ХАРКІВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ТЕХНОЛОГІЇ

ТА ОРГАНІЗАЦІЇ ХАРЧУВАННЯ

АРТАМОНОВА МАЙЯ ВОЛОДИМИРІВНА

УДК 641.51/.53:641.856:547.458.1

РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ ЖЕЛЬОВАНИХ ВИРОБІВ

З ВИКОРИСТАННЯМ МІКРОБНИХ ПОЛІСАХАРИДІВ

Спеціальність 05.18.16 - технологія продуктів харчування

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків - 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківській державній академії технології та організації харчування Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Лисюк Галина Михайлівна,

Харківська державна академія технології та організації харчування, завідуюча кафедрою загальної технології харчових виробництв.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Перцевий Федір Всеволодович,

Харківська державна академія технології та організації харчування, професор кафедри технології продукції громадського харчування;

кандидат технічних наук, доцент

Семенова Любов Яківна,

Донецький державний університет економіки і торгівлі, доцент кафедри технології, мікробіології і хімії продуктів харчування.

Провідна установа: Одеська державна академія харчових технологій Міністерства освіти і науки України, кафедра технології хліба, кондитерських виробів та громадського харчування, м. Одеса.

Захист відбудеться “ 2 ” листопада 2000 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.088.01 Харківської державної академії технології та організації харчування за адресою: вул. Клочківська, 333, 61051, м.Харків.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківської державної академії технології та організації харчування за адресою: вул. Клочківська, 333, 61051, м.Харків.

Автореферат розісланий 2 жовтня 2000 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Михайлов В.М.ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. На сьогоднішній день в Україні налагоджено виготовлення й раціональне використання харчових добавок у виробництві продуктів харчування з метою забезпечення вироблення конкурентоспроможної продукції з низькою собівартістю та високою якістю.

Желейні кондитерські та кулінарні вироби завжди користувалися заслуженим попитом у населення нашої країни, та через підвищену вартість, головним чином, за рахунок желеутворюючої сировини, що дорого коштує, останніми роками повужчав асортимент і суттєво знизилися обсяги випуску цієї продукції. Огляд численних джерел літератури показав, що перспективними шляхами у розв’язанні проблеми повного задоволення потреби підприємств харчування та кондитерської промисловості в желеутворюючій сировині є такі: удосконалення технології виробництва драглеутворювачів; використання нетрадиційних джерел отримання желеутворюючих речовин; ефективне застосування желеутворюючої сировини, що включає також взаємозамінність і комбінування драглеутворювачів, уведення різних модифікуючих добавок та створення нових драглеутворювальних систем на основі сумішей полімерів.

Суттєвий внесок у розв’язання цих проблем зробили такі вчені, як В.С. Грюнер, С.М. Ставров, І.В. Кізеветтер, В.С. Баранов, З.В. Василенко, Ф.В. Перцевий, Л.І. Карнаушенко та ін. Ними розроблені різні способи модифікації існуючих драглеутворювачів, отримання желеутворюючих агентів з нових видів сировини, а також розширення асортименту желейних кондитерських виробів.

У підприємствах масового харчування найбільш раціональним і прийнятним способом ефективного використання драглеутворювачів є введення різних модифікуючих добавок, котрі дозволяють заощадити значну кількість сировини, яка дорого коштує, не змінюючи суттєво технологічного циклу, забезпечуючи цим зниження собівартості продукції.

Відомо, що полісахариди різного походження можуть взаємодіяти, утворюючи комплекси. Так, водоростеві полісахариди в желейних системах взаємодіють поміж себе або з драглеутворювачами іншого походження. Стосовно до взаємодії рослинних і мікробних полісахаридів детальних досліджень не проводилося. Дослідження останніх років показали, що полісахариди, отримані мікробним синтезом, володіють унікальними суспендійно-стабілізувальними та емульгувальними властивостями, а також здатністю утворювати гелі під час взаємодії з тривалентними іонами металів або ж із галакто- та глюкомананами. Завдяки цьому вони знайшли широке застосування.

В інституті мікробіології та вірусології НАН Україні ім. Д.К. Заболотного, отримано вітчизняні препарати мікробного походження - ксантан ( з 1999 р. торгова марка ”ксампан”, що знайшло відображення у публікаціях автора), продуцентом якого є Xanthomonas campestris pv. campestris, і поліміксан, продуцент - Bacillus polymyxa. Ці препарати дозволені МОЗ України для виробництва і використання в якості харчової добавки під час виробництва харчових продуктів. Вченими нашої країни зроблений суттєвий внесок у вивчення властивостей ксампану та можливостей його застосування у хлібобулочних, борошняних кондитерських виробах та оздоблювальних напівфабрикатах. Стосовно поліміксану, досліджувань не проводилось.

У зв’язку з цим набуває актуальності вивчення можливості застосування препаратів ксампану і поліміксану, отриманих мікробним біосинтезом, у змішаних драглеподібних системах із полісахаридами червоних морських водоростей, а також розробка технології желейних виробів із використанням мікробних полісахаридів у якості добавки, що скорочує витрату драглеутворювачів.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася відповідно до тематичних планів наукових досліджень кафедри загальної технології харчових виробництв ХДАТОХ в рамках держбюджетних тем: 1-92-95 Б “Використання нових видів сировини у виробництві хлібобулочних і кондитерських виробів і підвищення термінів їх зберігання”; 2-96-98 Б “Використання нових видів нетрадиційної сировини у виробництві кондитерських та хлібобулочних виробів”; 2-99-2001 Б “Удосконалення технології кондитерських і хлібобулочних виробів з використанням нетрадиційної сировини”.

