Київський національний торговельно-економічний університет

Притульська Наталія Володимирівна

УДК 641.12 : (664.87 + 664.93)

ОПТИМІЗАЦІЯ СПОЖИВЧИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ КОМБІНОВАНИХ КОНСЕРВІВ ТА ХАРЧОВИХ КОНЦЕНТРАТІВ
ІЗ ВИКОРИСТАННЯМ БІЛОКВМІСНОЇ СИРОВИНИ РІЗНОГО ПОХОДЖЕННЯ

Спеціальність: 05.18.15 – товарознавство харчових продуктів

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

Київ – 2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Київському національному торговельно-економічному університеті Міністерства освіти і науки України на кафедрі товарознавства та експертизи продовольчих товарів.

Науковий консультант: | доктор сільсько-господарських наук, професор, заслужений діяч науки і техніки України

Рудавська Ганна Богданівна,

професор кафедри товарознавства та експертизи продо-вольчих товарів Київського національного торговельно-економічного університету

Офіційні

опоненти: | доктор технічних наук, професор

Сирохман Іван Васильович,

завідувач кафедри товарознавства продовольчих товарів Львівської комерційної академії Укоопспілки

доктор технічних наук, професор

Клименко Михайло Миколайович,

завідувач кафедри технології м’яса, м’ясних та олієжи-рових продуктів Українського державного університету харчових технологій

доктор технічних наук, професор

Пивоваров Павло Петрович,

професор кафедри технології продуктів харчування Харківської державної академії технології та організації харчування

Провідна

установа: | Полтавський кооперативний інститут Укоопспілки,
м. Полтава, кафедра товарознавства продовольчих товарів

Захист відбудеться “31” травня 2001 об 1100 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.055.02 при Київському національному торговельно-економічному університеті за адресою: 02156, м. Київ, вул. Кіото, 19

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Київського національного торговельно-економічного університету за адресою: 02156, м. Київ, вул. Кіото,19

Автореферат розісланий 27 квітня 2001 року

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Є.В.Тищенко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Харчування було, є і залишатиметься на найближчий час єдиним тотальним і перманентним засобом задоволення потреб організму людини у поживних речовинах, які компенсують його витрати на рухливу, розумову, емоційну та інші складові життєдіяльності. Сьогодні слід констатувати, що небувалі досягнення науково-технічного прогресу не тільки не поліпшили якість харчового раціону основної маси населення, а в деяких регіонах планети значно погіршили.

Аналіз ситуації в Україні засвідчив дефіцит у раціоні більшості диференційованих за різними ознаками верств населення повноцінних білків, у тому числі тваринних, поліненасичених жирних кислот, вітамінів, мінеральних елементів (кальцію, заліза та інших), харчових волокон при над-лишковому споживанні тваринних жирів та рафінованих вуглеводів. Проблема нестачі білка є глобальною. Враховуючи те, що отримання необхідної для задоволення потреб населення країни кількості білка традиційним способом (тваринництво) ускладнено економічними факторами, а також орієнтуючись на зарубіжний досвід, можна стверджувати, що у вирішенні цієї проблеми зростає роль продукції рослин-ництва та біотехнології. У створенні науково-практичних засад застосування білкових добавок рослинного і мікробіологічного походження в Україні суттєвий внесок зробили: В.Г.Артюхов, Є.К.Вовнянко, В.М.Головченко, Л.М.Горшкова, В.Ю.Міцик, В.Г.Михайлов, В.Г.Щербаков, В.К.Янчевський та інші вчені.

Поліпшити ситуацію може також максимальне залучення біологічно цінних існуючих або організація виробництва перспективних джерел харчових інгредієнтів, свідомий підхід до створення нових продуктів харчування (комбінування сировинних компонентів з врахуванням сучасних досягнень нутріціології, тобто розробка продуктів “прицільної” якості). Значення при цьому має необхідність утилізації побічних та вторинних продуктів харчових виробництв, наприклад, спиртового.

На першій план також висувається економічно-соціальна, споживацька ефектив-ність комбінованих продуктів: вони повинні відповідати органолептичним запитам споживача при наявності мак-симально можливого набору позитивних якісних (у тому числі поживних) рис за умови нешкідливості та прийнятної вартості. Актуальним є необхідність створення вітчизняної альтернативи харчовим сировинним компонентам іноземного виробництва.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Обраний напрямок досліджень пов’язаний з Міжгалузевою науково-технічною програмою "Харчовий білок" за проектом 11.03.08 Міннауки України, зокрема з виконанням її завдань "Розробити комбіновані харчові білкові продукти для масового та лікувально-профілактичного харчування на основі нових видів білка тваринного, рослинного та мікробіологічного походження", 1995 – 1998 рр.,
№ держреєстрації 0196 U 008842; "Дослідити технологічні режими процесу ферментативної модифікації білкових продуктів із насіння зернобобових культур", 1995–1998 рр., № держреєстрації 0196 U 008838; "Розробити рецептури і виготовити дослідно-промислові партії нових видів м’ясних виробів і харчових концентратів з білковими (ВБП, ФМ-ХБК) і радіозахисними (КЕД-2) харчовими добавками", 1995–1997 рр.,
№ держреєстрації 0197 U 017541; "Із застосуванням математичного моделювання створити продукти нового покоління для масового, дитячого та лікувально-профілактичного харчування", 1993–1997рр., № держреє-страції А 01003104 та іншими, в яких автор виступав як відповідальний виконавець або керівник.

