всех сухих компонентов гидролизата сушка является одним из эффективных способов. Готовый продукт, упакованный герметично, может храниться в определенных условиях длительное время, будет занимать гораздо меньшее пространство в складском помещении, его упаковка будет дешевле, чем тара для жидкого гидролизата.

Для получения сухого гидролизата необходимо было выбрать рациональный режим сушки, обеспечивающий высокое качество продукта.

Для сушки гидролизата из жома и ягод красной смородины нами были исследованы: сушка на инертных телах и кондуктивная сушка. Исследования проводились на установке 1-ШКС (в ГП НИИ "Мир-Продмаш") и экспериментальной установке, представляющую собой стальную полированную плиту, изготовленную из нержавеющей стали с заделанным внутри нее нагревателем.

В результате проведенных исследований нами было установлено, что из-за трудностей отделения сухого порошка от фторопластовых шариков и значительных потерь сушка на инертных телах оказалась неэффективной. Очевидно, это связано с высоким содержанием сахара в гидролизате.

Кондуктивная сушка позволила получить порошок в виде чешуек неправильной формы размером в интервале 30-40 мкм, что является положительным качеством порошкообразных продуктов, так как частицы порошка такой формы и размера более плотно прилегают друг к другу, между ними остается меньше зазоров и в процессе хранения они меньше впитывают в себя влагу, при этом увеличивается его срок хранения.

В связи с этим дальнейшие исследования проводились с целью выбора рационального температурного режима сушки гидролизата. На рис. 3, 4 представлены некоторые из полученных при проведении

эксперимента кривых процесса сушки. Влияние температуры греющей поверхности на кривые сушки изучали в диапазоне температур от 60° до 100° С при толщине слоя от 0,6 до 1,0 мм. Как видно из рис. 3, 4 соотношение между временем прогрева и общей продолжительностью сушки составляет от 7 до 10 %. С повышением температуры греющей поверхности длительность сушки сокращается. На основании полученных данных мы выбрали температуру греющей поверхности 80°С, так как при дальнейшем повышении температуры получается порошок, не удовлетворяющий нас по цвету, а при понижении до 60°С процесс сушки протекает медленнее.

Высушенный ферментативный гидролизат можно использовать при производстве пищевых концентратов для получения сухих ягодных полуфабрикатов. Нами было установлено, что в этом случае рационально проводить сушку ферментативных гидролизатов с добавлением модифицированных крахмалов.

Полученные таким образом сухие ягодные полуфабрикаты могут служить сырьем для получения концентратов киселей, которые не требуют специальной обработки при приготовлении готового кулинарного блюда.

2.2.6. Разработка технологических рекомендаций по комплексной переработке ягод красной смородины с использованием ферментных препаратов

На основании анализа и обобщения результатов исследований были разработаны технологические рекомендации и инструкции по комплексной переработке ягод красной смородины с целью получения пищевых продуктов различного целевого назначения.

Разработана принципиальная технологическая схема процесса получения гидролизатов из жома красной смородины путем ферментативного гидролиза (рис.5).

Разработаны технические условия на жом красной смородины и его ферментативный гидролизат и технологические рекомендации для осуществления ферментативного способа получения гидролизатов из жома красной смородины.

Разработанная схема получения ферментативного гидролизата из жома красной смородины достаточно проста и экономична. Ее реализация в условиях предприятий пищевой промышленности не требует больших энергетических затрат и может осуществляться непосредственно на сокоперерабатывающих заводах.