Мета і задачі дослідження. Основною метою дисертаційної роботи було наукове обгрунтування і розробка технологій желейних виробів із використанням мікробних полісахаридів зі скороченою витратою драглеутворювачів - агару та агароїду.

Для досягнення поставленої мети необхідно було розв’язати низку взаємопов’язаних завдань, а саме:

-визначити оптимальні концентрації добавок ксампану і поліміксану в драглеподібних композиціях на основі агару та агароїду;

-вивчити функціональні властивості розчинів драглеутворювачів та їхніх драглів з добавками мікробних полісахаридів;

-визначити раціональні рецептури і розробити нові технології желейних виробів із добавками мікробних полісахаридів;

-дослідити органолептичні, фізико-хімічні та структурно-механічні властивості нових желейних виробів;

-провести комплексне оцінювання якості розроблених виробів;

-розробити нормативну документацію на нову желейну продукцію та здійснити апробацію технологій у виробничій практиці;

-провести серію дегустацій у лабораторних та виробничих умовах, виконати роботи з упровадження результатів досліджень у практику;

-розрахувати економічну ефективність від впровадження результатів досліджень у виробництво.

Наукова новизна одержаних результатів. Встановлено позитивний вплив ксампану і поліміксану на функціональні властивості драглеподібних композицій на основі агару та агароїду і готових желейних виробів.

Визначені раціональні концентрації добавок мікробних полісахаридів і спосіб одержання желейних систем на основі полісахаридів червоних морських водоростей.

Теоретично обгрунтовано та експериментально підтверджено ефективність застосування мікробних полісахаридів ксампану і поліміксану під час виробництва желейних виробів на основі агару та агароїду.

Вивчено механізм взаємодії мікробних полісахаридів із полісахаридами червоних морських водоростей. Отримані значення середньовагових молекулярних мас і фракційний состав систем, що містять ці полісахариди.

Отримано математичні залежності впливу добавок мікробних полісахаридів на функціонально-технологічні властивості агару та агароїду і желейних мас з їх використанням.

Науково обгрунтовано і розроблено технології виробництва желейної продукції на основі агару та агароїду з використанням добавок вітчизняних мікробних полісахаридів ксампану і поліміксану, що дозволяють скоротити витрату драглеутворювача на 25...30 %.

Новизна технічного рішення підтверджена патентом РФ на винахід № 2081614 від 20.06.97 “Спосіб виробництва желейного мармеладу”.

Практичне значення одержаних результатів. У результаті проведення наукових досліджень розроблено рецептури і технології 4-х желейних виробів із додаванням мікробних полісахаридів.

Розроблено і затверджено нормативну документацію на “Мармелад желейний” (ТУ У 40-01566330.087-2000). Технології розроблених желейних виробів упроваджено у виробництво в підприємствах харчування міст Севастополя, Харкова, Сум, Полтави, ЗАТ “Полтавакондитер”. Розрахункова економічна ефективність виробництва желейних виробів зі скороченою витратою драглеутворювача та з добавками біополімерів складає 295 грн. на 1000 кг - для мармеладу на агароїді, 151 грн. - на агарі; 70 грн. - для желе на агарі.

Особистий внесок здобувача в ході виконання дисертаційної роботи полягає у плануванні експерименту, проведенні наукових експериментальних робіт, аналізі та теоретичному обгрунтуванні результатів, публікуванні отриманих даних, розробці нормативної документації та апробації досягнутих результатів.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідалися та обговорювалися на: щорічних наукових конференціях професорсько-викладацького складу Харківської державної академії технології та організації харчування (1994...1999 рр.); міжнародній науково-практичній конференції “ Розвиток масового

харчування, готельного господарства і туризму в умовах ринкових відносин” ( Київ, 1994 р.); міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми якості у громадському харчуванні, готельному господарстві та туризмі” ( Київ, 1998 р.); Всеросійській науково-технічній конференції “Прогрессивные технологии и оборудование пищевых производств” ( Санкт-Петербург, 1999 р.); II-й міжнародній науково-технічній конференції “Продовольственный рынок и проблемы здорового питания” ( Орел, 1999 р.); республіканських промислових виставках-ярмарках: “Продукти харчування, їх переробка та упаковка” ( Харків, 1996 р.), “Продукти харчування. Упаковка і переробка. Осінь-96” ( Харків, 1996 р.), “Харчова промисловість України” (Харків, 1997 р.) , “Наука Харківщини - 2000” ( Харків, 2000); виставках - дегустаціях виробів і напівфабрикатів, розроблених фахівцями ХДАТОХ ( Харків, 1993-1999 рр.).

Публікації. Основні положення дисертаційної роботи викладено в 12 друкованих працях, в тому числі 6 статтях у наукових фахових виданнях, що затверджені ВАК України, 5 тезах доповідей та 1 патенті на винахід.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, шести розділів, списку використаних джерел, додатків. Матеріали дисертації викладено на 172 сторінках машинописного тексту, містять 27 таблиць, 48 рисунків, 7 додатків. Список використаних джерел вміщує 220 найменувань, у тому числі 53 іноземних.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність теми досліджень, визначено наукову новизну і практичну значимість роботи, сформульовано цілі та завдання досліджень.