Мета і завдання досліджень. Метою досліджень було наукове обґрунтування оптимізації споживчих властивостей
харчових продуктів шляхом застосування білоквмісних добавок різного походження.

Загальними взаємозв’язаними завданнями, які виходять з основної мети дослідження, є:

-

-

дослідження способів удосконалення якості білоквмісних добавок та розробка напрямків їх застосування;

-

-

-

-

-

-

Наукова новизна одержаних результатів. При вирішенні державної проблеми забезпечення населення України продуктами харчування нового покоління --– високоякісними, максимально наближеними до сучасних рекомендацій нутріціології, апріорно володіючими здатністю виводити радіонукліди - шляхом вивчення та раціоналізації якості білоквмісних рослинних та дріжджових добавок вітчизняного виробництва, оцінки їх впливу на споживчі властивості комбінованих продуктів харчування отримано наукові результати, які можуть бути використані для подальшого удосконалення асортименту існуючих та розробки нових продуктів харчування, поліпшення стану харчування і, як наслідок – здоров’я населення .

Запропоновано наукову концепцію та реалізовано методологію (у вигляді комп’ютерної версії) оптимізації рецептур харчових продуктів з урахуванням сучасних положень науки про харчування та окремих здобутків вітчизняних і закордонних вчених.

Вперше досліджено інтегральну якість широкого спектру білоквмісних добавок рослинного походження та із дріжджів Saccharomyces cerevisiae в режимі одного експерименту, що забезпечує порівнюваність одержаних даних і створює підстави для їх застосування в подальшій науковій та практичній роботі з розроби продуктів "прицільної" якості.

Встановлена математична залежність між способами модифікації (дією різних концентрацій ферменту, кухонної солі, фосфату, зміною рН) та функціональними властивостями білоквмісних добавок на прикладі харчового білкового концентрату із дріжджів-сахароміцетів та концентрату білка люпинового.

Науково обґрунтовано та експериментально підтверджено раціональність застосування ІЧ-випромінювання, композиціювання, текстурування для одержання білкових добавок високої якості з метою їх включення до складу комбінованих продуктів харчування із заданими властивостями.

Доведена ефективність поєднання рослинних та дріжджових добавок у складі композицій (з сухим молоком, чорним харчовим альбуміном) – молочно-рослинна, молочно-дріжджова, біологічно активна з метою максимізації ступеня використання білків на анаболічні потреби та перетравності ферментами шлунково-кишкового тракту людини; смакова (з дріжджовими екстрактами та глутамінатом калію) – з метою поліпшення органолептичних та реологічних характеристик продукту.

У результаті проведення медико-біологічних досліджень встановлено високий ступінь радіоелімінаційної активності концентрату білка люпинового, зерна сої мікронізованої, молочно-дріжджової, біологічно-активної композицій.

Вперше розроблено рецептури, проведено комплексну товарознавчу оцінку споживчих властивостей комбінованих м’ясних консервів (фаршів, паштетів) та харчових концентратів (супів, каш, оладків) із заданими властивостями для масового харчування, рецептури яких сформовані на основі методів математичної оптимізації із застосуванням білоквмісних рослинних, дріжджових та інших добавок вітчизняного виробництва; встановлено закономірності змін споживчих властивостей нових консервів та концентратів у процесі зберігання.

Досліджено можливість застосування сучасних доступних фізичних, хімічних та біохімічних методів (у тому числі з елементами адаптації) з метою ідентифікації присутності рослинних та дріжджових добавок у складі продуктів харчування.

Наукову новизну одержаних технічних рішень підтверджено
4 патентами України.

Практичне значення одержаних резуль-татів. На основі результатів проведених теоретичних і експеримен-тальних досліджень:

-

-

-

-

-

-

-

Особистий внесок здобувача полягає в обґрунтуванні та формулюванні мети, наукової концепції, завдань та програми досліджень; під її керівництвом та за безпосередньою участю проведено експериментальні дослідження у лабораторних та виробничих умовах, розроблено нормативну документацію і здійснено промислову апробацію нових видів добавок, харчових продуктів. Безпосередньо автором проведено теоретико-аналітичну інтерпретацію результатів досліджень, сфор-мульовано висновки. При дослідженні радіозахисних властивостей добавок спільно з науковцями Українського наукового гігієнічного центру МОЗ України (д.м.н. І.І.Карачов, к.б.н. Н.Д.Шабуніна), біологічної цінності добавок та продуктів – Українського НДІ харчування
(к.б.н. В.Ф.Соловйова, к.б.н. Г.І.Соломко) - авторові належить наукова аргументація вибору та підготовка об’єктів досліджень, встановлення доз застосування, участь у проведенні, аналітична обробка отриманих результатів досліджень. Дані про вивчення способів модифікації добавок отримані за участю к.т.н. В.М.Головченко, аспіранта А.В.Гетманця, консервів – к.т.н. С.В.Казаченко.

