ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ХАРЧУВАННЯ ТА ТОРГІВЛІ

МАКАРЕНКО ОКСАНА ГЕОРГІЇВНА

УДК 664.5:664.8.022

ФОРМУВАННЯ ЯКОСТІ ПОРОШКОПОДІБНИХ

С-ВІТАМІННИХ БІОЛОГІЧНО АКТИВНИХ ДОБАВОК

ІЗ ПЕРЦЮ СОЛОДКОГО

Спеціальність 05.18.15 – товарознавство харчових продуктів

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків – 2006

Дисертацією є рукопис.

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

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент

Погарська Вікторія Вадимівна,

Харківський державний університет харчування та

торгівлі, доцент кафедри технології консервування

Офіційні опоненти: доктор с.-г. наук, професор, заслужений діяч

науки і техніки України

Рудавська Ганна Богданівна,

Київський національний торговельно-економічний

університет, професор кафедри товарознавства та

експертизи продовольчих товарів

доктор технічних наук, професор

Безусов Анатолій Тимофійович,

Одеська національна академія харчових технологій,

завідувач кафедри технології консервування

Провідна установа: Національний університет харчових технологій

Міністерства освіти і науки України, м. Київ,

кафедра технології функціональних харчових продуктів

Захист відбудеться “ 16 ” червня 2006 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.088.01 Харківського державного університету харчування та торгівлі за адресою: вул. Клочківська, 333, 61051, м.Харків-51.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського державного університету харчування та торгівлі за адресою: вул. Клочківська, 333, 61051, м. Харків-51.

Автореферат розісланий “13 травня 2006 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Дубініна А.А.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У даний час на всій Землі має місце погіршення екологічної ситуації. Це призвело до того, що в населення великою популярністю користуються продукти, які містять значну кількість біологічно активних речовин (БАР), що спрямовані на підвищення імунітету. До них відносяться вітаміни L-аскорбінова кислота, б-токоферол, каротиноїди, низькомолекулярні фенольні сполуки, мінеральні речовини та ін. Джерелами останніх для організму людини є фрукти, ягоди, овочі, соки, а також біологічно активні добавки (БАД) із них, що бувають у формі порошків, паст, концентратів і т.п. Використання БАД для виготовлення продуктів харчування дозволяє відносно легко і швидко поповнити дефіцит натуральних БАР в організмі людини та зміцнити його імунні властивості. В Україні ця проблема є надзвичайно актуальною. За статистичними даними, споживання вітамінів, а також фруктів і ягід по нормах цивілізованих країн, удвічі нижче рекомендованих норм. Спостерігається дефіцит БАД з високим вмістом вітамінів та інших БАР. Ситуація посилюється екологічною, економічною та політичною кризами у країні. У зв'язку з цим розробка нових натуральних вітамінних БАД із рослинної сировини з рекордним вмістом вітамінів та інших БАР є актуальною проблемою.

Особливе місце серед рослинної сировини займає перець солодкий, оскільки він унікальний за хімічним складом. Крім того, що він містить значну кількість L-аскорбінової кислоти, яка є загальновизнаним імуномодулятором і потужним антиоксидантом в усьому світі, він містить також значну кількість каротиноїдів (на рівні традиційного джерела каротину – моркви), ненасичених ароматичних речовин ізопренової природи, низькомолекулярних фенольних сполук, хлорофілів а і b та інших БАР, що здатні зв'язувати активні форми кисню, вільні окислювальні радикали, тобто виступають у ролі антиоксидантів і мають імуномодулюючі властивості. Перець солодкий широко розповсюджений на всіх континентах Землі та є сезонним продуктом. Традиційні технології його переробки в консервовані продукти (перець маринований, пюре, порошок – паприка та ін.) відрізняються відносно жорсткими температурними режимами обробки, що призводить до значних втрат вітамінів та інших БАР (від 20 до 80%), а також мають місце значні відходи під час його переробки (25...35%). Добавки з перцю солодкого (у формі порошків) в Україні та країнах СНД не знайшли належного застосування у харчовій промисловості і практично не розроблено прогресивні технології їх виробництва. Відомо, що найбільш прогресивним способом переробки рослинної сировини в порошки є сублімаційне сушіння (СС) та кріогенне подрібнення (КП). Проте, в Україні практично відсутнє устаткування для їх одержання. У зв'язку з цим актуальним є пошук методів, альтернативних кріогенному подрібненню та сублімаційному сушінню. У науковій літературі практично відсутні дані щодо формування якості та одержання дрібнодисперсних порошків з перцю солодкого за безвідхідною технологією, які б за якістю відповідали порошкам, отриманим із застосуванням КП і СС, та повністю зберігали всі вітаміни та каротиноїди.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до основних наукових напрямків досліджень Харківського державного університету харчування та торгівлі в рамках цільових комплексних науково-технічних програм Міністерства освіти і науки України за держбюджетною темою №2-04БО “Наукові основи технологій консервованих БАД з каротинвміщуючої та нетрадиційної рослинної сировини і продуктів з їх використанням для імунопрофілактики” (№ ДР 0104U002389), а також НДР за планом ХДУХТ №9-01-02Б “Дослідження антиоксидантних властивостей і фітонцидної активності натуральних прянощів та їх використання для попередження окислювання каротиноїдів під час розробки технології порошкоподібних рослинних БАД” та №8-03-04Б “Розробка технологій рослинних біологічно активних добавок та їх використання в молочних продуктах”.