У першому розділі “Наукові підходи до переробки та використання желеутворюючої сировини і підвищення якості готових виробів із його використанням” здійснено огляд науково-технічної вітчизняної та зарубіжної інформації про будову і властивості драглеутворювачів із червоних морських водоростей, розглянуто наявні шляхи вирішення проблеми цілковитого задоволення підприємств харчування та кондитерської промисловості желеутворюючою сировиною. Проведений аналіз літературних даних дозволив встановити, що найбільш раціональним і прийнятим шляхом є введення різних модифікуючих добавок.

Відсутність даних з використання добавок мікробних полісахаридів ксампану і поліміксану у виробництві желейної продукції визначила мету і завдання дослідження.

У другому розділі “Об’єкти і методи дослідження” наведено характеристики основної сировини і методи її дослідження, вказано методи досліджень напівфабрикатів та готової продукції.

У роботі використано функціональні добавки вітчизняних мікробних полісахаридів ксампану (згідно з ТУ 88-105-001-2000) і поліміксану (згідно з ТУ У 64-00479824), отриманих у інституті мікробіології та вірусології АН України, що виробляються на ДП “Ензим” (м. Ладижин, Вінницька обл.).

Відбирання проб, визначення масової частки сухих речовин здійснювали за загальноприйнятими методиками згідно з чинними ГОСТами та ДСТУ.

Набрякання агару та агароиду здійснювали ваговим методом.

Міцність драглів визначали на приладі Валента згідно з ГОСТ 26185-84.

Реологічні показники драглеутворюючих композицій визначали на модифікованих вагах Каргіна-Соголової, желейних мас - на ротаціоному віскозиметрі “Реотест-2”.

Температуру драглювання розчинів визначали за методом, що оснований на різкому збільшенні в’язкості в момент початку гелеутворення, а температуру плавління драглів - методом візуального визначення точки плавління драгля. В’язкість визначали на ротаційному віскозиметрі “Реотест-2”.

Механізм дії полісахаридів червоних морських водоростей і мікробних полісахаридів вивчали методами потенціометричного титрування і молекулярно-масового розподілу агару та агароїду за присутності мікробних полісахаридів.

Молекулярно-масовий розподіл полісахаридів визначали шляхом аналітичного центрифугування на центрифузі “Beckman L-60” (США) (бакет-ротор SW-40; об’єм пробірок 13,5 мл) у ступінчастому градієнті густини солей NaCl и CsCl ( r= 1,03...1,20 г/см3 та r=1,37...1,60 г/см3 відповідно), взятих у співвідношенні 2:1...5:1 за постійного об’єму 13,5 мл. Час центрифугування складав 4 години при швидкості - 30000хв-1. Середньовагову молекулярную масу (Мм) розраховували за методом Орлової.

Комплексний показник якості готових желейних виробів проводили з використанням методів кваліметрії.

Отримані дані оброблялися методами математичної статистики з використанням програми “Regress” у програмному забезпеченні Math Cad-7 на ПЕОМ.

У третьому розділі “Вплив ксампану і поліміксану на функціональні властивості полісахаридів червоних морських водоростей” розглянуто вплив мікробних полісахаридів на основні функціональні властивості агару та агароїду. На першому етапі досліджень необхідно було вибрати раціональну концентрацію добавок мікробних полісахаридів і спосіб їхнього внесення в желейні системи, що містять агар чи агароїд. Нами був вивчений діапазон концентрацій ксампану і поліміксану від 0,01 до 0,20 % та 5 способів приготування драглеподібних композицій, у тому числі: змішування сухих препаратів, їхніх розчинів або комбінація розчину одного з них і порошку. Отримані результати показали, що найбільше збільшення міцності драглів агару та агароїду спостерігається при внесенні ксампану або поліміксану в концентраціях 0,05...0,07 % від загальної маси системи, а кращим способом введення добавок є замочування драглеутворювача у їх водяному розчині. При цьому міцність драглів агару з добавками ксампану і поліміксану збільшується, відповідно, на 30...35 % і 20...26 % (рис.1). Аналогічний ефект спостерігається і в драглях агароїду - міцність підвищується на 25...27 % за присутності ксампану і на 21...23 % - поліміксану, що надає основу для суттєвого зниження витрати драглеутворювача.

Рис. 1. Вплив способу приготування на міцність драглів агару (А)

з добавками мікробних полісахаридів (МПС) (а - ксампану;

б - поліміксану) при змішуванні: - - - сухого А з розчином МПС;

- - - розчинів; - сухого МПС з розчином А; - - - порошків;

- - - попередньо промитого А з розчином МПС.

Порівняння результатів досліджень зі збільшення міцності агару та агароїду обома мікробними полісахаридами дозволяє розглядати їх як взаємозамінні добавки, хоча, з точки зору більш ефективного збільшення міцності драглів, кращим є ксампан.

Вивчення функціональних властивостей драглів агару та агароїду в присутності мікробних полісахаридів показало, що добавки збільшують показники їх пружно-пластичних властивостей на 4...7 %, при цьому еластичність знижується на 4...6 %. В’язкість желейних систем дещо підвищується, агароїдних - у більшому ступені, ніж агарових.

Замочування драглеутворювача у водяному розчині ксампану або поліміксану практично не впливає на його граничний ступінь набрякання. Аналіз залежності температури плавління драглів від концентрації драглеутворювача і добавок мікробних полісахаридів дозволив розрахувати величину середньої енергії одиничного вузла зв’язку драглевої сітки, яка характеризує енергію розпаду вузлів сітки драглів. Встановлено: добавки ксампану і поліміксану підвищують цей показник, що свідчить про утворення більш міцних зв’язків поміж молекулами драглеутворювача. Таким чином, додання мікробних полісахаридів дозволяє отримати більш міцні драглеподібні системи з підвищеними пружністю і пластичністю. Тож, приготовані на їх основі желейні маси краще формуватимуться, легше вибиратимуться з форм і під час транспортування менше деформуватимуться.