У наукових працях, що опубліковані у співавторстві з колегами, здобувачеві належать теоретичні розробки, організація та участь у проведенні експериментальних досліджень, обробка та аналіз одержаних даних.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційної роботи доповідалися на конференціях, семінарах: наукові конференції професорсько-викладацького складу КНТЕУ (КТЕІ, КДТЕУ) 1989 – 2001; 1V Всесоюзна науково-практична конференція "Актуальные проблемы товароведения продовольственных товаров и подготовки товароведов в период перестройки" (Москва,1989); Всесоюзна конференція молодих вчених та спеціалістів "Совершенствова-ние технологиче-ских процессов производства новых видов пищевых продуктов и добавок" (Київ,1989); Всесоюзна науково–технічна конфе-ренція "Совершенствование технологических процессов производства новых видов пищевых продуктов и добавок. Использование вторичного сырья пищевых ресурсов" (Київ,1991); Республіканська наукова конференція "Экологические аспекты питания населения Украины" (Київ,1992); семінар "Проблемы ресурсо-сберегающих безотходных технологий и улучшение качества продукции пищеконцентратной промышленности" (Одеса,1993); Науково-практична конференція (з міжнародною участю) "Пути решения проблемы пищевого белка в Украине" (Київ,1994); Всеукраїнська науково-технічна конференція "Розробка та впровадження прогресивних технологій та обладнання у харчову та переробну промисловість" (Київ,1995); Науково-практична конференція "Науково-технічне та технологічне забезпечення збільшення виробництва конкуренто-спроможних продуктів для дитячого харчування" (Одеса, 1995); Міжнародна науково-практична конференція "Наукові і прикладні проблеми товарознавства в ринкових умовах" (Київ,1996); Міжнародна науково-технічна конференція "Розробка та впровадження прогресивних ресурсоощадних технологій та обладнання в харчову та переробну промисловість" (Київ,1997); V Міжнародна науково-технічна конференція "Якість в Європейській інтеграції" (Познань,1996); Міжнародна наукова конференція "Якість товарів в ринкових умовах" (Краків,1998); VI Міжнародна науково-технічна конференція "Проблеми та перспективи створення і впровадження нових ресурсозберігаючих
та енергоощадних технологій, обладнання в галузі харчової і переробної промисловості" (Київ,1999); міжнародна науково-практична конфе-ренція "Товарознавство – наука, практика та перспективи розвитку
в умовах ринку" (Київ,1999); Міжнародна науково-практична конференція "Стратегія розвитку туристичної індустрії та громадського харчування" (Київ, 2000).

Нові види продуктів демонструвалися на: виставці досягнень народного господарства Української РСР (Київ, 1991); Першій міжнародній виставці-ярмарку товарів для дітей "Бебі-Експо-96" (Київ,1996); Другій міжнародній виставці-ярмарку товарів для дітей "Бебі-Експо - 97" (Київ,1997); Міжнародній виставці "ХІТ (харчові продукти, інгредієнти, технології) - 97" (Київ,1997); Міжнародній спеціалізованій виставці продуктів харчування та сировини для їх виготовлення "Продукти України – 97" (Київ,1997); Всеукраїнській виставці-конкурсі продуктів харчування з лікувальними властивостями, організатор – міжнародна асоціація "Допомога родинам Чорнобиля" (Київ,1998); Першій міжнародній науково-практичній конференції "Здоров’я дітей – майбутнє нації" (Київ,1998); Міжнародній спеціалізованій виставці продуктів харчування та сировини для їх виготовлення "Продукти України - 98" (Київ,1998); Виставці досягнень Ватутінського району м.Києва (Київ,1999); Республіканській виставці "Україна – крок у нове тисячоліття" (Київ, 1999).

Публікації. Результати дисертаційної роботи опубліковані у 60 роботах, у тому числі у 21 тезах доповідей на конференціях, 4 патентах.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, 8 розділів, висновків, списку літератури і додатків. Роботу викладено на 270 сторінках, включаючи 78 таблиць, 42 рисунки, перелік додатків містить 40 найменувань. Список літератури включає 463 джерела, у тому числі 110 зарубіжних.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі обґрунтована актуальність теми досліджень і вказані основні напрямки їх проведення.

У першому розділі "Теоретичні передумови застосування білоквмісних добавок для створення продуктів харчування" на основі вивчення раціону харчування населення, представлено дані про дефіцит та результати аналізу доступних джерел білка, які дозволять компенсувати його. В Україні до реальних джерел білка рослинного походження можна віднес-ти горох, люпин, сою. Як перспективні можуть розглядатися квасоля, чина, нут, сочевиця та деякі інші культури, які за давніх часів традиційно культивувалися в даному регіоні.

Великих обсягів виробництва у світі мають продукти мікробі-ологічного синтезу. Найбільших досягнень в цій галузі набули США, Німеччина, Фра-нція та Канада, де до розмірів промислового виробництва доведені технології отримання "очищеного" білка, білково-мінеральних, білково-вітамінних, смако-вих добавок, ароматизаторів із мікроорганізмів. Основоположником цієї індустрії в Україні стало НВО "Біоспиртпрод", розробивши безвідходну технологію переробки хлібопекарських дріжджів.

Існуючі деформації раціону харчування населення України багато в чому зумовлені відсутністю стратегічного підходу до розробки нових продуктів харчування або наявністю монофакторного формування їх якості, зокрема, харчової, біологічної цінності. Усунути це дозволить розширення спектру комбінованих продуктів, рецептура яких спроектована, у тому числі за допомогою математичного апарату. Актуальною, у зв’язку з відсутністю сталої концепції, є проблема розробки методології створення нових продуктів харчування в максимальному ступені відповідних існуючим постулатам теорії збалансованого харчування. На підставі аналізу літературних джерел, а також реальної ситуації в країні щодо створення продуктів харчування із заданими властивостями на основі застосування нетрадиційних білоквмісних компонентів сформульована мета та завдання досліджень.

