Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Разработка технологии получения водорастворимой формы бета-каротина и применение ее в пищевой промышленности

ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Разработка технологии получения водорастворимой формы бета-каротина и применение ее в пищевой промышленности"

РГБ ОД

1 О ФЕВ 1998

На правах рукописи УДК [664+613.292] 547.979.8

БЕРКЕТОВА Лидия Владиславовна

Разработка технологии получения водорастворимой формы бета-каротина и применение ее в пищевой промышленности

Специальность 03.00.23 - Биотехнология

АВТОРЕФЕРАТ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1997

Работа выполнена на кафедре "Биотехнология, экология и сертификация пищевых продуктов" МГУПП и в лаборатории "Химии пищевых продуктов" Института питания РАМН.

Научный руководитель:

Академик, доктор технических наук

профессор

Кантере В.М.

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук Винаров А.Ю.

Кандидат технических наук Королев П. Н.

Ведущая организация "Биоин"

Защита состоится 199^ года в час. на за-

седании Специализированного Совета К 063.51.04 Московского Государственного Университета пищевых производств по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, 11, МГУПП.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПП. Автореферат разослан "тУ" Р/ 1992?г.

Ученый секретарь Совета

Тихомирова 0.И.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В связи с усилением техногенных процессов, включающих воздействие на человека ионизирующей радиации, электромагнитных полей, микроволнового излучения, загрязнений окружающей среды, а также стрессов, возрастает уровень патологических процессов у людей. Эти проблемы особенно остро стоят перед населением крупных промышленных городов.

Создание и использование в рационе питания пищевых добавок, содержащих бета-каротин, обладающих лечебно-профилактическим действием, позволяет повысить уровень адаптационной защиты организма к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды на организм человека и снизить риск возникновения злокачественных новообразований.

Наиболее доступным способом обеспечения населения данным нутри-ентом является обогащение им продуктов питания.

В этих целях могут быть использованы как природный бета-каротин, так и бета-каротин производимый промышленным способом: путем микробиологического или химического синтеза.

В силу крайне плохой растворимости и нестабильности кристаллический бета-каротин в пищевой промышленности практически не используется и выпускается для этих целей в виде более удобных форм: масляных растворов и дисперсий. Недостатками масляных форм бета-каротина является ограниченное применение при витаминизации пищевых продуктов (плохая растворимость, нестабильность, непригодность для продуктов с ограниченным или исключающим использование жира или масла в рецептуре), а для бета-каротина полученного химическим синтезом и дороговизна.

Организация производства отечественного порошкообразного водорастворимого препарата бета-каротина позволит расширить ассортимент витаминизированных продуктов питания для широких слоев населения с целью профилактики авитаминоза, а так же использования в профилактических целях, лечения онкологических и радиалогических заболеваний.

ЦЕЛЬ И НАПРАВЛЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью данной работы является разработать технологию получения конкурентоспособной водорастворимой формы бета-каротина на базе 30%-ной пасты бета-каротина, полученной путем микробиологического синтеза на Екатеринбургском заводе медпрепаратов.

В связи с поставленной целью были определены основные задачи работы:

- обоснование выбора доступного и экологически чистого носителя бета-каротина для разработки его водорастворимой формы;

- выбор нетоксичного стабилизатора бета-каротина, обеспечивающий высокую сохранность последнего;

- разработка рекомендаций по применению бета-каротина в пищевых продуктах;

- разработка рецептур продуктов, обогащенных данным нутриентом;

- апробация разработанной технологии получения водорастворимого препарата бета-каротина в опытно-промышленных условиях.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В результате проведенных исследований разработан новый состав порошкообразного водорастворимого препарата бета-каротина на основе 305? дисперсии бета-каротина в масле, с использованием комплекса стабилизаторов, обеспечивающих высокую сохранность последнего в препарате.

Изучены стабилизирующие свойства продуктов из растительного сырья для получения экологически чистой водорастворимой пищевой добавки, . содержащей бета-каротин.

Установлено стабилизирующее влияние различных концентрации вносимого стабилизатора на сохранность бета-каротина.

При подборе стабилизаторов изучено влияние одновременного использования нескольких стабилизаторов на сохранность бета-каротина в

препарате, отмечен эффект синергизма при совместном внесении изученных стабилизаторов.

На основании проведенных исследований подготовлены материалы для подачи заявки на патент "Способ получения водорастворимой формы бета-каротина".

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Разработана технология получения конкурентоспособного водорастворимого препарата бета-каротина на основе отечественного сырья.

Разработан и утвержден комплект НТД на производство водорастворимого препарата бета-каротина.

Разработаны рецептуры сухих смесей для напитков, содержащие бета-каротин.

Исследована возможность витаминизации молочных и молочно-кислых продуктов, мармеладно-пастильных изделий и продуктов переработки растительного сырья, с использованием данного препарата.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы исследования обсуждались на Втором международном симпозиуме "Питание и здоровье: биологически активные добавки к пище". Всероссийской конференции "Современные достижения биотехнологии", а так же на заседаниях кафедры "Биотехнология, экология и сертификация пищевых продуктов" (МГУПП).

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ.

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложений.