50 т

Рис.3. Влияние толщины слоя материала на интенсивность сушки в первом периоде при разных температурах греющей поверхности: д - 60 С; ф • 80 С; д - 100 С

100,0

80,0

60,0-

40,0

20,0-

2 2,5 Время I, мин

Рис.4. Влияние температуры греющей поверхности на кривые кондуктивной сушки (толщина слоя 0,6 мм): а - 60С; ф - ЭОС, д - 90 0; х - 100С

Рис. 5. Принципиальная технологическая схема получения ферментативного гидролизата жома красной смородины

2.2.7. Применение продуктов ферментативной переработки

ягод красной смородины в пищевой промышленности

Учитывая, что в жоме красной смородины содержится значительное количество некрахмалистых полисахаридов (в том числе, гемицеллюлоза, целлюлоза, пектиновые вещества), мы считали целесообразным использовать жом в рецептуре пищевых продуктов. Проведены исследования по применению жома красной смородины при производстве пряников, изучению его влияния на качество готовых изделий с последующей характеристикой полученных продуктов. Известно, что введение в рецептуру мучных изделий пектина оказывает влияние на характер связывания влаги и изменение ее форм в процессе хранения изделий. Это также определило перспективность разработки новых рецептур и технологии заварных пряников

Показано, что применение жома красной смородины при производстве заварных пряников положительно сказывается на физико-химических и органолептических показателях качества готовых изделий. Кроме того, пряники обогащаются пищевыми волокнами и витаминами Данные лабораторных исследований подтверждены в условия производства на булочно-кондитерском комбинате "Серебряный бор".

Продукт получил положительную оценку, отмечена целесообразность разработки новых рецептур производства кондитерских мучных изделий с использованием жома красной смородины.

Принимая во внимание, что, что отечественные зерновые экструдированные продукты не пользуются большой популярностью у населения в связи с непривлекательным внешним видом и невысокой пищевой ценностью, нами совместно с кафедрой "Процессы и аппараты пищевых производств" МГУПП проведены исследования по применению гидролизата жома красной смородины в качестве одного из компонентов вкусовой добавки при получении экструдированного продукта "Готовый завтрак". Полученные результаты представлены в табл. 6,7.

Таблица 6.

Органолептические показатели кукурузных палочек

Показатели Характеристика

до напыления после напыления

1 2 3

Внешний вид цилиндирические палочки или шарики цилиндрические палочки или шарики

1 2 3

Вкус практически без вкуса слабокислый приятный вкус

Запах без запаха аромат красной смородины

Цвет молочно-желтый розовый

Консистенция хрустящая хрустящая

Таблица 7

Сравнительная характеристика кукурузных палочек по основным компонентам химического состава

Компонент Содержание в образцах

Контроль, г/100 г ОПЫТ, г/100 г

Влажность 7,2 6,0

Зола 1,3 1,4

Белок 6,2 8,5

Общий сахар 0,2 3,42

Жир 0,3 0,3

Калий, мг/100 г 244 256

Натрий, мг/100г 106 126

р-каротин, мг/100г 0 0,12

Аскорбиновая кислота, мг/100г 0 1,45

Как видно из табл.6, 7 в результате напыления произошло обогащение экструдата ценными питательными компонентами: сахарами, минеральными веществами, витаминами, аминокислотами. Кроме того, полученный продукт приобрел аромат ягод красной смородины и приятный розовый цвет.

Показана целесообразность применения высушенного гидролизата жома красной смородины при производстве концентрата киселей быстрого приготовления. Испытания проводились на АО "Колосс" в производственной лаборатории. Высушенный гидролизат использовали в качестве частичной замены кукурузного крахмала, сахара и полной замены лимонной кислоты в рецептуре киселей.

В акте промышленных испытаний отмечается, что полученный продукт имел более приятный цвет и аромат, однородную консистенцию. Частицы сухого гидролизата не давали вкраплений и были незаметны в готовом продукте.

ВЫВОДЫ:

1. Изучен химический состав ягод красной смородины для характеристики ее пищевой ценности . Установлено, что красная смородина богата углеводами (42,6 г/100 г с.в.), органическими кислотами (лимонная, яблочная), пектиновыми веществами (6,15 г/100 г с.в.). Кроме того, смородина богата минеральными веществами (К, Р, Ыа, Са и др.), а также витаминами (С, В^ В2, Р-каротин и др.).