У другому розділі "Організація, об’єкти та методи досліджень" сформульовані організаційні, експериментальні напрямки реалізації програми досліджень, яку представлено на рис.1.

Наведено опис об’єктів досліджень, якими були білоквмісні добавки вітчизняного виробництва: рослинного походження – у формі борошна (люпин, горох, соя, соняшник, квасоля), концентрату (люпин, горох, соя, соняшник, квасоля, пшениця) та ізоляту (люпин, горох, соя, соняшник, квасоля) білка, подрібнені нут, чина, сочевиця; мікробного походження (дріжджові) – із дріжджів Saccharomyces cerevisiae – харчовий білковий концентрат, його ферментативно модифікована та вітамінізована форми, дріжджові екстракти; композиції названих добавок із сухим молоком, сухою кров’ю забійних тварин, глутамінатом калію; соя, оброблена ІЧ-випромінюванням мікронізована; текстурати, екструдати (стуктурати);

Теоретичні

дослідження | Логічний та формальний аналіз

Аналіз та систематизація інформації з проблеми, в тому числі патентний пошук

Розробка наукової концепції

Формулювання теоретичного та практичного наповнення програми досліджень

Практично-експериментальна частина | Дослідження харчових добавок вітчизняного виробництва для комбінованих продуктів | Аналіз харчової, біологічної цінності, функціональних властивостей, нешкідливості

Розробка напрямків удосконалення якості добавок (модифікація з використанням різних факторів впливу) та шляхів їх застосування (композиціювання, текстурування, мікро-нізація) | Аналіз впливу засобів удосконалення на органо-леп-тичні, фізико-хімічні, функціональні характе-ристики, біологічну цінність

Дослідження удосконалених харчових добавок | Аналіз харчової та біологічної цінності, функціональних властивостей, нешкідливості

Встановлення профілактичної направленості харчових добавок | Аналіз радіозахисної дії

Розробка та застосування математичних засобів оптимізації харчової та біологічної цінності харчових продуктів | Теоретичні та розрахункові заходи оптимізації

Створення та комплексне дослідження комбінованих продуктів "прицільної" якості оптимальних рецептур | Аналіз харчової та біологічної цінності, нешкідливості, здатності до зберігання

та кваліметрична оцінка

Розробка нормативної документації на добавки та комбіновані продукти | Урахування сучасних вимог стандартизації щодо якості
та безпеки

Промислова апробація удосконалених добавок та комбінованих продуктів

Розробка заходів щодо ідентифікації білоквмісних добавок у складі комбінованих продуктів

Встановлення економічної та соціальної ефективності розроблених продуктів

Теоретичні

дослідження | Логічний та формальний синтез

Встановлення взаємозалежностей результатів досліджень різних етапів

Формулювання висновків та заключень

Розробка рекомендацій для спеціалістів та споживачів

Рис. 1. Програма досліджень

а також з їх застосуванням група продуктів харчування, що об’єднує тривалий термін зберігання, зручність використання, рецептури яких оптимізовано згідно з сучасними вимогами нутріціології за допомогою створеної комп’ютерної програми м’ясні консерви (фарші і паштети), концентрати обідніх страв (супи, каші, оладки).

При проведенні експериментальних досліджень визначали органолептичні властивості, харчову та біологічну цінність, показники нешкідливості добавок і продуктів, а також специфічні для кожної групи досліджуваних об’єктів показники: для добавок функціональні властивості, у тому числі в режимі модифікації, консервів структурно-механічні характеристики, консервів і концентратів здатність до зберігання.

З метою акцентуації ступеня захисту прав споживачів при просуванні та споживанні розроблених продуктів встановлювались способи ідентифікації досліджуваних добавок і композицій у їх складі.

Контролем для консервів та харчових концентратів були відповідні зразки продуктів традиційного асортименту, які наближались за основними рецептурними складовими до експериментальних.

У дослідах застосовували стандартизовані, традиційні та нові сучасні методи, зокрема: фотоколориметрії, спектрометрії, газової, рідинної, атомно-адсорбційної хроматографії, люмінесценції, рентгено-структу-рування, імуноферментації, гістології, електрофорезу та інші.

Як апріорну складову якості визначали радіозахисні властивості об’єктів досліджень (на прикладі сої мікронізованої, концентрату білка люпинового, молочно-дріжджової і біологічно-активної композицій). Методика базувалась на визначенні впливу харчової добавки на динаміку накопичення цезію-137 організмом нелінійних білих щурів в умовах in vivo при введенні фіксованої дози радіоізотопу.

Описано математичний апарат та основні можливості комп’ютерної програми, створеної з метою оптимізації споживчих властивостей продуктів, яка дозволяє вводити і зберігати в базі даних інформацію про продукти, оптимізувати склад одержаної рецептури згідно з набором вимог, які специфікує користувач, відповідно до їх ієрархії в інтегральній якості продукту з призначенням коефіцієнтів вагомості, або визначати кількість сировинних компонентів (із заданого їх переліку), що забезпечуватимуть встановлений набір поживних речовин у продукті.