Мета і задачі досліджень. Метою роботи є теоретичне та експериментальне виявлення закономірностей комплексного впливу термообробки, дрібнодисперсного подрібнення, вакуумної сушки на формування споживчих властивостей порошкоподібних С-вітамінних БАД із перцю солодкого (ПС), оцінка їх якості в процесі виготовлення, зберігання і використання під час виробництва вітамінізованих продуктів харчування. Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні задачі:

- дати товарознавчу оцінку ПС різних сортів як основи для порошкоподібних С-вітамінних БАД і встановити закономірності впливу теплової обробки на вміст L-аскорбінової кислоти (L-АК), дегідроаскорбінової кислоти (ДАК), каротиноїдів та утворення редуктонів у ПС перед сушінням;

- вивчити вплив дрібнодисперсного подрібнення, вакуумного сушіння (ВС) на БАР, біополімери на тканинну і клітинну структуру під час одержання порошкоподібних С-вітамінних БАД із ПС за безвідхідною технологією;

- вивчити спектри поглинання, спектри флуоресценції, ІЧ-спектри БАР під час одержання порошкоподібних С-вітамінних БАД із ПС за безвідхідною технологією;

- вивчити вплив ступеня подрібнення ПС і порошкоподібних С-вітамінних БАД із ПС на їх біологічну активність – засвоюваність біотест-систем Paramaecium caudatum (за генеративною активністю);

- вивчити антиоксидантну активність, вміст та спектральні характеристики БАР фітодобавок із натуральних прянощів і виявити їх вплив на гальмування окислювання каротиноїдів під час одержання порошкоподібних С-вітамінних БАД із ПС у процесі зберігання;

- провести товарознавчі дослідження формування якості порошкоподібних С-вітамінних БАД із ПС та науково обґрунтувати їх безвідхідну технологію одержання і зберігання, розробити нормативну документацію, визначити їх економічну ефективність та провести апробацію у виробничих умовах, а також розробити рецептуру вітамінізованих смакових добавок і майонезів з їх використанням.

Об'єкт дослідження – товарознавча оцінка нових порошкоподібних С-вітамін-них БАД із ПС та закономірності впливу теплової обробки, вакуумного сушіння, дрібнодисперсного подрібнення та екстрактів антиоксидантів із прянощів на формування якості і збереження каротиноїдів під час розробки безвідхідної технології їх виготовлення та зберігання, а також використання під час виробництва вітамінізованих оздоровчих продуктів харчування.

Предмет досліджень – перець солодкий, порошкоподібні С-вітамінні БАД із ПС, фітодобавки з натуральних прянощів (у формі екстрактів), смакові добавки та майонези на їх основі.

Методи досліджень – стандартні хімічні, фізико-хімічні, спектроскопічні, мікробіологічні, метод світлооптичної мікроскопії, експрес-метод біотестування з використанням Paramaecium caudatum.

Наукова новизна отриманих результатів. Науково обґрунтовано і доведено доцільність комплексного використання теплової обробки (бланшування), вакуумного сушіння та дрібнодисперсного подрібнення (без застосування холоду) і застосування фітодобавок із натуральних прянощів як засобів підвищення якості та збереження каротиноїдів під час одержання порошкоподібних С-вітамінних БАД із ПС і формування їх якості.

Встановлено, що дрібнодисперсне подрібнення ПС ВС призводить до більш повного вилучення із сировини БАР та до ефекту “збагачення” кінцевого продукту низькомолекулярними БАР (L-аскорбінова кислота, каротиноїди, низькомолекулярні фенольні сполуки, вільні амінокислоти та ін.) на 28...75% порівняно з вихідною сировиною. Це пов'язано з тим, що при дрібнодисперсному подрібненні, як показали мікроскопічні дослідження, відбувається істотне руйнування та ушкодження тканин, клітин, що призводить до більш повного вилучення низькомолекулярних БАР, а також, як свідчать спектральні характеристики каротиноїдів, аскорбінової кислоти БАД із перцю солодкого та ІЧ-спектри, частина БАР переходить зі зв'язаного стану з біополімерами (білок, целюлоза, пектин) у вільний.

Модельними експериментами встановлено, що засвоюваність порошків із ПС, яку визначали методом біотестування на біотест-системах інфузорій Paramecium caudatum (за генеративною активністю) у 2 рази вище порівняно з традиційним подрібненням (відповідно, 72...78% і 40…44%).

Показано, що під час бланшування і дрібнодисперсного подрібнення ПС, висушеного за допомогою ВС, має місце збільшення концентрації вільних каротиноїдів. Виявлено антиоксидантну активність (АОА) фітодобавок (у формі екстрактів) з натуральних прянощів (базиліку, мускатного горіха, лаврового листа, перцю червоного) і встановлено, що вони мають АОА у 8,0...10,0 раз вище, ніж -токоферол (у еквівалентній дозі). Вперше показано, що використання фітодобавок з натуральних прянощів під час виготовлення порошкоподібних БАД із ПС збільшує їх термін зберігання та збереження каротиноїдів у 2 рази.

Запропоновано напрямки використання нових порошкоподібних С-вітамінних БАД із ПС у вітамінізованих продуктах харчування профілактичного призначення. Розроблено нові порошкоподібні С-вітамінні БАД із ПС за безвідхідною технологією, а також вітамінізовані смакові добавки та майонези на їх основі, вивчені їх товарознавчі характеристики та імуномодулюючі властивості.

