Разработка технологии получения и изучение потребительских свойств бад функционального назначения на основе краснозерного риса
На правах рукописи
Шаззо Азамат Айдомирович
Разработка технологии получения и изучение потребительских свойств БАД функционального назначения на основе краснозерного риса
Специальность 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания
АВТОРЕФЕРАТ
диссертационной работы
на соискание ученой степени кандидата технических наук
Краснодар - 2010
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»
Научный руководитель: | доктор технических наук, профессор Корнена Елена Павловна |
Официальные оппоненты: | доктор технических наук, профессор Красина Ирина Борисовна кандидат технических наук, доцент Малеева Ольга Леонидовна |
Ведущая организация: ГУ «Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии
Защита состоится 28 декабря 2010г. в 1300 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.03 при Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета
Автореферат разослан 26 ноября 2010г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
кандидат технических наук, доцент М.В. Филенкова
1 общая характеристика работы
1.1Актуальность темы. Среди пищевых веществ, необходимых для нормального обеспечения жизненно важных функций организма, особая роль принадлежит микронутриентам: витаминам и минеральным веществам, другим биологически активным веществам и многочисленным минорным компонентам пищи.
В настоящее время проблема оптимального обеспечения населения незаменимыми пищевыми веществами далека от своего решения, о чем свидетельствует распространение скрытых пищевых дефицитов и алиментарных (неинфекционных) заболеваний.
Известно, что хронический дефицит биологически активных веществ в рационе питания человека является негативным фактором, постоянно действующим на здоровье человека, а именно, снижается работоспособность, сопротивляемость простудным и инфекционным заболеваниям, усиливается воздействие на организм вредных факторов окружающей среды, увеличиваются потери рабочего времени и непроизводственные расходы по нетрудоспособности, что, в целом, приводит к неоправданным социальным и экономическим потерям.
Наиболее рациональным и эффективным путем улучшения обеспеченности населения незаменимыми нутриентами является дополнительное обогащение ими пищевых продуктов и использование в питании биологически активных добавок к пище (БАД), о чем свидетельствуют накопленный мировой опыт и достижения отечественной науки о питании.
Учитывая это, разработка технологии получения и изучение потребительских свойств БАД на основе растительного сырья, богатого биологически активными веществами, витаминами и минеральными элементами, является актуальной.
Среди сырья растительного происхождения особый интерес представляет зерно риса, как источник ряда физиологически функциональных ингридиентов.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с Федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» по теме «Разработка комплексных экологически безопасных ресурсосберегающих технологий переработки растительного сырья с применением физико-химических и биотехнологических методов», № Госрегистрации 01200956355.
1.2 Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка технологии получения и изучение потребительских свойств БАД функционального назначения на основе краснозерного риса.
1.3 Задачи исследования. В соответствии с целью работы решались следующие задачи:
- обоснование актуальности темы, анализ литературных источников и патентной информации;
- обоснование выбора объекта исследования;
- проведение сравнительной оценки химического состава шелушеного обыкновенного риса и шелушеного краснозерного риса;
- проведение сравнительной оценки пищевой ценности шелушеного обыкновенного риса и шелушеного краснозерного риса;
- исследование показателей безопасности шелушеного краснозерного риса;
- разработка технологии выделения шелушеного краснозерного риса из общей зерновой массы;
- разработка технологии получения БАД с применением метода механохимической активации;
-разработка технологической схемы получения БАД на основе шелушеного краснозерного риса;
- исследование показателей качества и безопасности разработанной БАД «Рисовая»;
- изучение пищевой ценности и физиологически функциональных свойств разработанной БАД «Рисовая»;
- изучение технологически функциональных свойств и разработка рекомендаций по применению БАД «Рисовая» в производстве пищевых продуктов функционального назначения;
- изучение влияния сроков и условий хранения на потребительские свойства разработанной БАД. Установление гарантийных сроков годности;
- разработка комплекта технической документации на производство БАД «Рисовая»;
- оценка экономической эффективности от внедрения разработанных технологических и технических решений.
1.4 Научная новизна. Впервые обоснована целесообразность и эффективность применения шелушеного краснозерного риса в качестве ценного сырья для производства биологически активной добавки, обладающей высокой пищевой ценностью и физиологически функциональными свойствами.
Экспериментально показана эффективность применения метода механохимической активации при переработке шелушеного краснозерного риса с целью регулирования физиологически и технологически функциональных свойств получаемой БАД.
Впервые установлено, что механохимическая обработка шелушеного краснозерного риса при определенных технологических режимах обеспечивает инактивацию ферментов липазы и липоксигеназы, микробиологическую «чистоту» и высокую степень измельчения получаемой БАД.
Впервые установлено, что БАД из шелушеного краснозерного риса, полученная по разработанной технологии, проявляет выраженные антиоксидантные, гепатопротекторные и антитоксические свойства.
Впервые выявлено, что разработанная БАД обладает высокой водосвязывающей и водоудерживающей способностями, а также способностью повышать эффективность пенообразования, в том числе увеличивать стойкость пены, полученной с использованием БАД «Витол».