За допомогою програми можливо синтезувати рецептури продукту,
в якому оптимізується функція, яка описується коефіцієнтом використання білка та кількістю утилізованого білка Ру за формулами:

= , де Cmin – мінімальний скор незамінної амінокислоти по відношенню до її вмісту в білку еталона, частка одиниці;

– сума незамінних амінокислот в білку еталона ФАО/ВООЗ, г на 100 г білка;

– сума незамінних амінокислот у білку об’єкту, що досліджується, г на 100 г білка.

Pу = Р (1 – ), де Р – сумарна кількість білків у продукті, %.

Комплексний показник якості (Кя) розраховували з врахуванням коефіцієнта вагомості (0а1).

Повторюваність дослідів п’ятикратна, аналізів – трикратна. Результати досліджень оброблялися методами математичної статистики.

Третій розділ "Оцінка якості рослинних та дріжджових добавок для комбінованих продуктів" присвячений характеристиці білоквмісних добавок вітчизняного виробництва. Проведені дослідження харчової цінності, амінокислотного складу, якості білків (розрахунок амінокислотних скорів, вивчення фракційного складу, вмісту азотистих речовин, анаболічної ефективності) засвідчили високі поживні властивості добавок. Глибина технологічної обробки (від одержання борошна до ізоляту) збільшувала кількість білкового азоту. Так, в борошні гороховому його частка становила 92,0% від загального азоту, концентраті білка горохового – 96,3% , в ізоляті – 98,5 % .

Дослідження фракційного складу білків (рис. 2) показало, що більшість білків рослинних добавок представлені: в концентраті білка (КБ) люпинового глобулінами та глютелінами; горохового та соєвого переважно альбумінами за наявності значної (порівняно з іншими фракціями) кількості глобулінів; квасолевого – глобулінами за наявності майже однакової частки альбумінів, глютелінів, проламінів; пшеничного – глютелінів та проламінів; нуті, сочевиці, чині глютелінами, проламінами при рівних частках альбумінів та глобулінів; дріжджових добавок: у харчовому білковому концентраті (ХБК), його вітамінізованій (ВБК) та модифікованій протеолітичним ферментним препаратом (ФМ-ХБК) формах – глобулінами та глютелінами за наявності альбумінової та проламінової фракцій, дріжджових екстрактах (ДЕ-1, одержаний шляхом нейтралізації NаОН, ДЕ-2 – КОН) – переважно альбумінами при зниженні частки інших білків.

Усі досліджувані об’єкти є дефіцитними за вмістом сіркувмісних амінокислот. Встановлені певні деформації повноцінності білків добавок можуть бути усунуті шляхом їх поєднання з іншими харчовими інгредієнтами у складі комбінованих продуктів харчування або створенням спеціальних композицій, які в подальшому будуть використовуватися для отримання широкого спектру продуктів.

Встановлено, що білоквмісні рослинні добавки легко гідролізуються перетравними ферментами, причому найбільшим ступенем атакованості білків характеризуються ізоляти та концентрати, найменшим борошно. Загальний протеоліз борошна рослинних культур був у межах 20,96 – 23,94 ммоль NН2 на 1 г білка. На 40,27 – 47,11% більшою була сума продуктів протеолізу білків у концентратах. Найінтенсивніший процес накопичення продуктів протеолізу спостерігався під час пептидазної стадії. Відмінна від інших специфічна картина протеолізу була притаманна концентрату білка пшеничного: майже однаковий темп пепсинової та трипсинової стадії, інтенсивніший – пептидазної. Загальний протеоліз цієї добавки був достовірно (р 0,05) нижчий за всі інші продукти.

Найбільш доступними до дії протеолітичних ферментів були ізоляти рослинних білків при збереженні загальних особливостей постадійного ферментативного впливу на них: загальний протеоліз ізоляту білка люпинового був на 6,65% більший, ніж концентрату того ж білка, і на 49,11% – ніж борошна.

Дріжджові білкові концентрати мали схожу між собою картину протеолізу: розвинуту трипсинову та пептидазну стадії, незначну пепсинову. Ферментативна обробка поліпшувала доступність білків ХБК ферментам шлунково-кишкового тракту.

Добавки мали високі значення активності води: 0,682 – 0,785 для рослинних та 0,761 – 0,794 – дріжджових.

Усвідомлюючи потенційну небезпеку, що за певних умов може бути притаманна досліджуваним об’єктам, особливого значення було приділено вивченню показників їх харчової нешкідливості з урахуванням специфіки кожної з груп. Встановлено, що за вмістом алкалоїдів, інгибіторів ферментів, нітратів, летких нітрозамінів, важких металів, пестицидів, мікотоксинів, мікробіологічною забрудненістю сировинні компоненти, які вивчались, вкладаються у межі відповідних санітарно-гігієнічних норм і придатні для застосування на харчові цілі.

Доведено, що доцільність включення різних за ступенем технологічної обробки добавок до складу комбінованих продуктів харчування повинна регулюватися кінцевою метою – рівнем якості продуктів (адекватністю вмісту поживних речовин рекомендованим наукою нормам), межами собівартості.

Четвертий розділ "Напрямки удосконалення якості та застосування рослинних та дріжджових добавок" містить дані про засоби модифікації властивостей добавок під дією різних концентрацій ферменту протосубтилін Г20Х, фосфату (натрійтриполіфосфорнокислий), кухонної солі, зміни рівня рН, обробки ІЧ-випромінюванням та розробку новітніх раціональних шляхів їх введення до складу харчових продуктів – текстурування, композиціювання.