Таким чином, концентрація добавок ксампану і поліміксану 0,05...0,07 % від загальної маси системи є раціональною для використання. При цьому, з одного боку, забезпечується підвищення міцності драглів агару та агароїду, що дозволяє знизити витрату драглеутворювача до 30 %, з іншого - така концентрація дозволяє отримати драглі з потрібними функціонально-технологічними характеристиками.

У четвертому розділі “Вивчення механізму взаємодії полісахаридів червоних морських водоростей і мікробних полісахаридів” наведено результати досліджень взаємодії цих полісахаридів методами молекулярно-масового розподілу і потенціометричного титрування.

Молекулярно-масову неоднорідність полісахаридів вивчали шляхом аналітичного центрифугування в ступінчастому градієнті густини солей NaCl и CsCl. Цей метод дозволяє вивчити зміну молекулярних масс (Мм) і показати фракційно-молекулярні зміни речовини. Розподільна спроможність комбінованого градієнта густини солей NaCl и CsCl дозволила розподілити полісахариди в широкому інтервалі Мм від 15,0Ч103 до 2,0Ч106 і простежити зміну фракційного складу полісахаридів, що вивчаються, за їх спільного знаходження в розчині. Отримані результати свідчать про те, що відбувається зміна фракційного складу в бік збільшення високомолекулярних фракцій і зниження низькомолекулярних (табл.1).

Значення середньовагової молекулярної маси (визначеною з точністю до1000 Д) агару за доданням ксампану чи поліміксану підвищуються, відповідно,з 449000 Д до 575000 Д та з 449000 Д до 492000 Д, що в відсотковому відношенні складає 28 % і 10 % (рис.2).

В агароїді це підвищення відбувається з 266000 Д до 422000 Д за присутності ксампану і з 266000 Д до 380000 Д - поліміксану, що в відсотковому відношенні складає 58 % і 43 %.

Зростання Мм означає взаємодію, котра виникає між досліджуваними драглеутворювачами та мікробними полісахаридами на молекулярному рівні з утворенням спільних полісахаридних комплексів.

Метод потенціометричного титрування грунтується на властивості полісахаридів (як поліелектролітів) зв’язувати іони водню, коли рН розчину знижується, і вивільняти ці іони, коли рН збільшується. Встановлено, що ксампан має більшу кількість іоногенних груп, що спроможні змінювати донорно-акцепторну рівновагу протонів, порівняно з агаром. Цим можна пояснити значний вплив дуже малих концентрацій ксампану на структурно-механічні властивості розчинів агару.

Таблиця 1

Змінення молекулярно-масових характеристик агару та агароїду

під дією мікробних полісахаридів

Зразок полісаха- Молекулярна маса фракцій, Вміст фракцій, %

риду Д х 103 контроль з доданням ксампану з доданням поліміксану

агар 15 7,5 3,9 3,0

20 21,2 14,9 14,8

40 13,0 10,2 14,0

70 7,0 10,9 12,2

110 11,0 8,5 7,5

500 20,2 26,5 27,7

1000 8,2 8,3 8,8

2000 11,9 16,8 12,0

агароїд 15 5,8 7,8 8,5

20 27,8 35,2 34,4

40 21,8 12,0 14,5

70 16,3 5,4 14,0

110 4,0 2,2 0,8

500 12,3 20,3 11,4

1000 6,7 3,9 3,0

2000 5,3 13,2 13,4

Про взаємодію досліджуваних полісахаридів робили висновок за неадитивним зв’язуванням іонів під час окремого та спільного їх знаходження в розчині.Величину неадитивного зв’язування (НА) іонів водню і гідроксилу визначали за формулами:

НА[H+] = [Fсм - (Fаг + Fкс)] d(pH); (1)

НА[OH-] =[Fсм - (Fаг + Fкс)] d(pH), (2)

де НА[H+], НА[OH-] - величини неадитивного зв’язування іонів водню чи гідроксилу, відповідно;

Fаг, Fкс, Fсм - емпірично отримані залежності кількості зв’язаних іонів водню і гідроксилу від величини рН середовища розчинами агару, ксампану та їхньої суміші, відповідно.

Рис. 2. Молекулярно-масовий розподіл розчинів 1,0%-вого агару (а,б)

і 2,4%-вого агароїду (в,г) з добавками ксампану (а,в)

і поліміксану (б,г): - - - драглеутворювач; - - - мікробний

полісахарид; - - - драглеутворювач +ксампан (поліміксан).

Експериментальні дані апроксимували поліномом 3-го ступеня. Отримані результати свідчать про те, що найбільша величина неадитивності зв’язування іонів спостерігається за концентрації ксампану в розчині 0,04...0,08 % (рис.3). Отже, у цьому інтервалі концентрацій ксампану спостерігається найбільша взаємодія між двома полісахаридами, що їх вивчається.

Ці дослідження свідчать про утворення додаткових зв’язків всередині окремих молекул і поміж них, що призводить до впорядкування орієнтації зв’язків елементів структури і виникнення нових зв’язків та, відповідно, зміцнення структурної сітки драглів із полісахаридів червоних морських водоростей з добавками мікробних полісахаридів ксампану і поліміксану.