Научно и экспериментально обоснованы инновационные технология и технологическая схема получения БАД из шелушеного краснозерного риса.
Новизна работы защищена 8 патентами РФ на изобретения.
1.5 Практическая значимость. Разработаны инновационная технологическая схема и линия выделения шелушеного краснозерного риса из общей массы шелушеного риса.
Разработаны технологические режимы обработки шелушеного краснозерного риса с применением метода механохимической активации для получения БАД.
Разработаны рекомендации по применению БАД «Рисовая» в производстве пищевых продуктов функционального назначения.
Установлены сроки хранения БАД в потребительской упаковке – не более 12 месяцев, в технологической упаковке – не более 8 месяцев при температуре 18±3°С и относительной влажности воздуха не более 75 %.
Установлены сроки хранения БАД в потребительской упаковке после ее вскрытия – не более 30 суток при температуре 5°С и относительной влажности воздуха не более 75 %, обеспечивающие максимальное сохранение ее потребительских свойств.
Разработан комплект технической документации на производство БАД «Рисовая».
1.6 Реализация результатов исследования. Разработанная инновационная технология и технологическая линия внедрены в условиях научно-производственной фирмы «Новтэкс».
Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанных технологических и технических решений составит более 2 млн. руб. в год.
1.7 Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на: Всероссийской конференции аспирантов и студентов «Пищевые продукты и здоровье человека», КемТИПП, 23 апреля 2008г., г.Кемерово; I Межведомственной научно-практической конференции «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров», МГУПП, 24-25 апреля 2008г., г.Москва; Международной научно-технической конференции «Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство», 1-4 октября 2008г., г.Воронеж; VI Международной научно-практической конференции и выставке «Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты», 7-10 октября 2008г., МГУПП, г.Москва; Третьей Всероссийской заочной научно-практической конференции специалистов, ученых вузов «Региональных рынок потребительских товаров: особенности и перспективы развития, качество и безопасность товаров и услуг», 16 апреля 2009г., г.Тюмень.
1.8 Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 16 работ, в том числе 1 монография, 2 научные статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 5 материалов конференций, получено 8 патентов РФ на изобретения.
1.9 Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора, методической части, экспериментальной части, выводов, списка литературных источников и 6 приложений. Работа изложена на 131 страницах, содержит 29 таблиц и 19 рисунков. Список литературных источников включает 159 наименований.
2 экспериментальная часть
2.1 Методы исследования. Исследование показателей качества и безопасности риса-зерна и продуктов его переработки осуществляли по показателям, регламентируемым ГОСТами и СанПиН 2.3.2.1078-01.
Определение массовой доли азота в объектах исследования проводили по методу Кьельдаля, аминокислотный состав белков определяли хроматографическим методом на автоматическом анализаторе аминокислот. Массовую долю углеводов определяли на жидкостном хроматографе высокого давления в смеси ацетонитрил - вода. Жирнокислотный состав липидов, выделенных из шелушеного краснозерного риса, шелушеного обыкновенного риса и БАД «Рисовая», определяли методом газожидкостной хроматографии. Определение массовой доли витаминов осуществляли колориметрическим и титрометрическим методами, а также методом инверсионной вольтамперометрии. Содержание макро- и микроэлементов определяли методом атомно-абсорбционной спектроскопии на анализаторе AAS-1 фирмы Цейс (Германия), а также молибдено-ванадиевым и флуориметрическим методами. Качественный и количественный состав углеводов, каротиноидов, токоферолов, стеролов, фосфолипидов определяли методами тонкослойной и высокоэффективной жидкостной хроматографии.
Безопасность БАД «Рисовая» оценивали по содержанию токсичных элементов, микробиологическим и радиологическим показателям.
Для определения влияния механохимической активации на свойства шелушеного краснозерного риса применяли роторно-валковый дезинтегратор вертикального типа, позволяющий создавать в зоне контакта рабочих элементов давление 10-50 МПа с частотой механохимической обработки 128 Гц, кратной количеству рабочих элементов, и частотой вращения ротора 16 с-1.
Исследования физиологической активности БАД проводили совместно со специалистами Кубанского государственного медицинского университета в опытах на белых крысах линии Вистар.
Статистическую достоверность полученных экспериментальных данных осуществляли с применением современных методов расчета.
Теоретические и экспериментальные исследования осуществляли в соответствии со структурной схемой, приведенной на рисунке 1.
2.2 Характеристика объектов исследования. Для исследования была взята производственная смесь риса-зерна, отобранная на ООО «Марьянский рисозавод» (таблица 1).