На прикладі концентрату білка люпинового (КБЛ), харчового білкового концентрату з дріжджів-сахароміцетів (ХБК), їх білкових речовин встановлено закономірності змін функціональних властивостей під впливом різних факторів (рис. 3): обробка добавок кухонною сіллю
(в концентраціях від 0,1 до 10%) сприяла підвищенню розчинності
(r = 0,642 – 0,987), піноутворюючої здатності; ферментним препаратом
(від 0,1 до 1,0 %) поліпшувало практично всі досліджувані функціональні властивості; фосфатом (від 0,1 до 1,0 %) дозволяло підвищити, емульгуючу та водоутримуючу здатність; зміна рН (у межах від 1 до 13) добавок у кислу та лужну сторони позитивно впливала на розвиток їх розчинності, піноутворюючої та емульгуючої здатності. Значний вплив (збільшення на 5,8 – 22,3 %) на розчинність білкових добавок та білків, що в них містяться, здійснюють фосфати, які сприяють набуханню білкових та інших речовин, підвищують їх гідрофільні властивості, збільшуючи кількість активних до взаємодії з молекулами води зон білкової глобули.

Рис.3. Модифікація розчинності добавок (ХБК, КБЛ) та їх

білкових речовин (ХБК б.р., КБЛ б.р.)

Встановлено корелятивний зв’язок між концентрацією кухонної солі (х) та зміною розчинності добавок (у), який описується рівняннями:

у = 24,32 – 3,46 х 4,42 х2; r = 0,987 для ХБК;

у = 32,81 – 12,00х – 32,45 х2 ; r = 0,932 для ХБК б.р.;

у = 56,89 – 34,01х 10,45 х2; r = 0,897 для КБЛ;

у = 32,76 – 11,21х – 33,98 х2; r = 0,642 для КБЛ б.р.

Цілеспрямоване застосування названих заходів дозволить ство-рювати нові конкретно задані функціональні властивості біологічно цінних добавок під час проектування певних продуктів харчування, в яких вони будуть використовуватися, забезпечуючи додаткову конкуренто-спро-можність.

Необхідність зменшення вмісту або повного усунення анти-аліментарних речовин за умови максимального збереження позитивних нативних властивостей сировини, з якої одержано добавки, зумовили організацію експерименту по обробці зерна сої інфрачервоним випромінюванням. Встановлено, що при цьому вдається суттєво поліпшити його поживні характеристики: збільшити доступність білків ферментам шлунково-кишкового тракту (табл.1), ступінь їх використання на анаболічні потреби, інактивувати інгибітори трипсину. За рахунок денатурації білків, трансформації вуглеводної складової спостерігаються значні зміни функціональних властивостей мікронізованої сої (збільшення на 264% розчинності, 170 – ступеня набухання у воді, 418 – у жирі,
273% - емульсійної ємкості). Крім того, зерно набуває специфічних органолептичних властивостей, що розширює спектр його застосування. Простота технологічного виконання даного виду обробки з отриманням значного позитивного ефекту робить його перспективним для харчової промисловості.

Таблиця 1

Перетравність білків зерна сої в умовах in vitro (ммоль NН2 / 1г білка )

р 0,05

Об’єкти

досліджень | Стадії протеолізу | Загальний

протеоліз

пепсинова | трипсинова | пептидазна

Зерно сої (вихідне) | 4,83±0,41 | 12,32±0,94 | 16,53±0,28 | 33,68

Мікронізована соя | 4,97±0,19 | 15,16±0,68 | 16,24±0,41 | 36,37

Встановлено можливість і доцільність застосування нових добавок
у складі імітаторів м’ясних волокон, одержаних методом термо-
пластичної екструзії. Розроблено за нашою участю нові рецептури текстуратів, спрямовані на максимальну утилізацію їх білкової складової
( = 0,667 – 0,786, Ру = 10,56 - 12,7%), імітацію структурних та органолептичних властивостей нативного м’яса, можуть входити
до складу комбінованих м’ясопродуктів як повноцінної заміни частини м’яса або інших дефіцитних інгредієнтів. На нові види текстуратів розроблено нормативну документацію.

Доведено перспективність такого сучасного напрямку застосування добавок рослинного та дріжджового походження, як поєднання їх
з іншими добавками за умови отримання сумішей "прицільної" якості
– композиціювання (табл. 2).

Таблиця 2

Білкові профілі композицій

Наймену-вання

показників | Композиція

молочно-рослинна | молочно-дріжджова | біологічно – активна | смакова

рослинна | дріжджова

0,663 | 0,672 | 0,637 | 0,649 | 0,558

Ру, % | 12,37 | 11,23 | 13,25 | 12,75 | 29,70

Проведено серію дослідів, які засвідчили можливість одержання компо-зицій з максимальним значенням коефіцієнта використання білка
та анабо-лічної ефективності (що свідчить на користь гіпотези О.О.Покровського) із залученням рослинних та дріжджових добавок, сухого молока, сухої крові забійних тварин за можливості взаємозамінності досліджуваних добавок у широкому спектрі. Новим композиціям, крім того, притаманні специфічні функціональні властивості, які сприяють їх використанню у складі комбінованих продуктів. На молочно-дріжджову, молочно-рослинну, білогічно-активну та смакову композиції отримано патенти, розроблено нормативну документацію та в промислових умовах здійснено випуск партій.