Работа изложена на страницах машинописного текста, включает таблиц и рисунков.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

В этом разделе представлены сведения о химических и биологических свойствах бета-каротина, его нахождении в природе, методах синтеза и применении в пищевой и медицинской промышленности, эффективность его действия на организм человека.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

Исследования проводили в лабораториях кафедры "Биотехнологии, экологии и сертификации пищевых продуктов" МГУПП и в лабораториях Института питания РАМН.

2.1 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

При проведении работы использовали 30%-ную дисперсию кристаллического бета-каротина в масле (паста) Екатеринбургского завода медп-репаратов, ионол, пектин, карбоксиметилцеллюлозу, лактозу, сахарозу, кристаллическую молочную сыворотку, аскорбиновую кислоту и ее натриевую соль, метилцеллюлозу, поливинилпиролидон, витамин Е.

Содержание бета-каротина определяли методом высоко эффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) после соответствующей экстракции (Григорьева, 1987) в условиях неводной обращенной фазы (Вещиков, Рындакова,1990г, Якушина и др. 1993).Влажность препарата определял} методом высушивания до постоянного веса. Содержание аскорбиновой кислоты определяли методом титрования 2,6- дихлорфенолиндофенолятоь натрия (Митин, Голубкина, 1987). Определение микробиологической чистоты препарата определяли путем высева образца на МПА (мясо-пептон-ный агар) и CA (сусло-агар), а так же на среде Кесслера и Эндо. Выживаемость болгарской палочки и Str.termophylus на среде Бликфельдг (ГОСТ 9225-84), бифидобактерий В.longum определяли на среде Блаурокк; методом десятикратного разведения.

Все определения проводились не менее в трех повторностях.

2.2 ПОДБОР СЫРЬЕВЫХ НОСИТЕЛЕЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМОЙ ФОРМЫ БЕТА-КАРОТИНА.

Для разработки технологии получения порошкообразной водорастворимой формы бета-каротина в исследовании были выбраны носители, обладающие сорбционной способностью: впитывающие масляную фазу растворов бета-каротина. В качестве носителей использовали кристаллическую сыворотку и углеводы, измельченные и высушенные до постоянного веса, сахарозу и лактозу.

Результаты исследования показали, что при растворении препарата, полученного на основе сыворотки, через 2 часа происходило расслоение; препараты, полученные на основе сахарозы и лактозы, были стабильными более 3-х часов. Исходя из того, что данный препарат бета-каротина будет добавляться в продукты питания, для того чтобы не увеличивать сладость и каллорийность продукта, дальнейшие исследования проводились на лактозе.

2.3 ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И ГАЗОВОЙ СРЕДЫ НА СОХРАННОСТЬ БЕТА-КАРОТША В ПРЕПАРАТЕ.

Так как бета-каротин является неустойчивым соединением, подверженным сильному окислению, изучалось влияние газовой среды и температуры на сохранность бета-каротина. Исследование препарата бета-каротина на лактозе проводили при температурах 5°С и 20°С в банках из темного стекла в течение 2-х месяцев. В двух случаях при упаковки банок осуществляли отдувку азотом для удаления кислорода воздуха. Данные, представленные на рис. 1, показывают, что в процессе хранения концентрация бета-каротина уменьшается, наибольшие потери наблюдают-

ся при хранении образца при 20°С без инертного наполнителя и составили 100% от исходного, наименьшие потери наблюдались при хранении образца при температуре при 5° С ив среде инертного наполнителя (азота) и составили 10% от исходного. Однако потери находятся на достаточно высоком уровне, следовательно необходимо вносить стабилизатор, препятствующий разрушению бета-каротина.

2.4 ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ НА СОХРАННОСТЬ БЕТА-КАРОТИНА.

В мировой практике в качестве стабилизаторов бета-каротина используют вещества антиоксидантного действия и соединения углеводного характера, обладающие стабилизирующим действием. В исследовании использовали антиоксиданты химической природы, в концентрации разрешенной для применения в пищевой промышленности (дополнения к МБТ N 5061-89): ионол (БОТ, Е321), поливинилпиролидон (ПВП.Е1202), витамин Е-ацетат (Е306), рибофлавин (Е101), аскорбиновую кислоту (АК.Е300).

При приготовлении препарата вносили стабилизаторы: ионол, витамин Е-ацетат, рибофлавин и аскорбиновую кислоту в каротиновую пасту с последующим перемешиванием; поливинилпиролидон - в виде водного раствора. Данные по влиянию стабилизаторов на сохранность бета-каротина представлены на рис. 2.

Результаты исследования показывают, что с течением времени содержание бета-каротина уменьшается во всех образцах. После 1-го месяца хранения наименьшие потери наблюдались при использовании Е-аце-тата, ПВП, рибофлавина и ионола и составили 5, 5, 9 и 10 % соответственно, через 6 месяцев хранения наименьшие потери наблюдались с ио-нолом и составили 46%, поэтому были рассмотрены более детально стабилизирующие свойства ионола.

Рис.1 Влияние среды и температуры на сохранность бета-каротина

в составе препарата.