Рис. 3. Величина неадитивного зв’язування іонів водню (-- --)

і гідроксилу (-- --) залежно від концентрації

ксампану в системі.

У п’ятому розділі “Розробка технології виробництва желейної продукції зі зменшеною витратою агару та агароїду” розглянуто питання, що пов’язані з вивченням впливу рецептурних компонентів желейних виробів на структурно-механічні, фізико-хімічні властивості драглів агару та агароїду з добавками мікробних полісахаридів, обгрунтуванням технологічних режимів виробництва та розробкою нових технологій желейних кондитерських виробів із застосуванням ксампану і поліміксану.

Встановлено, що покращувальний міцнісний ефект від введення добавок мікробних полісахаридів зберігається за всіх концентрацій цукру і патоки і не знижується за введення лимонної кислоти у драглях як із традиційним вмістом драглеутворювачів, так і зі зниженим на 30 %. Результати цих досліджень було оброблено на ЕОМ і отримано математичні рівняння залежності міцності драглів агару та агароїду з добавками мікробних полісахаридів від впливу як окремих рецептурних компонентів, так і всієї системи в цілому.

Рівняння регресії залежності міцності драглів (Р) від впливу добавок мікробних полісахаридів (Х1), цукру (Х2) і лимонної кислоти (Х3) має наступний вигляд:

Р агару = 595,33 + 12,59Х1 + 15,52Х2 - 9,46Х3 - 16,82Х12 - 13,43Х22, (3)

(при коефіцієнті кореляції R=0,90);

Р агароїду = 704,67 + 16,02Х1 +29,55Х2 - 8,64Х3 - 27,15Х12 - 22,07Х22, (4)

(при коефіцієнті кореляції R=0,91).

Поряд з раціональним співвідношенням сировинних компонентів, що входять до рецептури желейних виробів, не менш важливим фактором є встановлення оптимальних режимів технологічних стадій у виробничому процесі. Встановлено, що в желейних системах зі скороченою на 30 % витратою драглеутворювача показник в’язкості знижується на 11...12 % за присутності ксампану і на 9...12 % за присутності поліміксану, тож, желейна маса легше виливатиметься у форми і менше підгорятиме. Температура драглювання розчинів з добавками ксампану знижується на 2°С, з добавками поліміксану - на 3...5°С, що компенсується скороченням витрати драглеутворювача на 25...30 % (рис.4).

Рис. 4. Температура драглювання желейних мас на агарі (а): 1-1,0%-вий;

2-0,7%-вий; 3-0,7%-вий+ксампан (Кс); 4-0,7%-вий+поліміксан;

та агароїді (б): 1-2,4%-вий; 2-1,7%-вий; 3-1,7%-вий+ ксампан;

4-1,7%-вий+ поліміксан.

Було досліджено реологічні показники желейних мас на агарі чи агароїді з добавками мікробних полісахаридів. Встановлено підвищення пластичності - на 24...35 % з добавками ксампану і на 20...31 % - поліміксану; пружності - на 5...8 % для обох добавок. Еластичність драглів агару знижується на 16...23 %, агароїду - на 8...10 % (табл. 2).

На основі проведених досліджень було розроблено нові технології желейних виробів із добавками мікробних полісахаридів: мармелад желейний на агарі, мармелад желейний на агароїді, желе кондитерське і сироп цукрово-агаровий (рис.5). При цьому враховано особливості підготовки і введення мікробних полісахаридів, дозування основних драглеутворювачів та зміну параметрів окремих стадій технологічного процесу. Заощадження драглеутворювача складає 25...30 %. В табл. 3 приведені основні показники якості нової желейної продукції з добавками мікробних полісахаридів. За допомогою методів кваліметрії встановлено, що комплексний показник якості нового виробу підвищується на 25% порівняно із традиційною рецептурою. Мікробіологічні дослідження показали, що розроблені желейні вироби з добавками мікробних полісахаридів відповідають чинним вимогам до якості харчових продуктів і є нешкідливими з точки зору мікробного обсіменіння.

Таблиця 2

Вплив добавок ксампану і поліміксану на реологічні

характеристики желейних мас

Склад Реологічні характеристики драглів

драглів міцність, г в’язкість, 102 ПаЧс пластич ність,% пруж-ність,% еластич ність,%

1,0%-вий агар 330 12,2 36,6 74,2 24,5

0,7%-вий агар + ксампан 345 10,8 49,5 80,5 20,5

0,7%-вий агар + поліміксан 315 10,5 48,2 79,0 19,0

2,4%-вий агароїд 430 33,2 30,6 65,3 35,0

1,7%-вий агароїд + ксампан 455 29,5 38,0 69,5 32,3

1,7%-вий агароїд +поліміксан 425 30,0 36,8 69,0 31,5

У шостому розділі “Практична значимість і реалізація результатів роботи” наведено дані з практичного використання результатів досліджень та економічної ефективності запропонованих технологій. Розроблено і затверджено нормативну документацію на мармелад желейний (ТУ У 40-01566330.087-2000) і техніко-технологічні картки на: мармелад, желе кондитерське, сироп цукрово-агаровий. Технології нових желейних виробів впроваджено у виробництво на підприємствах харчування міст Севастополя, Харкова, Сум, Полтави, ЗАТ “Полтавакондитер”. Розрахункова економічна ефективність виробництва желейних виробів зі скороченою витратою драглеутворювача та з добавками біополімерів складає 295 грн. на 1000 кг - для мармеладу на агароїді та 151 грн. - для мармеладу на агарі; 70 грн. - для желе на агарі, а ціна желейної продукції знижується на 5...18%, що дозволяє забезпечити конкурентоспроможність продукції.