П’ятий розділ "Дослідження радіозахисних властивостей білоквмісних добавок для комбінованих продуктів" містить результати експериментів з доведення гіпотетичного припущення про те, що наявність високого вмісту цінних для організму людини речовин, зокрема, амінокислот, зумовлює радіозахисні властивості добавок.

Дослідження ступеня накопичення цезію-137 в організмі щурів, які отримували харчові добавки при впливові певної дози радіоізотопу, показано на рис. 4.

Рис. 4. Зниження накопичення цезію-137 в організмі тварин, які отримували харчові добавки

Контролем була група тварин, яка отримувала звичайний раціон харчування без включення добавок.

У всіх дослідних та контрольних тварин у перші три тижні відбувалося накопичення цезію-137 в організмі; починаючи з четвертого тижня досліджень і до кінця експерименту питома активність цезію-137 закономірно знаходилася на постійному рівні, це пояснюється тим, що при хронічному надходженні ізотопу до організму настає рівновага між його надходженням та виведенням з сечею і калом. У тварин, які отримували мікронізовану сою, зареєстровано зниження накопичення цезію-137
у середньому на 36% (кратність накопичення становила 6,4), концентрат білка люпинового – на 32,9% (6,55), молочно-дріжджову композицію
– на 41,2% (6,34), біологічно активну композицію – на 36,1% (6,0). Таким чином, можна констатувати: досліджені добавки є високоефективними радіозахисними засобами, що підтверджено відповідними заключеннями Українського наукового гігієнічного центру МОЗ України.

У шостому розділі "Товарознавча оцінка якості комбінованих харчових концентратів з використанням білоквмісних добавок" наведено оптимальні рецептури, одержані на основі комп’ютерного моделювання, технологічні особливості виробництва, результати товарознавчої характеристики нових видів концентратів обідніх страв з використанням рослинних та дріжджових добавок, а саме – супів п’яти, каш трьох, оладків шести найменувань. Для отримання супів, що не потребують варіння, "Студентський миттєвий", "Київський миттєвий" розроблено рецептури, технологію, нормативну документацію на структурати (екструдати)
на основі борошна горохового і соєвого.

Оптимізацію якості нових видів концентратів проводили за наступними критеріями: прийнятність для споживачів органолептичних показників, максимізація вмісту білка, мінеральних елементів, коефіцієнту використання білка , ефективності ліпідів; мінімізація вмісту вологи, кількості утилізованих білків Ру, легкорозчинних вуглеводів, жирів; наближення співвідношень незамінних (НЗАК) до замінних (ЗАК) амінокислот як 1:1, поліненасичених (ПНЖК) до мононенасичених (МНЖК) до насичених (НЖК) жирних кислот як 1:6:3, мінеральних елементів - калій до натрію як 1:2 , кальцій до магнію до фосфору
як 1: (1- 1,5) : (0,5- 0,65).

З метою розширення спектра добавок, що застосовуються для виробництва концентратів, надання більшої асортиментної гнучкості харчовим підприємствам, нами апробовано і рекомендовано до впровадження варіанти взаємозаміни в них рецептурних компонентів
із числа досліджуваних добавок (розділи 3,4) при збереженні відповідності продуктів основним критеріям оптимізації, а саме: у концентратах супів "Десятихвилинка" – ФМ-ХБК на ХБК в адекватній рецептурній кількості; ФМ-ХБК та глутамінат натрію в сумарній кількості на адекватну кількість смакової композиції; "Полонина" ХБК – на ФМ-ХБК або ВБК; "Студентський миттєвий" – екструдату горохового – на соєвий або сою мікронізовану, молока сухого та ДЕ на молочно-дріжджову композицію
в адекватній сумарній кількості; "Київський миттєвий" - ДЕ, борошна горохового модифікованого, сухого молока – на молочно-дріжджову
або молочно-рослинну композицію в адекватній сумарній кількості, екструдату соєвого – на екструдат гороховий; "Лісовий" – ХБК – на ВБК або мікронізовану сою; у концентратах каш "Білково-вівсяна" - ХБК
– на ВБК або мікронізовану сою; "Гречана нова" – ВБК – на ХБК
або молочно-дріжджову композицію; "Кров’янка українська ніжна"
– чорного харчового альбуміну, молока сухого, борошна горохового модифікованого – на біологічно активну композицію в адекватній сумарній кількості; в концентратах оладків "Горохові" - половину рецептурної кількості борошна горохового ферментованого - на ФМ-ХБК; "Картопляні нові" – половину рецептурної кількості борошна пшеничного та всієї кількості ДЕ – на молочно-дріжджову композицію або молочно
– рослинну композицію; "Гречані" – ДЕ – на ХБК або ВБК, "Люпинка"
– половини рецептурної кількості борошна люпинового – на адекватну кількість молочно-рослинної композиції, половину кількості крохмалю
– на адекватну кількість ДЕ або на біологічно активну композицію; "Пшеничні нові" – концентрату білка пшеничного – на адекватну кількість концентрату білка люпинового, або горохового, або соняшникового або на молочно-рослинну композицію; "Міксоя" – молока сухого та ДЕ
у сумарній рецептурній кількості – на адекватну кількість молочно-дріжджової композиції.

Одержані інтегральні показники якості (рис.5) свідчать про максимальні позитивні властивості нових продуктів.