г> режим хранения при 20° С без азота И- режим хранения при 20° С в среде азота М- режим хранения при 5° С без азота О- режим хранения при 5° С в среде азота

136 136 136 13 6 136 13 6 срок а б в г д хранения,мес

Рис. 2. Влияние стабилизаторов на сохранность

бета-каротина в препарате.

а- без стабилизатора г- стабилизатор аскорбиновая кислота б- стабилизатор ионол д - стабилизатор поливинилпиролидон в- стабилизатор рибофлавин е - стабилизатор витамин Е-ацетат

- В -

2.5 ПОДБОР СПОСОБА ВНЕСЕНИЯ И КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОЛА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕПАРАТА БЕТА-КАРОТИНА.

При внесении ионола в состав готового препарата в измельченном виде трудно добиться его равномерного распределения по всему объему препарата. Поэтому для равномерного распределения ионола применили раствор ионола в смеси спирт: вода в соотношении 1:1. Это соотношение было установлено экспериментально: при более высоком содержании спирта ионол выпадал в осадок, при более высоком содержании воды -увеличивались энергозатраты на получение сухого препарата. На рис. 3 представлены данные по сохранности бета-каротина при различных способах введения ионола.

Показано, что при введении ионола в виде водноспиртовой смеси потери бета-каротина были на уровне 40% от исходного содержания бета-каротина, в то время как при введении кристаллического ионола они находились на уровне 50%.

Ионол разрешен для применения в пищевой промышленности, но его структурная формула близка к веществам, угнетающим обменные процессы, и Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам, рекомендует провести изучение с целью уменьшения или исключения его из пищевых продуктов. Поэтому целью дальнейшей работы было изучение возможности уменьшения ионола как стабилизатора в данном препарате. Результаты исследования по изучению влияния концентрации ионола на сохранность бета-каротина представлены на рис. 4.

Как видно из полученных данных уменьшение концентрации ионола с 0,2 до 0,1% ведет к увеличению потерь бета-каротина в препарате и ввиду этого была проведена работа по подбору дополнительного стабилизатора для сохранности бета-каротина в препарате.

100-' 90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 -

Сохранность бета-каротина %, от исходного

1

6

13 6 срок хранения, мес

Рис. 3.

3

а б

Влияние способа внесения ионола в препарат

на сохранность бета-каротина.

а - водноспиртовой раствор ионола б - кристаллический ионол

" Сохранность бета-каротина %. от исходного

14 14 14 срок хранения,

мес

Рис. 4 Влияние концентрации ионола на сохранность бета-каротина в препарате.

содержание ионола 0,20% Е23- содержание ионола 0,15%

пппрпжянир илнлла Г) 1 П9£

2.6 ПОДБОР ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО СТАБИЛИЗАТОРА БЕТА-КАРОТИНА В ПРЕПАРАТЕ.

Для производства водорастворимых форм жирорастворимых витаминов применяют вещества коллоидного типа, которые образуют высокодисперсные коллоидные растворы. Одними из таких веществ являются карбокси-метилцеллюлоза (КМЦ, Е466) и метилцеллюлоза (М/Ц,Е461). Были рассмотрены их стабилизирующие свойста в препарате бета-каротина. КМЦ и М/Ц вносили в виде 1%-ных водноспиртовых растворов.

Результаты исследования показали, что по истечении 6 месяцев хранения уровень сохранности бета-каротина составил 20% как с использованием КМЦ, так и М/Ц. Для изучения влияния дополнительного стабилизатора была выбрана КМЦ, обладающая лучшей растворимостью.

Изучалось влияние концентрации КМЦ на сохранность бета-каротина в препарате, с содержанием ионола 0,1%. Контролем служил препарат бета-каротина с содержанием ионола 0, 2%. Данные проведенного исследования представлены в таблице 1.

Показано, что при содержании КМЦ в количестве 0,234-0,390 г/100г, сохранность бета-каротина была меньше контроля на 2-4%. В данной технологии трудностью явилось внесение раствора КМЦ из-за его вязкости, а внесение КМЦ в сухом виде не дало однородности распределения его по всему объему препарата.

В результате исследования показана возможность уменьшения концентрации ионола в препарате бета-каротина с одновременным внесением дополнительного стабилизатора - КМЦ.

Таким образом получен препарат бета-каротина с композицией стабилизаторов: с достаточно низкой концентрцаией ионола 0,1% и КМЦ в концентрации 60%, давшей сохранность бета-каротина (56%) через 6 месяцев хранения на уровне контроля.

- И -

Таблица 1.

ВЛИЯНИЕ КМЦ НА СОХРАННОСТЬ БЕТА-КАРОТИНА.

Кол-во КМЦ, г/100г Содержание бета-каротина в препарате мг/100г Сохранность бета-каротина, % от исходного

1 мес 3 мес 6 мес

контроль 986 ± 6,8 83 75 60

0. 078 1012 ± 11,1 79 60 37

0.156 1034 ± 9,7 80 65 49

О, 234 1006 ± 8,6 84 69 56

0.312 1060 ¿10,3 82 71 56

0.390 998 ± 7,9 85 70 58

г.7 ПОДБОР СТАБИЛИЗАТОРОВ БЕТА-КАРОТИНА В ПРЕПАРАТЕ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ.