Рис. 5. Узагальнена схема приготування мармеладу желейного із додаванням мікробних полісахаридів

Таблиця 3

Основні показники якості нової желейної продукції

Показники Мармелад желейний Желе кондитерське Сироп цукрово-агаровий

Органолептичні:

Смак, запах, колір Характерні, без стороннього смаку і запаху Характерні, без стороннього смаку і запаху Характерні, без стороннього смаку і запаху

Консистенція Драглеутворна Однорідна, желеутворна Рідка, однорідна

Поверхня Посипана цукром-піском. Гладка, без тріщин -

Фізико-хімічні:

Вологість, % 18,0 %±1,0 % 50,0 %±2,0 % 20,0 %±3,0 %

Вміст ред. реч. % 16,0±0,1 % - -

Титрована ккислотність, град 8,0±0,1 % - -

ВИСНОВКИ

1. На основі теоретичних і експериментальних досліджень обгрунтовано і доведено доцільність використання добавок мікробних полісахаридів - ксампану і поліміксану - у виробництві желейних виробів для скорочення витрати драглеутворювача.

2. Раціональним дозуванням мікробних полісахаридів, яке підвищує міцність драглів агару та агароїду, є 0,05...0,07% від загальної маси системи. Внесення драглеутворювача у водяні розчини ксампану або поліміксану 0,05...0,07%-вої концентрації забезпечує збільшення міцності драглів агару на 30...35% за додання ксампану і на 20...26% - поліміксану; драглів агароїду, відповідно, на 25...27% і на

21...23%. Показники пружності, пластичності та еластичності цих систем збільшуються незначно.

3. Визначено, що при додаванні мікробних полісахаридів зростають температура драглювання розчинів і температура плавління драглів водоростевих полісахаридів, що свідчить про зміцнення структури драглів. Це підтверджується значенням розрахункової величини середньої енергії одиничного вузла зв’язку драглевої сітки.

4. Вивчення молекулярно-масового розподілу розчинів червоних морських водоростей з додаванням мікробних полісахаридів показало, що відбувається зміна фракційного складу в бік збільшення високомолекулярних фракцій і зниження низькомолекулярних у порівнянні з розчинами агару і агароїду. Значення середньовагових молекулярних мас систем, що містять агар і ксампан або поліміксан, підвищуються, відповідно, на 28 % і 10 %, а в агароїдних системах за присутності цих добавок - на 58 % і 43 %, що вказує на взаємодію, котра виникає між досліджуваними драглеутворювачами та ксампаном чи поліміксаном з утворенням полісахаридного комплексу.

5. Методом потенціометричного титрування встановлено, що найбільша величина неадитивності зв’язування іонів [H+] і [ОН-] агару і ксампану спостерігається за концентрації мікробного полісахариду в розчині у кількості 0,05...0,07% від загальної маси. Це підтверджує, що між водоростевими і мікробними полісіхаридами в указаному діапазоні концентрацій має місце взаємодія.

6. Зміцнювальна дія добавок зберігається в присутності основних рецептурних компонентів желейних виробів: цукру, патоки, лимонної кислоти. Внесення ксампану і поліміксану в концентраціях 0,05...0,07% від загальної маси підвищує міцність драглів із традиційним вмістом як агару, так і агароїду, і зберігає потрібну величину міцності в желейних масах зі зниженою на 25...30% витратою драглеутворювача. Розроблено нові рецептури і технології 4 желейних виробів.

7. Желейні вироби, приготовлені за новими рецептурами із добавками ксампану і поліміксану, відповідають чинним вимогам до якості харчових продуктів і є нешкідливими з точки зору мікробного обсіменіння. Комплексний показник якості желейного мармеладу із добавками мікробних полісахаридів на 25% вище, порівняно з мармеладом, приготованим традиційним способом.

8. Проведено комплекс організаційно-технологічних заходів з упровадження наукових розробок у виробництво. Розроблено та затверджено нормативну документацію на мармелад желейний (ТУ У 40-01566330.087-2000), техніко-технологічні карти на мармелад, желе кондитерське, сироп цукрово-агаровий. Нові технології желейних виробів впроваджені у виробництво на підприємствах харчування міст Харкова, Севастополя, Полтави, Сум та ЗАТ “Полтавакондитер”.

9. За отриманими результатами було розраховано економічну ефективність виробництва нової продукції. Встановлено, що при введенні добавок ціна желейної продукції знижується на 5...18% і, відповідно, стає більшим зростання обсягу реалізації та збільшується маса прибутку, що дозволяє забезпечити конкурентоспроможність продукції.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Самохвалова О.В., Артамонова М.В., Лисюк Г.М. Использование микробных полисахаридов в производстве желированных изделий // Проблемы общественного питания на пути к рынку: Сб.науч.тр. - Харьков: ХИОП, 1993. - С.68-71.

2. Самохвалова О.В., Артамонова М.В., Лисюк Г.М. Вплив мікробного полісахариду ксантан на міцність гелів агару // Громадське харчування в умовах комерціалізації і приватизації: Зб.наук.пр. - Київ: КТЕУ, 1994.- С.69-72.