Рис. 5. Показники якості харчових концентратів:
Кя - комплексний показник якості, Ру - коефіцієнт утилізації білка,
Орг. - середня органолептична оцінка, ? - коефіцієнт використання білка

Ступінь доступності їхніх білків перетравній системі організму людини був в супах на 12,7 - 23,4%, кашах – 23,5 - 27,9%, оладках
- 17,76 - 22,3% більше, ніж в аналогічних контрольних зразках, при збільшенні рівня використання білків на анаболічні потреби, наявності високих органолептичних показників, що засвідчено результатами численних дегустацій спеціалістів.

Встановлено закономірності змін якості нових продуктів у процесі зберігання протягом 12 місяців при відносній вологості 65 – 75%
та температурі 18 – 22 0С. З’ясовано, що першу половину терміну зберігання кількість всіх контрольованих мікроорганізмів (рис. 6) знижувалася за рахунок пригнічення або припинення їх життєдіяльності внаслідок несприятливих умов для існування, пов’язаних з низькою вологістю продуктів. На другому етапі (після 6 місяців зберігання) загальна кількість мікроорганізмів закономірно (враховуючи деяке підвищення вологості продуктів) починала зростати.

Колібактерії, сульфітредукуючі клостридії, патогенні мікроорганізми (у тому числі бактерії роду Сальмонела) як в початковій стадії досліджень, так і протягом всього терміну зберігання не були виявлені.

Особливо небезпечним для харчових концентратів у процесі зберігання є перетворення, які відбуваються в їхній жировій складовій. Встановлено, що протягом усього терміну зберігання кислотні числа жиру продуктів поступово та неухильно зростали, що зумовлено гідролітичними процесами, які відбуваються в жирі. Інтенсивність накопичення продуктів окислення ліпідів (за перекисними числами жиру) поступово зростали,
але протягом усього терміну не перевищували 0,06 % J2, що вкладається
в норми доброякісності. Виключенням були концентрати супів, що не потребують варіння, “Студентський” та “Київський миттєвий”, в яких ступінь накопичення первинних продуктів окислення ліпідів сягала вище значень, допустимих для харчових продуктів, уже на 9-му місяці зберігання внаслідок специфіки рецептури із-за чого їх було знято з циклу подальших досліджень. Дані вивчення накопичення карбонільних сполук свідчать про незначну інтенсивність перетворень: після 6-го місяця зберігання вона дещо збільшувалась, але залишалася не вищою 8 мкмоль на 1 г жиру. В цілому доведена висока стійкість до зберігання продуктів.

Таким чином, представлені результати досліджень ілюструють можливість реалізації розроблених підходів до оптимізації споживчих властивостей комбінованих харчових концентратів. Споживання таких продуктів призводитиме до максимізації коефіцієнта корисної дії харчових речовин, гарантованого ступеня їх засвоювання, що в цілому дозволить поліпшити загальний статус харчування населення, і, як наслідок, підвищити імунореактивні властивості організму людини. Крім того, соціальна значущість комбінованих концентратів зумовлена зручністю і швидкістю доведення їх до споживчої готовності, що сприятиме вивільненню значної кількості часу для вирішення загальносуспільних завдань.

В аспекті економічної ефективності концентрати супів, що не потребують варіння, порівняно з супом “Гороховий” традиційного вітчизняного асортименту дорожчі на 9 коп. за 100 г, але уникнення операції варіння може виправдати цей факт в очах споживачів. Оптово
– відпускна ціна супу “Полонина” була на 9 коп. нижчою, оладків “Міксоя” – на рівні ціни відповідних контрольних зразків.

На нові продукти розроблено Збірник нормативних документів, здійснено виробництво продуктів на Колиндянському концентратно-дріжджовому комбінаті та Дніпропетровському комбінаті харчових концентратів.

Сьомий розділ "Товарознавча оцінка якості м’ясних консервів
з використанням білоквмісних добавок" присвячений результатам комплексної експертизи якості нових видів комбінованих консервів,
до рецептури яких включено досліджені рослинні та дріжджові добавки.

Критерії оптимізації консервів були такі ж, як для харчових концентратів (розділ 6). Контролем були: для фаршів - фарш “Любительський”, паштетів - паштет “Печінковий”.

Розроблено рецептури шести м’ясних фаршів та чотирьох паштетів, встановлено можливість широкого варіювання сировинних компонентів у межах одного виду консервів, що зумовлено необхідністю підвищення лабільності виробничого процесу підприємства, економією ресурсів та забезпечення конкурентоспроможності продукції. Так, при збереженні адекватної, стабільної якості, допустима заміна: у фаршах “Ранковий” текстурату на сою мікронізовану, “Тонус” – концентрату білка люпинового – на концентрат білка соєвого, або горохового,
або соняшникового, або пшеничного, “Оптимум” – молочно-рослинної композиції на молочно-дріжджову, “Новий“ – ДЕ на смакову композицію, або ФМ-ХБК, або ВБК, “Обідній” – чорного харчового альбуміну на біологічно активну композицію, “Патент” – концентрату білка горохового на концентрат білка соєвого, або люпинового, або на молочно-рослинну, або молочно-дріжджову композицію; у паштетах “Каштан“ - ДЕ – на смакову композицію, сухої крові – на біологічно активну композицію, “Тонус” - концентрату білкового горохового
– на концентрат білка люпинового, або соєвого, або пшеничного, або соняшникового, “Ранковий” – ВБК – на ХБК, або ФМ-ХБК, або молочно-дріжджову композицію,