Практичне значення отриманих результатів. Розроблено наукове обґрунтування виробництва порошкоподібних С-вітамінних БАД із ПС за безвідхідною технологією, фітодобавок (у формі екстрактів) з натуральних прянощів (базиліку, мускатного горіха, лаврового листа, перцю червоного) і вітамінних смакових добавок та майонезів на їх основі, що дозволить розширити асортимент натуральних С-вітамінних БАД з високим вмістом БАР імуномодулюючої дії з метою їх використання під час виробництва різних продуктів оздоровчого харчування.

Реалізація роботи. Проведено апробацію розроблених порошкоподібних С-віта-мінних БАД, майонезів з їх використанням і фітодобавок із прянощів у промислових умовах НВФ “ФІПАР” (20.10.2000 р., 20.09.2004 р.), НВФ “РАМОН” (18.05.2001 р., 29.10.2001 р.), ЗАТ “Фіторія” (05.12.2002 р., 15.04.2004 р.), АТЗТ “Харківський жиркомбінат” (20.11.2000 р.), НПП “Кріас-1” (28.02.2005 р.) (м. Харків). Затверджено нормативну документацію на “Добавки біологічно активні порошкоподібні з перцю солодкого болгарського та інших овочів” (ТУУ 15.3-01566330-152-2004), “Екстракти з рослинної сировини водно-спиртові” (ТУУ 15.9–01566330-144-2003). Клінічні випробування БАД були проведені в Інституті медичної радіології АМНУ ім. С.П. Григор'єва, які підтверд-жують їх імуномодулюючу дію (Звіт “Медико-біологічні дослідження систематичного прийому БАД з каротинвміщуючих овочів на показники імунітету” від 15.03.2003 р.).

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

Апробація результатів дисертації. Основні положення результатів дисертації доповідалися й обговорювалися на наукових конференціях професорсько-викладацького складу Харківського державного університету харчування та торгівлі (м. Харків, 2001-2005 рр.); Міжнародній науковій конференції молодих вчених, аспірантів і студентів “Сучасні методи утворення нових технологій та обладнання в харчовій промисловості” (м. Київ, НУХТ, 2002 р.); Міжнародній конференції, присвяченій 100-річчю з дня заснування ОНАХТ (м. Одеса, ОНАХТ, 2002 р.); Міжнародній науково-методичній конференції, присвяченій 35-річчю академії (м. Харків, ХГАТОП, 2002 р.); Міжнародній науково-методичній конференції, присвяченій 65-річчю з дня народження М.І. Беляєва (м. Харків, ХДУХТ, 2003 р.); ІІІ Міжнародній науково-практичній конференції “Наука і соціальні проблеми суспільства: медицина, фармація, біотехнологія” (м. Харків, НФаУ, 2003 р.); Міжнародній науково-технічній конференції “Розробка і виробництво продуктів функціонального харчування, інноваційні технології і конструювання устаткування для переробки сільськогосподарської сировини, культура харчування населення України” (м. Київ, НУХТ, 2003 р.); конференціях професорсько-викладацького складу Одеської національної академії харчових технологій (м. Одеса, ОНАХТ, 2003-2004 рр.).

Публікації. Основні положення і результати дисертаційної роботи опубліковані у 20 наукових працях, у тому числі 13 статтях у наукових фахових виданнях, затверджених ВАК України, 6 тезах доповідей на науково-практичних конференціях та 1 деклараційному патенті України на винахід.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, шести розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Роботу викладено на 160 сторінках друкованого тексту, вона містить 29 таблиць, 37 рисунків, 25 додатків. Список використаних джерел містить 239 найменувань, у тому числі 31 іноземних.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

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

У першому розділі “Наукові та практичні передумови формування якості порошкоподібних С-вітамінних біологічно активних добавок із перцю солодкого” наведено аналіз сучасного стану переробки ПС. Розглянуто особливості хімічного складу, вмісту вітамінів та інших БАР ПС, його лікувально-профілактичну дію, особливості різних форм аскорбінової кислоти та каротиноїдів. Проаналізовано і систематизовано відомості впливу різних чинників на БАД із ПС та основні способи отримання БАД із ПС (у формі порошків, паст, пюре) та розглянуто прогресивні способи сушіння, подрібнення рослинної сировини (кріогенне подрібнення, сублімаційне, вакуумне сушіння та ін.). Обґрунтовано необхідність використання вакуумного сушіння та дрібнодисперсного подрібнення ПС без застосування низьких температур.

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

У третьому розділі „Наукові основи формування якості порошкоподібних С-вітамінних БАД із ПС з використанням процесів механодеструкції” наведені результати хімічних, спектроскопічних, фізико-хімічних, мікробіологічних, мікроскопічних досліджень, які є науковою основою формування якості нових порошкоподібних С-вітамінних БАД із ПС під час розробки технології їх виробництва та зберігання. У роботі проведено товарознавчу оцінку ПС різних сортів у зв'язку з можливістю його використання для виготовлення С-вітамінних БАД.

Головним у даній роботі було зберігання та стабілізація L-АК та каротиноїдів ПС. У зв’язку з цим у даній роботі необхідно було з'ясувати вплив певних чинників (бланшування, вакуумного сушіння, дрібнодисперсного подрібнення) на різні форми АК і редукторів (Р) ПС. Показано, що у свіжому ПС АК представлена L-АК. Встановлено, що під час термообробки – бланшування і витримці пюре з перцю – відбувається зниження вмісту L-АК на 12,0...30,0% порівняно з вмістом у свіжому перці (рис. 1) за рахунок переходу частини L-АК у ДАК (7,8...14,0%) і P (3,5...12,6%). Тому оцінюючі загальний вміст вітаміну С у БАД доцільно визначати не тільки вміст сумарного показника АК + ДАК + Р, але і контролювати наявність ДАК і Р. Чим довше робили термообробку, тим вище ці показники. Показано, що для ПС доцільним є бланшування протягом 5…6 хв. Також показано, що під час термообробки ПС відбувається не руйнування, а зростання кількісного вмісту каротину на 30...40% порівняно з вихідним перцем. Це суперечить традиційно сформованій думці про те, що під час термообробки відбуваються значні втрати каротину (рис. 1).