В связи с усилением контроля качества пищевых продуктов большое внимание стали уделять безопасности пищевых продуктов и пищевых добавок, предусматривая, чтобы в состав продукта входило только экологически чистое сырье. Поэтому одновременно проводилась работа по подбору стабилизаторов из растительного сырья как альтернатива синтетическим антиокислителям. В качестве стабилизатора из растительного сырья в исследовании использовали 3 вида растворимого пектина, отличающихся друг от друга по степени этерификации и степени очистки. Количество вносимого пектина по отношению к бета-каротину было определено из условий последующего полного растворения в воде, в

объеме 100 мл.

В таблице 2 представлены данные по сохранности бета-каротина в концентрате с различными дозировками пектина. В качестве контроля служил препарат бета-каротина с содержанием ионола 0,2%.

Как видно из представленных данных сохранность бета-каротина в препарате составила после 3-х месяцев хранения 75-84% от исходного, у контроля 77%; после 6 месяцев хранения - 10-20%, против контроля 65%; через 9 месяцев хранения сохранность бета-каротина находилась ниже 10%, у контроля - 31%. Следовательно один пектин не может дать высокую сохранность бета-каротина в препарате.

Таблица 2.

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ПЕКТИНА НА СОХРАННОСТЬ БЕТА-КАРОТИНА В ПРЕПАРАТЕ.

вид кол-во Содержание Сохранность бета-каротина, %

пектина внесен. каротина в от исходного

пектина препарате

r/lOOr мг/ЮОг 1 мес 3 мес 6 мес •'9 мес

контроль - 1040 ± 6,3 85 77 65 31

JC 2 1001 ± 7,2 77 70 8 3

203 4 988 ± 8.4 83 75 13 5

Classic 6 996 ± 6,9 84 58 6 2

JC 2 973 ± 9,8 100 92 16 6

204 4 1024 ± 4,7 100 84 20 8

Instant 6 1005 + 10,2 96 81 25 9

AF 2 1052 ± 8,1 84 80 10 3

803 4 974 ± 6,8 98 84 10 . 5

Instant 6 1285 ± 11,1 88 79 18 3

JC 203 Classic-пектин со степенью зтерификации 68-76%. с добавлением глюкозы;

JC 204 Instant-пектин со степенью зтерификации 68-70%, с добавлением сахарозы;

AF 803 Instant-пектин со степенью зтерификации 38-44%, грубой эчистки с добавлением глюкозы и солей фосфорной кислоты.

2.8 ИЗУЧЕНИЕ СОВМЕСТНОГО ВЛИЯНИЯ ПЕКТИНА С АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТОЙ И ЕЕ СОЛИ. НА СОХРАННОСТЬ БЕТА-КАРОТИНА В ПРЕПАРАТЕ.

Для повышения биологической ценности препарата и повышения сохранности бета-каротина и учитывая, что аскорбиновая кислота до-1устима для добавления в пищевые продукты, было изучено совместное злияние пектина с аскорбиновой кислотой и ее натриевой соли. Для ^следования стабилизирующих свойств был выбран пектин марки JC 204 [nstant, так как он дал лучшие результаты по сохранности бета-каро-гина и обладал более высокой растворимостью; количество аскорбиновой шслоты и ее натриевой соли брали исходя из максимально допустимой сонцентрации в смеси спирт: вода в соотношении 1:1 и составило для аскорбиновой кислоты 2,5%, а для аскорбината натрия - 5%. Результаты шализов представлены в таблице 3.

Данные показывают, что при внесении комплексного стабилизатора, габлюдается увеличение сохранности бета-каротина: так по истечение 6 «ее хранения сохранность бета-каротина составила 80% против контроля - 65%, а через 9 мес. хранения сохранность бета-каротина в препарате : аскорбинатом натрия и пектином была на уровне 50% и с аскорбиновой сислотой и пектином - 60% против контроля - 31%.

Интересно отметить, что пектин позволил увеличить сохранность юкорбиновой кислоты, что составило 86% через 6 мес хранения.

Таким образом получен препарат бета-каротина, содержащий в ка-

честве стабилизаторов пектин и аскорбиновую кислоту в концентрациях 4 и 2,5% соответственно, давшие сохранность бета-каротина 80% и 60% через 6 и 9 месяцев хранения соответственно.

Таблица 3.

СОХРАННОСТЬ БЕТА-КАРОТИНА В ОБРАЗЦАХ С ПЕКТИНОМ JC 204 INSTANT С АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТОЙ И АСКОРБИНАТОМ НАТРИЯ.

вид стабилизатора кол-во пектина в препарате г/ЮОг содержание каротина в препарате MT/lOOr сохранность бета-каротина, % от исходного

1 мес 3 мес 6 мес 9 мес

контроль - 1040 ± 6,3 85 77 65 31

аскор- 2 974 ± 5,6 100 89 60 34

бинат 4 988 ± 7,7 100 89 62 32

натрия 6 1063 ± 9,8 100 94 68 36

аскор- 2 994 ± 4,5 100 90 82 60

биновая 4 1055 ± 6,7 100 93 79 66

кислота 6 1113 ± 10,5 99 98 86 65

В результате проведенных исследований был разработан состав препарата и технологические условия режима получения двух препаратов порошкообразного водорастворимого бета-каротина со стабилизаторами:

- ионол и КМЦ в концентрации 0,1 и 60% соответственно

- пектин и аскорбиновая кислота в концентрациях 4 и 2,5% соответственно.