2. Проведены исследования по применению ферментного препарата Пектофоетидин П10Х. Установлено, что при обработке ягод красной смородины Пектофоетидином П10Х выход сока и содержание сухих веществ увеличивается на 8-9 %.

Показана целесообразность применения композиции ферментных препаратов Целловиридин Г20Х,

Ксилоглюканофоетидин П10Х и Пектофоетидин П10Х при получении сока из ягод красной смородины.

Установлено, что применение композиции ферментных препаратов Целловиридин Г20Х, Ксилоглюканофоетидин П10Х и Пектофоетидин П10Х позволяет получить сок, обогащенный сахарами, представленными глюкозой, фруктозой, ксилозой, рамнозой, маннозой и арабинозой.

3. Изучен химический состав жома красной смородины. Показано, что он богат некрахмалистыми полисахаридами (клетчатка, гемицеллюлоза, пектиновые вещества), минеральными веществами (№, Са, Мд, К и др.), витаминами (С и Р-каротин), органическими кислотами (лимонной, щавелевой, яблочной), сахарами.

4. Проведены исследования по применению ферментных препаратов Целловиридин Г20Х, Ксилоглюканофоетидин П10Х, Пектофоетидин П10Х и композиций на их основе с целью частичного гидролиза некрахмалистых полисахаридов жома красной смородины. Показано, что проведение гидролиза полисахаридов жома красной смородины ферментными препаратами способствует увеличению содержания редуцирующих веществ в гидролизатах.

5. Обоснован выбор композиции ферментных препаратов Целловиридин Г20Х и Пектофоетидин П10Х для проведения ферментативного гидролиза жома красной смородины.

Разработаны условия ферментативного гидролиза жома красной смородины композицией ферментных препаратов Целловиридин Г20Х и Пектофоетидин П10Х. Проведены исследования по изучению влияния предварительной обработки жома красной смородины (размол на шаровой мельнице, обработка на дезинтеграторной

А. I

установке) на эффективность последующего ферментативного гидролиза. Показано, что предобработка на дезинтеграторной установке позволяет увеличить количество Сахаров через 4 часа гидролиза в растворимой части продукта в 3,6 раза.

6. Изучен химический состав ферментативного гидролизата жома красной смородины. Установлено, что в гидролизате содержится значительное количество Сахаров (11,1 г/100 мл), которые представлены глюкозой, маннозой, арабинозой, ксилозой, галактозой, витаминов (С и р-каротин), органических кислот, минеральных веществ.

7. Обоснован выбор кондуктивной сушки с целью получения сухого гидролизата из ягод красной смородины.

Изучена кинетика процесса кондуктивной сушки и установлены оптимальные режимы проведения процесса.

8. В результате исследований, проведенных в условиях булочно-кондитерского комбината "Серебряный . бор", показана целесообразность применения жома красной смородины при производстве мучных кондитерских изделий.

Установлено, что применение жома красной смородины способствует обогащению изделий пищевыми волокнами (клетчаткой, гемицеллюлозой, пектиновыми веществами, лигнином), минеральными веществами, витаминами С и р-каротином, сахарами, органическими кислотами, приданию готовым изделиям приятного вкуса, цвета и аромата

9 Показано, что использование ферментативного гидролизата жома красной смородины в качестве одного из компонентов вкусовой добавки при производстве экструдированного кукурузного продукта позволяет улучшить его вкусовые качества, органолептические показатели, а также значительно обогатить экструдат сахарами, аминокислотами, минеральными веществами. витаминами, органическими кислотами

10 Проведены опытно-промышленные испытания в условиях АО "Колосс" по приготовлению быстрорастворимого киселя, в рецептуру которого входит сухой порошок гидролизата жома красной смородины. Показано, что его применение в составе рецептур позволяет снизить количество добавляемого сахара-песка, а также кукурузного крахмала на 4 % и полностью исключить лимонную кислоту и при этом получать продукт с приятным розовым цветом и ароматом ягод красной смородины.