Рис. 1. Вплив тривалості бланшування ПС перед сушінням на вміст відновленої форми АК (А), окисленої форми – ДАК (Б), утворення редукторів (В), каротину (Д): 1 – ПС вихідний; 2 – ПС після бланшування протягом 5 хв; 3 – ПС після бланшування протягом 10 хв

Збільшення вмісту каротину не свідчить про появу його додаткової кількості в бланшованому перці або пюре з нього, а говорить про перехід молекул каротину зі зв'язаного з біополімерами стану у вільний. Отримані результати були підтверджені спектроскопічним методом під час дослідження сумарного спектра поглинання каротиноїдів ПС у 70% етанолі (рис. 2) та узгоджуються з отриманими нами раніше даними на прикладі моркви.

Показано, що під час бланшування ПС, а також витримування пюре при температурі 1000 С протягом двох годин спектр поглинання каротиноїдів свіжого ПС поетапно зміщується вверх, тобто в бік збільшення інтенсивності поглинання. Це свідчить про збільшення виходу каротиноїдів в екстракт і про збільшення концентрації каротиноїдів, що знаходяться у вільному стані.

Відомо, що найбільш прогресивними методами сушіння у міжнародній практиці є сублімаційна ВС та ВС. Систематизованих даних щодо зміни якості ПС у процесі сушіння практично немає. У зв'язку з цим у задачу даної роботи входило вивчення впливу ВС на якість ПС. Показано, що під час ВС кількість БАР зменшується. Так, кількість L-АК зменшується на 30...32% до вихідної сировини, каротину – на 7...8%, фенольних сполук на 13...15%. Показано також, що зниження вмісту L-АК порівняно із його вмістом у свіжому ПС відбувається за рахунок переходу частини L-АК у ДАК (до 18,5%) і P (до 11,2%).

Процес подрібнення є одним із основних технологічних прийомів під час отримання порошкоподібних продуктів із висушеної сировини. У даний час одним із прогресивних способів подрібнення є кріогенне, для якого необхідні спеціальні млини та рідкий азот, що збільшує вартість продукту. У зв’язку з цим нами розглянута можливість подрібнення в шаровому млині без застосування рідкого азоту. Комплексними дослідженнями встановлено закономірності зміни L-АК, каротину, фенольних сполук, біополімерів під час дрібнодисперсного подрібнення (без застосування холоду) до розміру часток 5...30 мкм висушеного за допомогою ВС ПС (рис. 3). Встановлено, що відбувається краще вилучення концентрації низькомолекулярних БАР залежно від виду БАР на 28...75 % відносно вихідної сировини, зменшення масової частки біополімерів: целюлози і пектинових речовин (на 15 і 9%) відповідно та паралельно відбувається збільшення цукрів (на 15%) і вільних амінокислот (на 110%). Це пов'язано з тим, що під час дрібнодисперсного подрібнення у шаровому млині, як показали мікроскопічні дослідження, відбувається істотна деструкція рослинної тканини, руйнування та ушкодження клітин і збільшення активної поверхні продукту, що призводить до більш повного вилучення БАР. Отримані результати були підтверджені під час вивчення спектрів поглинання каротиноїдів, АК, вітаміну В6, а також ІЧ-спектрів. Показано, що під час дрібнодисперсного подрібнення відбувається істотне збільшення інтенсивності поглинання каротиноїдів ( = 447..450 нм) порівняно з вихідною сировиною. Це свідчить про збільшення їх концентрації в розчиннику (рис. 4).

Рис. 3. Вплив дрібнодисперсного подрібнення, ВС та бланшування на БАР і біополімери ПС під час отримання порошкоподібних С-вітамінних БАД за безвідхідною технологією: 1 –перець вихідний; 2 – порошок із ПС ВС

Показано, що форма спектрів поглинання водорозчинних вітамінів, таких як АК (н1 = 37900 см-1) і вітамін В6 (н2 = 31400 см-1) однакова. Це свідчить про те, що подрібнення в шаровому млині не призводить до появи в екстракті помітної кількості нових речовин. Збільшується концентрація АК, вітаміну В6, яка супроводжується збільшенням інтенсивності спектра поглинання. Таким чином, подрібнення в шаровому млині істотно поліпшує екстракційні характеристики ПС.