При добавлении в пищевые продукты препарат, полученный по рецептуре второго варианта, имеет ряд преимуществ: нет ограничений в использовании пектина и аскорбиновой кислота в пищевой промышленности, а также внесение аскорбиновой кислоты повышает биологическую ценность продукта. Дальнейшие исследования проводили со вторым вариантом препарата бета-каротина.

2.9 ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОДОРАСТВОРИМОГО ПРЕПАРАТА БЕТА-КАРОТИНА.

Для реализации разработанной в лабораторных условиях технологии получения водорастворимого препарата бета-каротина была разработана принципиальная схема получения (рис.5), состоящая из следующих стадий: подготовка и измельчение носителя, приготовление водно-спиртовых растворов стабилизатора, перемешивание компонентов, сушка и упаковка препарата. Разработана НТД на производство порошкообразного водорастворимого препарата бета-каротина. Проведена апробация разработанных технологических режимов в опытно-промышленных условиях, наработана промышленная партия препарата бета-каротина. Характеристика полученного препарата представлена в таблице 4.

Таблица 4.

ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДОРАСТВОРИМОГО ПРЕПАРАТА БЕТА-КАРОТИНА.

NN Наименование Характеристика

пп показателей и нормы

1 Внешний вид Порошок красно-оран-

аевого цвета

2 Запах Слабый, характерный для

масляной пасты каротина

3 Массовая доля

бета-каротина, % 0,9-1,1

4 Массовая доля влаги

не более, % 0,6

5 Испытания на подлин-

ность :

максимум спектра пог-

лащения в гексане, нм 451 ± 1

с хлоридом сурьмы синее окрашивание

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМОГО ПРЕПАРАТА БЕТА-КАРОТИНА.

4- весы-дозатор; 5- дозатор бета-каротина; 6- насос; 7- дозатор пектина; 8- дозатор этилового спирта; 9- дозатор аскорбиновой кислоты; 10- дозатор дистиллированной .вода; .11, 12- смеситель; 13- сушилка; 14- сборник-дозатор; 15- пакет.

Исследование препарата на наличие микрофлоры определяли методом высева образца на мясо-пептонный агар (МЛА), сусло-агар (СА) и на среде Кеслера и Эндо, Проведенное исследование показало, что концентрат не содержит посторонней микрофлоры: количество мезофкльных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов обнаружено 500 К0Е/1г препарата, БГКП не обнаружены в 2г препарата, плесневые грибы и дрожжи не обнаружены, патогенные микроорганизмы не обнаружены в 25г препарата. Оценка микробиологического качества препарата показывает, что уровень микробиологических показателей препарата бета-каротина не превышает норм, установленных СанПиН 42-123-4940-88 для сухих биологически активных добавок.

Технико-экономические показатели производства препарата бнта-каротина (100 кг/сутки), приведенные в таблице 5 показывают, что рентабельность производства составляет 30%, капитальные затраты 270 млн.руб. срок окупаемости 0,5 года.

Таблица 5.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОИЗВОДСТВА 100 КГ ПРЕПАРАТА В СУТКИ.

N показатели ед. изм.

1 годовой выпуск продукта кг 30 ООО

2 товарная продукция при цене

77 т. руб. т. руб. 2 310

3 зксплутационные расходы при

себестоимости 59 т. руб. т. руб. 1 770

4 годовая прибыль ( без учета

налогов и отчислений) млн. руб. 540

5 рентабельность % 30

6 капитальные затраты на

производство млн. руб. 270

7 срок окупаемости год 0,5

2.10 ПРИМЕНЕНИЕ ПРЕПАРАТА БЕТА-КАРОТИНА ДЛЯ ВИТАМИНИЗАЦИИ МОЛОЧНЫХ И МОЛОЧНОКИСЛЫХ ПРОДУКТОВ.

Усилить лечебно-профилактические свойства молочных и молочнокислых продуктов можно за счет использования бета-каротина. Принимая рекомендации Института питания РАМН и то. что человек может выпить более стакана молока, йогурта или бифидума, нормы закладки делали на уровне 2,5 и 5,0 мг/200г продукта. В таблице 6 представлены данные по сохранности бета-каротина в молочных продуктах.

Как видно из полученных результатов при производстве молочнокислых продуктов, обогащенных бета-каротином, наблюдаются технологические потери от 2 до 11%; по истечении 5 дней хранения потери были незначительные и составили около 3%. Стерилизованное молоко анализировали через 14 и 30 дней. Данные показали, что потери бета-каротина составили 5 и 11% соответственно.

Таблица 6.

СОХРАННОСТЬ БЕТА-КАРОТИНА В ВИТАМИНИЗИРОВАННЫХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТАХ.