11. Разработаны технологические рекомендации по комплексной переработке ягод красной смородины с целью получения пищевых продуктов и пищевых добавок различного целевого назначения:

ZI

- технологические рекомендации по применению ферментного препарата Пектофоетидин П10Х для увеличения выхода сока ягод красной смородины;

технологические рекомендации по получению ферментативного гидролизата из жома красной смородины с использованием ферментных препаратов Целловиридин Г20Х и Пектофоетидин П10Х;

технологические рекомендации по применению ферментативного гидролизата из жома красной смородины при производстве кукурузного экструдированного продукта.

Разработаны технические условия на жом и ферментативный гидролизат жома красной смородины.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации:

1. Фуголь O.A., Маслова Е.В., Климова М.А. Применение нетрадиционных видов сырья в качестве пищевых добавок// Тезисы докладов Российской научно-технической конференции "Совершенствование технологических процессов пищевой промышленности и АПК", 15-17 мая 1996 года, Оренбург, с. 24-26.

2. Маслова Е.В., Осташенкова Н.В., Траубенберг С.Е. Новая вкусоваядобавка из жома красной смородины// Тезисы докладов Межрегиональной научно-практической конференции "Пищевая промышленность - 2000", 1996 год, Казань, с. 27.

3. Осташенкова Н.В., Алексеенко Е.В., Маслова Е.В., Климова М.А. Получение новых вкусовых добавок из вторичных продуктов переработки плодово-ягодного сырья и их применение в пищевой промышленности II Тезисы докладов международной научно-технической конференции, посвященной 65-летию МГАПП, 1996 год, Москва, с. 38-40.

4. Маслова Е.В., Осташенкова Н.В., Траубенберг С.Е. Получение экструдированных продуктов с использованием новой вкусовой добавки// Тезисы докладов научно-практической конференции "Энергосберегающие технологии переработки сельскохозяйственного сырья", 12-14 июня, 1996 год, Минск, с. 22-23.

5. Пирогова Е.В., Осташенкова Н.В., Траубенберг С.Е. Применение ферментного препарата Пектофоетидин П10Х для гидролиза некрахмалистых полисахаридов жома красной смородины// Тезисы докладов Международной научно-технической конференции "Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности", 17-20 сентября, 1997 год, г. Воронеж, с. 50-51.

6. Пирогова Е.В., Осташенкова Н.В., Траубенберг С.Е. Влияние предварительной обработки жома красной смородины на

эффективность ферментативного гидролиза его некрахмалистых полисахаридов II Тезисы докладов Международной научно-технической конференции "Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности", 17-20 сентября 1997 год, г. Воронеж, с. 49-50.

7. Пирогова Е.В., Осташенкова Н.В., Траубенберг С.Е. Сушка ферментативных гидролизатов жома красной смородины //Сб. статей "Применение современных физико-химических и биотехнологических методов при производстве пищевых продуктов". М.,МГУПП, 1997 г., с. 24-25.

8. Пирогова Е.В., Осташенкова Н.В. Применение ферментного препарата Пектофоетидин П10Х при получении сока из красной смородины II Сб. статей "Применение современных физико-химических и биотехнологических методов при производстве пищевых продуктов", М., МГУПП, 1997 г., с. 25-26.

In this work author studied chemical compound of red current. In this essay have been shown that red current including a reach complex of nutrition's components such as: carbohydrates, organic acids, mineral substances, vitamins and other.

The expediency of using Pectofoetidin P10X enzyme preparation for increasing output and nutrition's compounds of red current juice have been shown.

The methods of getting hydrolysates from red current with Celloviridin G20X and Pectofoetidin P10X reducing sugars content have been developed.

Instructions for producing dry hydrolysates have been worked out.

The effectiveness of using dry red current hydrolysates in the production of food products has been demonstrated.

SUMMARY