3. Артамонова М.В., Малафаев Н.Т., Самохвалова О.В., Торяник А.И. Исследование вязкости водных растворов ксантана в зависимости от температуры и концентрации // Новые технологии пищевых производств и актуальные проблемы развития торговли и общественного питания: Сб. науч. тр.- Харьков: ХГАТОП, 1995.- С.53-55.

4. Самохвалова О.В., Фомина И.Н., Артамонова М.В. Потенциометрическое исследование взаимодействия агара с ксантаном в процессе студнеобразования //Актуальні науково-методичні проблеми в підготовці спеціалістів вищої кваліфікації для торгівлі і харчування: Зб. наук. пр. - Харків: ХДАТОХ, 1997. - С. 300-303.

5. Артамонова М.В. Исследование кинетики набухания агара и агароида в процессе замачивания в присутствии биополимера ксантан // Актуальні науково-методичні проблеми в підготовці спеціалістів вищої кваліфікації для торгівлі і харчування: Зб. наук. пр. - Харків: ХДАТОХ, 1997. - С. 384-387.

6. Артамонова М.В., Лисюк Г.М., Самохвалова О.В. Изучение поверхностного натяжения растворов агара в присутствии микробного полисахарида ксантана // Прогресивні ресурсозберігаючі технології та їх економічна обгрунтованість у підприємствах харчування. Економічні проблеми торгівлі: Зб. наук. пр. - Харків: ХДАТОХ, 1998. - С. 3-6.

7. Патент №2081614 РФ, МКИ А 23 L 1/06. Способ производства желейного мармелада / Артамонова М.В., Лисюк Г.М., Самохвалова О.В., Товстуха М.Н., Гвоздяк Р.И., Воцелко С.К.- № 93039314; Заявл.02.08.93; Опубл. 20.06.97, Бюл. №17.-6 с.

8. Артамонова М.В., Самохвалова О.В., Лисюк Г.М., Гвоздяк Р.И., Воцелко С.К., Литвинчук О.А. Пути использования ксантана и полимиксана в производстве кондитерских изделий // Тез. докл. междунар. конф. “Перспективы развития массового питания и торговли в условиях перехода к рыночной экономике”. - Харьков: ХИОП.- 1994.- С.84-85.

9. Артамонова М.В., Самохвалова О.В., Лисюк Г.М. Изучение температуры застудневания растворов и температуры плавления студней агара и агароида в присутствии биополимера ксантан // Тез. доп. міжнар. наук.-практ. конф. ”Розвиток масового харчування, готельного господарства і туризму в умовах ринкових відносин”. - Київ: КДТЕУ.- 1994. - С.106.

10. Лисюк Г.М., Самохвалова О.В., Артамонова М.В. Вплив мікробного полісахариду ксантан на поверхневий натяг розчинів драглеутворювачів // Тези допов. наук.-практ.конф., присвяченої 30-річчю створення Харківської державної академії технології та організації харчування. - Харків: ХДАТОХ.- 1997.- С.98-99.

11. Самохвалова О.В., Артамонова М.В. Разработка технологии желейных изделий с использованием микробных полисахаридов // Тез.докл. науч.-техн. конф. “Прогрессивные технологии и оборудование пищевых производств”. - Санкт-Петербург: СПбГАХПТ.- 1999 - С.184.

12. Лисюк Г.М., Самохвалова О.В., Фомина И.Н., Артамонова М.В. Роль микробного полисахарида ксампана в формировании структуры желейных изделий// Тез. докл. 2-й Междун.науч.-практ. конф. ”Продовольственный рынок и проблемы здорового питания”.- Орел: ОГТУ.-1999 - С.192.

АНОТАЦІЯ

Артамонова М.В. Розробка технології жельованих виробів з використанням мікробних полісахаридів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.16 - технологія продуктів харчування. - Харківська державна академія технології та організації харчування Міністерства освіти і науки України, Харків, 2000.

Дисертацію присвячено науковому обгрунтуванню технології желейних виробів на основі агару або агароїду з використанням мікробних полісахаридів вітчизняного виробництва ксампану і поліміксану.

Визначено концентрацію і спосіб уведення добавок ксампану і поліміксану до драглів на основі полісахаридів червоних морських водоростей агару та агароїду. Показано, що внесення цих добавок в драглеутворювальні композиції дозволяє скоротити витрати агару та агароїду. З’ясовано, що між полісахаридами водоростевого походження та мікробними виникає взаємодія на молекулярному рівні з утворенням спільного полісахаридного комплекса, внаслідок чого і відбувається зміцнення структурної сітки студня , що був ними утворений.

На основі знайдених закономірностей розроблено технології желейних виробів з добавками мікробних полісахаридів зі скороченими на 25...30% витратами агару та агароїду, які рекомендовані для використання в масовому харчуванні. Встановлено, що при введенні добавок ціна желейної продукції знижується на 5...18%.

Ключові слова: ксампан, поліміксан, агар, агароїд, желейні вироби, мікробний полісахарид.

АННОТАЦИЯ

Артамонова М.В. Технология желейных изделий с использованием микробных полисахаридов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.16 - технология продуктов питания.- Харьковская государственная академия технологии и организации питания Министерства образования и науки Украины, Харьков, 2000.

Диссертация посвящена научному обоснованию и разработке технологий желейных изделий на основе полисахаридов красных морских водорослей с добавками микробных полисахаридов.

На основе анализа литературных данных установлено, что в предприятиях массового питания и кондитерской промышленности наиболее рациональным и приемлемым способом эффективного использования студнеобразователей является введение различных модифицирующих добавок, позволяющих сэкономить значительное количество дорогостоящего сырья без существенных изменений технологического цикла, что обеспечивает снижение себестоимости продукции и повышение ее конкурентоспособности.