продукт расчета, данные содержан. каротина ыг/200ил содержан. бета-каротина в препарате мг/г00мл технол. потери % сохранность бета-каротина %, от исходного

1 сутки 2 дня 5 дней

молоко 2,5 2,19 12 100 99 95

молоко

(стерил) 2,5 2,20 И 100 100 97

йогурт 2.5 2.21 И 100 100 99

бифидум-М 2,5 2,33 7 100 98 96

бифидум-1 1 5,0 4,92 2 100 99 96

При изучении влияния бета-каротина на жизнедеятельность бифидо-бактерий В.longum показано, что концентрат бета-каротина в количестве 5 мг/200г не вызывает гибель микроорганизмов, в то время как в количестве 25мг/200мл ингибирует жизнедеятельность микроорганизмов. Аналогичные результаты были получены и при опыте с болгарской палочкой и Str.termophylus.

Положительные качества нового продукта Бифидум-М позволяет рекомендовать его для лечебного питания людей. По заключению НИИ молочной промышленности данный препарат бета-каротина может быть использован для витаминизации молочных продуктов.

2.11 ИЗУЧЕНИЕ СОХРАННОСТИ БЕТА-КАРОТИНА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МАРМЕЛАДА.

На первом этапе изучалась сохранность бета-каротина в смеси с ароматической эссенцией и лимонной кислотой. Смесь хранили в условиях максимально приближенных к производственным: в металлических емкостях в течение 4 часов при 18-20°С и 24 часа при 9°С.

Данные показывают, что в смеси бета-каротин не разрушается, поэтому раствор препарата можно готовить заранее, в количествах, обеспечивающих работу линии в течение 1/2 смены.

На втором этапе изучалось влияние темперирования (выдержка продукта при 85°С в течение 0 и 40 мин) на сохранность бета-каротина в мармеладной массе. Препарат бета-каротина добавлялся в начале и в конце варки. Данные свидетельствуют (таблица 7), что препарат был достаточно устойчив и минимальные потери (4%) наблюдались при добавлении препарата в конце варки.

Таблица 7.

СОХРАННОСТЬ БЕТА-КАРОТИНА ПРИ ТЕМПЕРИРОВАНИИ МАРМЕЛАДНОЙ МАССЫ.

стадия внесения препарата время темпери рования мин расчета, кол-во каротина мг/ЮОг аналитич. кол-во каротина мг/ЮОг содержание СВ в мармеладной массе % сохранность бета-каротина. % от исход.

внесен в 0 4.2 76,6 83

начале 5,0

варки 40 4.0 78,4 80

внесен в конце варки 0 40 5,0 5.0 4,9 76,7 78,4 100 96

На третьем этапе изучалась сохранность бета-каротина в процессе хранения образцов мармелада. Образцы мармелада хранили, укладывая их в один ряд в коробки из картона, которые затем помещали в ящик из гофрированного картона. Результаты опыта (табл.8) показывают на наличие существенных технологических потерь при промышленном производстве мармелада, обогащенного бета-каротином. При хранении мармелада в течение 2-х месяцев наблюдались незначительные потери (9%), что говорит о высокой сохранности бета-каротина в мармеладных изделиях.

Таблица 8.

СОХРАННОСТЬ БЕТА-КАРОТИНА В ПРОЦЕССЕ ХРАНЕНИЯ ОБРАЗЦОВ МАРМЕЛАДА

расчетн. кол-во каротина мг/ЮОг аналит. кол-во каротина мг/ЮОг технолог, потери сохранность бета-каротина, % от исходного

% 0,5 мес 1 мес. 2 мес

5.0 3.0 40 100 96 94

2.12. ИЗУЧЕНИЕ СОХРАННОСТИ БЕТА-КАРОТИНА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СБИВНЫХ ИЗДЕЛИЙ.

К особенностям технологии производства сбивных (пастельных) изделий относится процесс аэрации масс, когда рецептурная смесь интенсивно насыщается воздухом, при этом кондитерские массы взбивают либо непрерывном, либо периодическим способами. На первом этапе изучалось влияние процесса изготовления сбивных масс. Препарат бета-каротина вносили в начале сбивания (при непрерывном процессе) и в конце сбивания (при периодическом процессе). Данные по сохранности бета-каротина при приготовлении сбивных масс представлены в таблице 9.

Таблица 9.

СОХРАННОСТЬ БЕТА-КАРОТИНА ПРИ ПРИГОТОВЛЕНИИ СБИВНЫХ МАСС.

стадия внесения препарата бета-каротина расчетн. кол-во каротина мг/100г аналитич. кол-во каротина мг/100г сохранность бета-каротина от исходного %

в начале сбивания 5,0 2.9 58

в конце сбивания 5,0 3,4 68

Как видно из данных отмечается значительное разрушение бета-каротина, его потери составили при внесении в начале сбивания -42%, а при внесении в конце сбивания - 32%.

При исследовании сохранности бета-каротина в пастильных изделиях (табл.10) отмечено, что имеют место существенные потери этого биологически активного соединения, находящиеся на уровне 30-40%.

Таким образом, использование препарата бета-каротина для витаминизации сбивных изделий не целесообразно, вследствие больших потерь при производстве и хранении бета-каротина. Препарат можно использовать в качестве красителя.

Таблица 10.

СОХРАННОСТЬ БЕТА-КАРОТИНА В ОБОГАЩЕННЫХ СБИВНЫХ ИЗДЕЛИЯХ.