Рис. 4. Вплив дрібнодисперсного подрібнення в шаровому млині на спектр поглинання каротиноїдів (А), аскорбінової кислоти, вітаміну В6 (Б) перцю солодкого (в етанолі): 1 – ПС вихідний; 2 – порошок із ПС ВС

Спектральний аналіз показав, що під час дрібнодисперсного подрібнення ПС ВС виявлено значні зміни валентних коливань ОН-груп, які знаходяться у вільному стані і приймають участь в утворенні внутрішніх та міжмолекулярних водневих зв’язків. Показано, що під час дрібнодисперсного подрібнення проходить значне зменшення цих груп в області частот н= 3610…3645 см-1, н= 3450…3600 см-1, н= 3200…3550 см-1, н= 3200…3400 см-1 характерних для валентних коливань ОН-груп, що свідчить про руйнування водневих зв’язків як внутрімолекулярних так і міжмолекулярних, що підтверджує те, що під час дрібнодисперсного подрібнення частина БАР із зв’язаного стану переходить у вільну форму. Збільшення СН3-груп (при н= 2920 і 2850 нм-1) у порошку ВС свідчить про збільшення масової частки каротиноїдів і ароматичних речовин ізопренової природи. Збільшення кількості ненасичених подвійних зв'язків (при н= 1620 нм-1) говорить, очевидно, про те, що під час дрібнодисперсному подрібненні збільшується масова частка ненасичених речовин таких як каротиноїди, фенольні сполуки, ароматичні речовини (терпеноїди) (рис. 5). Дані отримані за допомогою ІЧ-спектроскопії підтвердили дані отримані хімічними методами досліджень спектрів поглинання БАР.

Проведена товарознавча оцінка нових порошкоподібних С-вітамінних БАД із ПС різного кольору (червоного, жовтого, зеленого) за органолептичними, фізико-хімічними, мікробіологічними показникам, а також хімічним складом. Показано, що найбільшим вмістом БАР відрізняється БАД із ПС червоного кольору, потім жовтого і найменшим зеленого кольору (табл. 1). Нові БАД відрізняються високим вмістом БАР, особливо L-АК (1580,2…1640,4 мг у 100 г), каротину (11,5...25,6 мг у 100 г), низькомолекулярних фенольних сполук – оксикоричних кислот (538,2...1803,2 мг у 100 г), катехинів (388,1...944,6 мг у 100 г), дубильних речовин (525,2...1200,4 мг у 100 г), а також мінеральних речовин (5,9...8,0%). Особливо багато калію, кальцію, фосфору, заліза. Таким чином, показано, що нові порошкоподібні БАД із ПС є складною полікомпонентною системою і відрізняються високим вмістом БАР. Різниця в кількості різних БАР та їх більш диференційний склад були підтверджені під час вивчення трьохмірних спектрів флуоресценції екстрактів порошкоподібних БАД із ПС різного кольору (рис. 6). Таким чином, комплексними дослідженнями показано, що нові БАД із ПС містять рекордну кількість АК (каротину, фенольних сполук, пектинових речовин та ін.) та їх можна рекомендувати для вітамінізації різних продуктів харчування і для імунопрофілактики населення.

Оскільки розроблені нами нові БАД дрібнодисперсні, то в задачу даної роботи входило порівняння БА (або ступінь засвоюваності) БАД із ПС з різним ступенем подрібнення. Дослідження БА проводили на біотест-культурах інфузорій за генеративною активністю. Як об'єкти дослідження використовували грубо та дрібно подрібнені

Таблиця 1.

Вміст біологічно активних і поживних речовин у порошкоподібних БАД

із перцю солодкого з різним забарвленням

Назва показника якості | Перець солодкий

зелений | червоний | жовтий

Вітамін С, мг у 100 г | 1620,5±31,2 | 1640,4±28,5 | 1580,2±35,6

в-каротин, мг у 100 г | 25,6±0,07 | 15,2±0,60 | 11,5±0,08

Фенольні сполуки (за хлорогеновою кислотою), мг у 100 г | 538,2±5,50 | 1803,2±45,0 | 605,4±5,96

Флавонолові глікозиди (за рутином) | 502,3±3,00 | 148,6±2,50 | 131,2±1,90

Катехіни (за d-катехіном), мг у 100 г | 388,1±4,30 | 944,6±23,4 | 452,2±11,6

Дубильні речовини (за танином), мг у 100 г | 525,2±11,2 | 1200,4±31,2 | 580,2±12,3

Загальний цукор, % | 40,5±1,00 | 44,5±1,04 | 42,0±1,00

Білок, % | 9,5±0,02 | 10,4±0,11 | 10,2±0,18

Целюлоза, % | 12,1±0,2111,9±0,1711,5±0,22

Пектин, % | 6,2±0,065,9±0,115,6±0,04

Зольність, % | 6,5±0,045,9±0,096,8±0,10

порошкоподібні БАД із ПС ВС (з розміром часток 5...30 та 50...350 мкм). При цьому в досліджуваних інкубаційних живих тест-системах паралельно контролювали концентрацію розчинних і нерозчинних поживних і БА речовин. Показано, що генеративна активність в тест-системах інфузорій з використанням порошків майже у 2 рази вище. При цьому показано, що за умов додавання в рідку інкубаційну систему порошків з розміром часток 5…30 мкм у розчин переходить у 2 рази більше розчинних БАР та поживних речовин, при цьому масова частка нерозчинних речовин за умов дрібнодисперсного подрібнення у 3 рази менше, ніж за умов грубого та складає, відповідно, 0,4 % і 1,3 %. Таким чином, порошки з розміром часток 5…30 мкм із перцю солодкого ВС порівняно з грубо подрібненими порошками мають у 2 рази більшу БА і знаходяться в більш легкозасвоюваній формі.