Теоретически и экспериментально доказана целесообразность использования добавок микробных полисахаридов - ксампана и полимиксана - в производстве желейных изделий для сокращения расхода студнеобразователя.

Экспериментальным путем были выбраны рациональная концентрация добавок микробных полисахаридов и способ их внесения в желейные системы, содержащие агар или агароид. Изучен диапазон концентраций ксампана и полимиксана от 0,01 % до 0,20 % и 5 способов приготовления студнеобразных композиций, в т.ч.: смешивание сухих препаратов, их растворов или комбинация раствора одного из них и порошка. Полученные результаты показали, что наибольшее увеличение прочности студней агара и агароида наблюдается при внесении ксампана или полимиксана в концентрациях 0,05...0,07 % от общей массы системы, а лучшим способом введения добавок является замачивание студнеобразователя в их водном растворе. При этом прочность студней агара с добавками ксампана и полимиксана увеличивается соответственно на 30...35 % и 20...26 %, аналогичный эффект наблюдается и в студнях агароида - прочность повышается на 25...27 % в присутствии ксампана и на 21...23 % - полимиксана, что дает основание для существенного снижения расхода студнеобразователя. Сравнение результатов исследований по упрочнению студней агара и агароида обоими микробными полисахаридами позволяет рассматривать их как взаимозаменяемые добавки, хотя с точки зрения более эффективного повышения прочности студней лучшим является ксампан.

Изучение молекулярно-массового распределения микробных полисахаридов и полисахаридов красных морских водорослей показало, что происходит изменение фракционного состава в сторону увеличения высокомолекулярных фракций и снижения низкомолекулярных. Значения средневесовой молекулярной массы у агара при добавлении ксампана и полимиксана повышаются соответственно на 28 % и 10 %, а у агароида в присутствии этих добавок - на 58 % и 43 %, что указывает на взаимодействие, возникающее между исследуемыми студнеобразователями и биополимерами ксампаном или полимиксаном с образованием полисахаридного комплекса;

Методом потенциометрического титрования установлено, что наибольшая величина неаддитивности связывания ионов [H+] и [OH-] агара и ксампана наблюдается при концентрации микробного полисахарида в растворе в количестве 0,04...0,08% от общей массы, что указывает на наибольшее взаимодействие между двумя полисахаридами в используемом диапазоне добавок.

Установлено, что упрочняющее действие добавок сохраняется и в присутствии основных рецептурных компонентов желейных изделий. Внесение ксампана и полимиксана повышает прочность студней с традиционным содержанием студенобразователя и сохраняет требуемую величину прочности в желейных массах со сниженным расходом как агара, так и агароида.

Проведен комплекс организационно-технологических мероприятий по внедрению научных разработок в производство. Разработана и утверждена нормативная документация на мармелад желейный (ТУ У 40-01566330.087-2000 ), технико-технологические карты на мармелад, желе кондитерское, сироп сахаро-агаровый. Разработанные новые технологии внедрены в производство в предприятиях питания г. Харькова, Севастополя, Полтавы, Сум. Экономия студнеобразователя в новых технологиях желированных изделий составила 25...30%. Стоимость новых изделий снижается на 5...18% за счет введения добавок и сокращения расхода агара и агароида.

Качество новой продукции оценивали по органолептическим, физико-химическим, структурно-механическим показателям и экономической эффективности с использованием методов квалиметрии. Установлено, что интегральный показатель качества нового изделия повышается на 25% по сравнению с традиционной рецептурой, главным образом, за счет экономической эффективности. Микробиологические исследования показали, что разработанные желейные изделия с добавками микробных полисахаридов отвечают действующим требованиям к качеству пищевых продуктов и являются безвредными с точки зрения микробной обсемененности.

Ключевые слова: ксампан, полимиксан, агар, агароид, желейные изделия, микробный полисахарид.

SUMMARY

Artamonova M.V. The regularities technology of jellied products with the of microbial polysaccharides.- Manuscript.

Thesis for Candidate of technical sciences on speciality 05.18.16 - technology of food products. - Kharkiv State Academy of Food Technology and Management of Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, 2000.

The thesis is devoted to scientific substantiation of jellied products technolody on the basis of agar or agaroid with the use of home-made microbial polysaccharides xampane and polymixane.

Concentration and means of addition of xampane and polymixane adjuncts to jellies on the basis of polysaccharides of red seaweed agar and agaroid have been determined. It has been shown that addition of these adjuncts into jelling compositions to reduce expenditures of agar and agaroid. It has been found that between polysaccharides of plant origin and microbial ones exists interaction on molecular level with formation of common polysaccharide complex, in the result of which structural newly formed jelly net strengthens.

On the basis of these regularities new recipes and technologies of jellied products with adjuncts of microbial polysaccharides with reduced expenditures of agar and agaroid were developed. They are recommended for mass catering.

It that been determined that after adding adjuncts the price for jellied production reduces from 5 to 18 pen cent.

Key words: xampane, polymixane, agar, agaroid, jellied products, microbial polysaccharides.

_______________________________________________________________

Підп. до друку 09.2000. Формат 60х84 1/16. Папір газ.

Друк. офс. Обл.-вид. арк. 1,0. Умов. друк. арк. 1.1. Умов. фарб.-відб. 1.1.

Тираж 100 прим. Зам.

__________________________________________________________________