зефир плотностью расчетн. кол-во каротина мг/100г аналитч. кол-во каротина мг/ЮОг технол. потери сохранность бета-каротина, %

г/см % 15 суток 30 дней

0.72 10,0 6,7 33 96 56

0,48 5,0 2,2 56 79 70

2.13. ПРИМЕНЕНИЕ ПРЕПАРАТА БЕТА-КАРОТИНА ДЛЯ ВИТАМИНИЗАЦИИ КОНЦЕНТРАТА ИЗ ТОПИНАМБУРА.

Была проведена работа по витаминизации концентрата из топинамбура для диетического питания. Препарат бета-каротина вносили в количествах 2,5 мг/ЮОг и 5,0мг/100г концентрата. Результаты анализа показали, что технологические потери составили 1-3 % от исходного. Результаты по сохранности бета-каротина в концентрате из топинамбура представлены в таблице 11.

Таблица 11.

СОХРАННОСТЬ БЕТА-КАРОТИНА В КОНЦЕНТРАТЕ ИЗ ТОПИНАМБУРА.

технология получения кол-во вносимого каротина мг/ЮОг технол. потери % сохранность бета-каротина % от исходного

5 суток 15 дней 30 дней

б/термообраб. 2,5 0 100 - -

термообработ. 2,5 3 100 67 95

б/термообраб. 5,0 1 100 - -

термообработ. 5,0 3 99 96 95

Данные показали, что после 5 суток хранения потери во всех образцах не обнаружены. Образцы» после режима термообрабоки (0,05 МПа,

т=30 мин), анализировали на сохранность бета-каротина по истечении 15 суток и 30 суток; потери, составили 3-4% и 5 % соответственно.

2.1Ч. ПРИМЕНЕНИЕ ПРЕПАРАТА БЕТА-КАРОТИНА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СУХИХ СМЕСЕЙ ДЛЯ НАПИТКОВ.

Разработано несколько рецептур порошкообразных смесей для напитков: "КаВи 1" с кристаллической молочной сывороткой; "КаВи У" с молочной сывороткой и для придания соответствующей коктейлю консистенции добавляли сухое молоко и пищевую соду; "Лакомка" с пектином, для придания напитку консистенции киселя и "Абрикос". Другими ингра-диентами для напитков были 1%-ный препарат бета-каротина, измельченный сахарный песок, аскорбиновая и лимонная кислоты и ароматические эссенции. Сухие смеси хранили в упаковке из ламинированной бумаги.

Данные по сохранности бета-каротина в сухих смесях для налитков представлены в таблице 12.

Таблица 12.

СОХРАННОСТЬ БЕТА-КАРОТИНА В ПРОЦЕССЕ ХРАНЕНИЯ СУХИХ СМЕСЕЙ ДЛЯ НАПИТКОВ.

Напиток содержал, каротина мг/ЮОг сохранность бета-каротина, %

1 мес. 3 мес. 6 мес.

"КаВи 1" 2,7 88 79 33

"КаВи У" 3,0 13 сл -

"Абрикос" 5.0 86 79 60

"Лакомка" 5,0 90 75 55

Результаты исследования показали, что после 1 мес хранения сохранность бета-каротина в сухих смесях для напитков находилась на уровне 88-92%, кроме "КаВи У" - 13%. Через 3 мес хранения сохранность была в пределах 75-82%, в концентрате напитка "КаВи У" бета-каротин не обнаружен. По истечении 6 мес хранения потери бета-каротина увеличились и составили 67% для "КаВи 1", для напитков "Абрикос" и Лакомка" потери находились на уровне 40-45%.

Таким обрзом для концентрата, содержащего в своей рецептуре пищевую соду, витаминизация бета-каротином не целесообразна.

Проведенные клинические испытания витаминизированного напитка "КаВи 1", на группе добровольцев из Института питания РАМН и в клинике лечебного питания Института питания РАМН на группе больных гипертонической болезнью с избыточной массой тела, получавших редуцированную диету показали, что включение в рацион витаминизированного напитка, обогащенного бета-каротином и витамином С, в группе добровольцев и больных гипертонической болезнью в течение месяца, оказывало положительное влияние на обеспеченность организма как бета-каротином так и аскорбиновой кислотой, о чем свидетельствуют биохимические показатели крови.

ВЫВОДЫ.

Проведенными исследованиями разработана технология получения водорастворимого препарата бета-каротина, включающая стадии подготовки и измельчения сырья, приготовление водноспиротового раствора стабилизатора, перемешивание всех инградиентов, сушка препарата и отдувка инертным газом при упаковки готового препарата.

На основании проведенных исследований сделаны следующие выводы:

1. Подобран носитель бета-каротина в его водорастворимой форме -лактоза, обеспечивающая стабильность при растворении препарата.

2. Изучен режим хранения препарата бета-каротина, обеспечивающий наименьшие потери данного нутриента: температура хранения 5°С в среде инертного газа в защищенном от света месте .