У четвертому розділі “Комплексні дослідження впливу фітодобавок із прянощів на стабілізацію каротина в порошкоподібних С-вітамінних БАД із перцю солодкого при розробці їх технології” була розроблена безвідхідна технологія одержання порошкоподібних С-вітамінних БАД із ПС. Однією із найважливіших проблем під час розробки технології було зберігання каротиноїдів у порошкоподібних БАД. З цією метою в технології була передбачена обробка ПС фітодобавками – антиоксидантами із НП (базиліка, перцю червоного, мускатного горіха, лаврового листа) у формі водно-спиртових екстрактів. У даній роботі було проведено їх товарознавчу оцінку за органолептичними, фізико-хімічними, мікробіологічними показникам і вивчено їх антиоксидантну активність (АОА) та вміст БАР. Показано, що АОА досліджу-ваних екстрактів у середньому в 8 разів вище класичного антиоксиданту – -токоферолу. Найбільшу АОА мають фітодобавки із базиліка і мускатного горіха. Встановлено пряму залежність між АОА екстрактів і вмістом у них низькомолекулярних фенольних сполук, ароматичних і дубильних речовин, коньюгованих сполук. Якісні характеристики БАР екстрактів більш диференційовано були вивчені за допомогою спектрів флуоресценції екстрактів (рис. 7). Наведені фітодобавки було використано під час розробки технології вітамінних порошкоподібних смакових добавок та вітамінних майонезів.

Проведено комплексні дослідження з вивчення впливу фітодобавок із НП (базиліка, перцю червоного, мускатного горіха, лаврового листа) на зберігання каротину та L-АК в порошкоподібних БАД із ПС порівняно з добавкою кверцетину (у кількості 0,15 мг у 100 г) разом з аскорбіновою кислотою (2 мг) в герметичному упакуванні.

Показано, що нові порошкоподібні БАД із ПС за рахунок використання антиоксидантів із пряної сировини зберігають свою якість (за вмістом вітаміну С та каротиноїдів) протягом 6 місяців, що у 2 рази краще, ніж без використання антиоксидантів. На основі отриманих результатів експериментів розроблена технологія порошкоподібних БАД із ПС. Технологія безвідхідна і полягає в одержанні з бланшованого перцю (разом зі шкіркою, плодоніжкою, насінням та насінною камерою) грубо подрібненого пюре, змішуванні його з водно-спиртовими екстрактами із НП, вакуумному сушінні, подрібненні в шаровому млині до розміру частинок 5…30 мкм, додатковому обприскуванні порошку водно-спиртовими екстрактами (у кількості 0,05…0,06% на СР), досушуванні до вологості 5…8%, фасуванні та пакуванні.

У п’ятому розділі „Використання порошкоподібних С-вітамінних БАД із перцю солодкого для вітамінізації продуктів харчування” наведено результати досліджень із застосуванням нових БАД із ПС і НП у формі порошків та екстрактів. Були розроблені рецептури нових вітамінізованих смакових приправ та майонезів. Показано, що нові майонези відрізняються високим вмістом БАР (L–АК – від 32,2 до 45,2 мг у 100 г, фенольних сполук – від 498,2 до 550,5 мг у 100 г, дубильних речовин – від 256,8 до 305,2 мг у 100 г та ін.). Встановлено, що нові майонези порівняно з контролем (без консервантів) зберігаються протягом 30 діб, що в 1,5 рази перевищує традиційні строки. Показано, що додавання БАД із ПС і НП гальмує накопичення в майонезах перекисів, гідроперекисів, вільних жирних кислот, органічних кислот у 1,5 рази.

Розроблено три рецептури вітамінних смакових добавок з використанням основи порошкоподібних БАД з перцю солодкого і додаванням НП (базиліку, лаврового листа, мускатного горіха, перцю червоного, перцю чорного горошку, перцю запашного горошку). Нові смакові добавки відрізняються рекордним вмістом L-АК (875,0...1235,0 мг у 100 г), каротину (13,5...17,2 мг у 100 г,) фенольних сполук (1728,6...3238,0 мг у 100 г), дубильних речовин (1008...1231 мг у 100 г), ефірних олій (1,3...2,0%) (табл. 2). Також показано, що нові смакові вітамінні добавки в герметичній упаковці зберігаються без зміни якості 7 місяців.

Таблиця 2

Вміст біологічно активних і поживних речовин та фізико-хімічні показники вітамінних смакових добавок

Показники якості“Апетитна”“ | Пряновіт”“ | Екзотик” | L-аскорбинова кислота, мг у 100 г | 1052,3±61,2 | 1235,1±70,3 | 875,2±48,7 | Каротин, мг у 100 г | 15,8±0,35 | 17,2±0,27 | 13,5±0,06 | Фенольні сполуки (за хлорогеновою кислотою), мг у 100 г |

1728,6±98,7 |

2594,3±101 |

3238,0±117 | Дубільні речовини, мг у 100 г | 1008,2±43,2 | 1107,4±44,1 | 1231,4±52,3Флавонолові глікозіди (за рутином), мг у 100 г | 422,6±12,3 | 453,2±11,7503,1±18,6 | Ефірні олії, %1,5±0,03 | 1,3±0,03 | 2,0±0,05 | Вологість, %6,2±0,23 | 6,5±0,29 | 7,0±0,32 | Органічні кислоти, % | 1,9±0,05 | 2,0±0,06 | 1,8±0,05 | Зольність, % | 7,2±0,31 | 6,8±0,30 | 7,5±0,33 | КМАФАМ, КУО в 1 г | 4,2·104287 | 4,5·104294 | 4,1·104245 | У шостому розділі „Впровадження результатів досліджень в практику, їх соціальна та економічна ефективність” наведено дані про практичну реалізацію досліджень, їх соціальну та економічну ефективність.