3. Подобраны и изучены возможные композиции антиоксидантов химической природы для стабилизации бета-каротина в его водорастворимой форме; изучены режимы внесения стабилизаторов в препарат бета-каротина. Показано, что наиболее эффективным антиоксидантом из этой группы является ионол в концентрации 0,2%, внесенный в виде воднос-пиртового раствора, и композиция стабилизаторов ионол и КМЦ в концентрациях 0,1% и 60% соответственно, обеспечивающей сохранность бета-каротина на уровне 60% в течение 6 месяцев хранения от исходного.

4. Подобраны и изучены стабилизаторы бета-каротина из растительного сырья. Показано, что пектин в его водорастворимой форме и аскорбиновая кислота, обеспечивают высокую степень сохранности бета-каротина - 80% по истечении 6 месяцев хранения и 60% по истечении 9 месяцев хранения. Показана возможность полной замены ионола на комплекс стабилизаторов пектина и аскорбиновой кислоты в соотношении 4г/100г и 2,5мг/% соответственно, что позволяет получить экологичес-

ки чистую пищевую добавку.

5. Исследована возможность витаминизации молочных и молочнокислых продуктов, мармеладно-пастильных изделий и продуктов переработки растительного сырья бета-каротином. Внесение препарата бета-каротина в количестве 2,5 мг/200мл молочного продукта и 5мг/100г мармелада обеспечивает 50% суточной потребности человека. Препарат бета-каротина не оказывает отрицательного влияния на микрофлору молочнокислых продуктов. Для сбивных пастильных изделий препарат рекомендован в качестве пищевого красителя.

6. Разработаны рецептуры сухих концентратов безалкогольных напитков, обогащенных бета-каротином. Проведенные клинические испытания, показали, что употребление витаминизированного напитка оказывало положительное влияние на обеспеченность организма как бета-каротином так и аскорбиновой кислотой, о чем свидетельствуют биохимические показатели крови.

7. На основании полученных данных разработан и утвержден комплект НТД на производство "Водорастворимого препарата бета-каротина" и на напитки с бета-каротином.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1.Беркетова Л.В., Семенова И.А., Агапова Е.В. Сохранность бета-каротина в сухих смесях для напитков. // Вопросы питания.-1995.-N 1. с.

2.Беркетова Л.В., Мухамеджанова Т.Г., Кантере В.М. Применение водорастворимой формы бета-каротина для витаминизации молочных иыо-лочно-кислых продуктов. / В кн.: Тезисы докладов Второго международного симпозиума "Питание и здоровье: биалогически активные добавки к пище". - М., 1996г., с. 12.

3. Беркетова Л. В.. Мухамеджанова Т. Г., Кантере В. Н. Стабилизация каротина в порошкообразном концентрате. /В кн.: Тезисы докладов Второго международного симпозиума "Питание и здоровье: биалогически активные добавки к пище". - М., 1996г., с.13.

4.Беркетова Л.В., Мухамеджанова Т.Г., Кантере В. М. Сохранность р-каротина в бифидуме. / В кн.: Тезисы докладов Всероссийской конференции "Современные достижения биотехнологии".- Ставрополь, 1996г.,

5.Семенова И.А., Беркетова Л.В. Витаминизированные пастильные изделия. / В кн.: Тезисы докладов Всероссийской конференции "Современные достижения биотехнологии",- Ставрополь, 1996г., с. 129.

6. Беркетова Л.В., Мухамеджанова Т.Г., Кантере В. М. Изучение сохранности бета-каротина в молочных продуктах. N Молочная промышленность.-1997.-И 1.- с. 31.

7.Беркетова Л.В., Мухамеджанова Т.Г.. Кантере В.М. Препарат бета-каротина для пищевой промышленности. /Сб. тезисов конфер. "Научно-технический прогресс в агроиндустрии".- Москва-Ялта.-1987.-с. 39.

8.Беркетова Л.В., Мухамеджанова Т.Г., Кантере В.М. Пищевая добавка для обогащения продуктов питнаия бета-каротином.//Сб. тез. симп. "Экология человека: пищевые технологии и продукты питания на порогов XXI века", - Москва-Пятигорск.-1997.-с. 49.

9. Беркетова Л.В., Мухамеджанова Т.Г., Кантере В. М. Получение витаминизированных продуктов с использованием водорастворимой формы бета-каротина.// Хранение и перераб. сель.-хоз. сырья.- 1997.- в печати.

ABSTRACT

Enhancement of environmental pollution and stress situations increase the risk of pathological proccesses developement among th population. Biological active food additives with p-carotene as strong natural antioxidant seem to be perspective for protection o human beings against' unfavourable influence of the environment a may become useful in decreasing the risk of cancer. The simplies method for. improving of the population vitamine status is the en richment of food products with these nutrients and in partícula with p-carotene.

The work is devoted to the eleboration of the technology fo production of powder water-soluble preparation of p-carotene vi utilization of the most bolavailable form 30% solution in oil. Sta bilization properties of plant products and different antioxidant p-carotene storage were investigated. Storage conditions were chos for maintainance of high p-carotene stability.

The possibility of p-carotene vitaminization was studied fo milk, acidic-Bilk produkt, confectionery and products of plant ori gine.

Recepes of dry beverages concentrais with p-carotene were in vestigated.The results on the production of p-carotene preparatio are summerised in the appropriate documentation, the former bei confirmed.