ВИСНОВКИ

1. На основі аналізу науково-технічної літератури, що стосується проблеми формування якості порошкоподібних С-вітамінних БАД із каротинвміщуючої рослинної сировини з високим вмістом БАР встановлено, що практично відсутні дані про вплив дрібнодисперсного подрібнення (без застосування холоду) у комплексі з термообробкою і застосуванням антиоксидантів у формі фітодобавок на формування споживних властивостей готових БАД та збереження в них каротиноїдів, що гальмує використання цих процесів під час виробництва високоякісних порошкоподібних харчових добавок, у тому числі з перцю солодкого та продуктів на їх основі. Показано недоліки існуючих технологій і доведена доцільність комплексного використання зазначених процесів для одержання високоякісних порошкоподібних С-вітамінних БАД із ПС.

2. Встановлено закономірності змін аскорбінової кислоти (відновленої, окисленої форми та утворення редуктонів) за умов різних методів обробки перцю солодкого (бланшування, вакуумного сушіння, дрібнодисперсного подрібнення) під час одержання порошкоподібних БАД. Показано, що під час бланшування перцю відбувається зниження вмісту відновленої форми АК на 12...30% за рахунок переходу частини АК у ДАК (7,8...14,0%) і утворення редуктонів (3,5...12,6%), за умов ВС несуттєво знижується кількість АК і незначно збільшується сумарна кількість ДАК+Р, під час дрібнодисперсного подрібнення спостерігається істотне збільшення відновленої АК (на 25...31%), кількість ДАК+Р не змінюється.

3. Комплексними дослідженнями (з використанням спектроскопічних, хімічних, мікроскопічних методів) встановлено закономірності змін L-аскорбінової кислоти, каротину, фенольних сполук і біополімерів (білків, целюлози, пектину) під час дрібнодисперсного подрібнення (без застосування холоду) до розміру часток 5...30 мкм висушеного із застосуванням ВС перцю солодкого і знайдено альтернативний кріогенному метод подрібнення. Встановлено, що дрібнодисперсне подрібнення перцю солодкого ВС дозволяє більш повно вилучити із сировини БАР, що призводить до ефекту “збагачення” кінцевого продукту БАР на 28…75% (залежно від виду) щодо вихідної сировини. Це пов'язано з тим, що під час дрібнодисперсного подрібнення, відбувається істотне руйнування й пошкодження рослинних тканин, кліток, що призводить до більш повного вилучення низькомолекулярних БАР, переходу їх частини зі зв'язаного стану у вільний і перетворення продукту в більш структуровану і легкозасвоювану форму.

4. Спектральний аналіз показав, що під час дрібнодисперсного подрібнення ПС ВС виявлено значні зміни валентних коливань ОН-груп, які знаходяться у вільному стані і приймають участь в утворенні внутрішніх та міжмолекулярних водневих зв’язків. Показано, що під час дрібнодисперсного подрібнення проходить значне зменшення цих груп в області частот н= 3610…3645 см-1, н= 3450…3600 см-1, н= 3200…3550 см-1, н= 3200…3400 см-1 характерних для валентних коливань ОН-груп, що свідчить про руйнування водневих зв’язків як внутрімолекулярних так і міжмолекулярних, що підтверджує те, що під час дрібнодисперсного подрібнення частина БАР із зв’язаного стану переходить у вільну форму. Збільшення СН3-груп (при н= 2920 і 2850 нм-1) у порошку ВС свідчить про збільшення масової частки каротиноїдів і ароматичних речовин ізопренової природи. Збільшення кількості ненасичених подвійних зв'язків (при н= 1620 нм-1) говорить, очевидно, про те, що під час дрібнодисперсного подрібнення збільшується масова частка ненасичених речовин таких як каротиноїди, фенольні сполуки, ароматичні речовини (терпеноїди). Дані отримані за допомогою ІЧ-спектроскопії підтвердили дані отримані хімічними методами досліджень спектрів поглинання БАР.

5. Встановлено, що засвоюваність, яку визначали на живих біотест-системах інфузорій за генеративною активністю дрібнодисперсних порошків з ПС порівняно з традиційно подрібненим порошком і вихідним бланшованим перцем у 2 рази вище. Так, під час дрібнодисперсного подрібнення порошків приріст молодих форм парамецій складав відповідно 72...78 і 58...68%, за умов традиційного подрібнення ПС ВС і бланшованого складає 40...44% і 32...38%. Це свідчить про те, що у разі додавання в рідку інкубаційну систему тонкоподрібнених порошків у розчин переходить істотно більше розчинних БАР і поживних речовин (у 2 рази вище), ніж за умов додавання традиційно подрібнених порошків.

6. Комплексними дослідженнями показано, що нові порошкоподібні С-віта-мінні БАД із ПС отримані за безвідхідною технологією відрізняються рекордним вмістом L-АК (1580,2...1640,4 мг у 100 г), каротину (11,5...25,6 мг у 100 г), низькомолекулярних фенольних сполук (за хлорогеновою кислотою) (538,2...1803,2 мг у 100 г), флавонолових глікозидів (131,2...502,3 мг у 100 г), вільних катехінів (358,1...944,6 мг у 100 г), пектинових речовин (5,6...6,2%), мінеральних речовин (5,9...6,8%) та ін. Розходження у вмісті БАР у порошкоподібних БАД з ПС різного кольору (зеленого, жовтого, червоного) було підтверджено і доведено під час вивчення трьохмірних спектрів флуоресценції молекул каротину, фенольних сполук (оксикоричних кислот, флавонолов, катехінів) та ін.

7. Вивчено антиоксидантні властивості і товарознавчі характеристики фітодобавок у формі екстрактів з натуральних прянощів (базиліку, перцю червоного, мускатного горіха, лавового листа) і показано, що їх АОА в 8...10 разів вище, ніж у класичного антиоксиданту б-токоферолу (в еквівалентній дозі). Встановлено, що внесення екстрактів антиоксидантів у порошкоподібні С-вітамінні БАД з перцю солодкого дозволяють збільшити збереженість каротиноїдів у 2 рази краще, ніж під час їх виготовлення без додавання фітодобавок. Так, масова частка каротиноїдів через 6 місяців зберігання в порошкоподібних С-вітамінних БАД із ПС з додаванням екстрактів із прянощів склала 91,2...93,5%, без додавання – 35...36%.

8. Розроблено рецептури і технологічні схеми порошкоподібних вітамінних смакових добавок та вітамінізованих майонезів на основі порошкоподібних С-вітамін-них БАД із ПС і натуральних прянощів “Апетитна”, “Пряновіт”, “Екзотик”, а також розроблено безвідхідну технологію одержання порошкоподібних С-вітамінних БАД із ПС. Показано, що нові продукти відрізняються високим вмістом БАР (аскорбінової кис-лоти, ароматичних речовин, каротиноїдів, фенольних сполук, дубильних речовин та ін.).

9. Розроблено і затверджено нормативну документацію на “Добавки біологічно активні порошкоподібні з перцю солодкого, моркви, гарбуза, томатів” (ТУУ 15.3-01566330-152-2004) і на “Екстракти з рослинної сировини водно-спиртові” (ТУУ 15.9-01566330-144-2003). Проведено апробацію нових технологій у виробничих умовах у НВФ “ФІПАР”, НВФ “РАМОН”, ЗАТ “ФІТОРІЯ”, НПП “Кріас-1”, АТЗТ “Харківський жиркомбінат” (м. Харків). Проведено медико-біологічні дослідження і клінічні випробовування нових БАД в Інституті медичної радіології АМН України ім. С.П. Григор'єва (Звіт “Медико-біологічні дослідження систематичного прийому БАД із каротинвміщуючих овочів на показники імунітету” від 15.03.03 р.). Економічний ефект від впровадження 1 т порошкоподібної С-вітамінної БАД з ПС складає 5,56 тис. грн (у цінах на 09.06 р.).

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Погарська В.В., Ковальзон Т.А., Рижкова Є.В., Аіда О.Г. Вплив термообробки на формування якості БАД з каротинвмісних овочів у формі порошків та паст // Наукові праці ОДАХТ. – Одеса: ОДАХТ, 2001. – Вип. 22: Удосконалення існуючих та розробка нових технологій для харчової та зернопереробної промисловості. – С. 22-26. (Внесок здобувача: визначення якості біологічно активних добавок з каротинвмісних овочів у формі порошків та паст, отриманих з використанням різних видів термообробки).

2. Погарська В.В., Аіда О.Г., Максимова Н.Ф., Федорова С.С. Вплив різних факторів на якість біологічно активних добавок із перцю солодкого болгарського при їх отриманні // Наукові праці УДУХТ. – К.: УДУХТ, 2001. – № 10. – С. 45-46. (Внесок здобувача: визначення якості пастоподібних БАД із перцю солодкого, отриманих з використанням бланшування та тонкого подрібнення).

3. Погарська В.В., Ковальзон Т.А., Рижкова Є.В., Аїда О.Г. Біологічно активні добавки із каротинвмісних овочів радіаційнозахисної дії // Наукові праці УДУХТ – К.: УДУХТ, 2001. – № 10. – С. 46-48. (Внесок здобувача: вивчення хімічного складу, вмісту БАР порошкоподібних БАД із каротинвмісних овочів).

4. Погарская В.В., Ковальзон Т.А., Аида О.Г., Рижкова Е.В. Спектроскопические исследования влияния процессов механоактивации на связанные с биополимерами формы каротиноидов при получении биологически активных добавок // Вісник НТУ “ХПІ”: Зб. наук. пр. Тематичний випуск “Хімія, хімічна технологія та екологія”. – Харьков: НТУ “ХПІ”, 2002. – № 2 – С. 17-22. (Внесок здобувача: участь у проведенні спектроскопічних досліджень впливу подрібнення під час отримання нових БАД із ПС у формі порошків та паст).

5. Черевко О.І., Погарська В.В., Українець А.І., Ковальзон Т.А., Аіда О.Г., Рижкова Є.В., Максимова Н.П. Комплексні дослідження впливу процесів механоактивації при розробці технологій тонкоподрібнених БАД профілактичної дії // Наукові праці НУХТ. – К.: НУХТ, 2002. – №13. – С. 87-89. (Внесок здобувача: вивчення впливу процесів механоактивації на якість БАД із ПС при розробці технології їх виробництва).

6. Симонова Л.І., Погарська В.В., Павлюк Р.Ю., Аіда О.Г., Ковальзон Т.А., Рижкова Є.В., Федорова С.С. Вивчення імуномодулюючих властивостей порошкоподібних БАД із каротинвміщуючих овочів // Наукові праці НУХТ. – К.: НУХТ, 2002. – №13. – С. 90-92. (Внесок здобувача: участь у визначенні імуномодулюючих властивостей порошкоподібних БАД із перцю солодкого на імунний статус тварин з метою рекомендації їх використання для імунопрофілактики населення України).

7. Погарская В.В., Аида О.Г., Павлюк Р.Ю., Федорова С.С., Максимова Н.Ф. Влияние процессов механоактивации на низкомолекулярные БАВ и биополимеры