Таблица 1 – Показатели качества риса-зерна
Наименование показателя | Значение показателя |
Влажность, % | 13,81-14,50 |
Сорная примесь, % | 0,87-1,12 |
Зерновая примесь, %, в том числе: | 5,18-6,81 |
проросшие зерна | Отсутствуют |
обрушенные зерна | 3,74-5,06 |
меловые зерна | 1,44-1,75 |
Пожелтевшие зерна, % | Отсутствуют |
Красные зерна, % | 8,41-12,36 |
Из приведенных данных видно, что в рисе-зерне, направляемом на переработку, содержится более 8% красных зерен (краснозерного риса), что приводит к увеличению выхода мучки в процессе шлифования и, как следствие, к нежелательному пропорциональному снижению общего выхода крупы и к увеличению выхода дробленной крупы. В связи с этим, целесообразным является выделение краснозерного риса из общей зерновой массы после шелушения риса-зерна с целью выявления возможности получения на его основе самостоятельного продукта.
Рисунок 1 – Структурная схема исследования
Поэтому необходимо было изучить химический состав и пищевую ценность шелушеного краснозерного риса.
Для этого отобранный рис-зерно подвергали шелушению и отделению лузги на лабораторной установке ЛУР-1М, затем шелушеный рис вручную разбирали на шелушеный обыкновенный рис и шелушеный краснозерный рис.
В таблице 2 приведены данные, характеризующие химический состав исследуемых образцов шелушеного риса. Для сравнения приведен химический состав рисовой крупы I сорта шлифованной.
Таблица 2 – Химический состав шелушеного обыкновенного и шелушеного краснозерного риса
Наименование показателя | Значение показателя | ||
Шелушеный рис | Рисовая крупа 1 сорта шлифованная | ||
обыкновенный | краснозерный | ||
Массовая доля, в пересчете на абсолютно сухое вещество, %: | |||
белка | 8,60-8,78 | 9,90-10,50 | 8,10-8,35 |
липидов | 2,90-3,20 | 2,40-2,60 | 0,35-0,42 |
углеводов, в том числе: | 80,85-82,19 | 77,19-78,67 | 83,70-85,07 |
моно-, ди- и трисахаридов | 1,42-1,60 | 1,58-1,79 | 0,65-0,78 |
крахмала | 78,05-78,99 | 73,26-74,10 | 82,60-83,70 |
пищевых волокон | 1,38-1,60 | 2,35-2,78 | 0,45-0,59 |
минеральных веществ | 1,10-1,32 | 1,70-2,05 | 0,46-0,58 |
Как видно из приведенных данных, шелушеный краснозерный рис превосходит обычный по содержанию белков, пищевых волокон и минеральных веществ.
В таблице 3 приведен состав и характеристика витаминов и биологически активных веществ, содержащихся в исследуемых образцах.
Таблица 3 – Состав витаминов и биологически активных веществ, содержащихся в шелушеном обыкновенном и шелушеном краснозерном рисе
Наименование витаминов и биологически активных веществ | Содержание витаминов и биологически активных веществ, в пересчете на абсолютно сухое вещество | ||
Шелушеный рис | Рисовая крупа 1 сорта шлифованная | ||
обыкновенный | краснозерный | ||
1 | 2 | 3 | 4 |
Витамины, мг/100 г: | |||
В1 (тиамин) | 0,21-0,24 | 0,41-0,43 | 0,06 |
В2 (рибофлавин) | 0,06-0,07 | 0,10-0,12 | 0,05 |
Продолжение таблицы 3
1 | 2 | 3 | 4 |
В6 (пиридоксин) | 0,81-0,84 | 1,12-1,17 | 0,14-0,17 |
В9 (фолиевая кислота) | 0,02-0,03 | 0,05-0,06 | Отсутствие |
РР (никотиновая кислота) | 2,15-2,20 | 5,89-6,18 | 1,45-1,58 |
Инозит, мкг/100г | 70,00-80,00 | 120,00-123,00 | Отсутствие |
Холин, мкг/100г | 95,10-96,60 | 118,00-120,00 | 70,10-75,00 |
Витамин Е, мкг/100г | 720-730 | 1300-1310 | Отсутствие |
Каротины, мкг/100г | 5,10-5,80 | 13,10-13,50 | Отсутствие |
Фосфолипиды, мг/100г | 42,31-43,50 | 49,40-51,80 | Отсутствие |
Сквален, мг/100г | 4,13-4,47 | 9,75-10,18 | Отсутствие |
Оризанол, мг/100г | 40,62-41,17 | 70,38-75,14 | Отсутствие |
Из данных таблицы 3 видно, что содержание витаминов и биологически активных веществ в шелушеном краснозерном рисе значительно выше, чем в шелушеном обыкновенном рисе и в рисовой крупе I сорта. Так, например, в шелушеном краснозерном рисе содержание витаминов В1 и РР в 1,8 и 2,2 раза выше, витамина Е – в 1,8 раз выше, каротинов более, чем в 2 раза выше, а инозита – в 1,5 раза.
Следует отметить высокое содержание в шелушеном краснозерном рисе сквалена, обладающего антиканцерогенными и антисептическими свойствами, а также оризанола, являющегося эффективным антиоксидантом.
В таблице 4 приведен состав и содержание макро- и микроэлементов в исследуемых образцах.
Таблица 4 – Состав и содержание макро- и микроэлементов шелушеного обыкновенного и шелушеного краснозерного риса
Наименование макро- и микроэлементов | Содержание макро- и микроэлементов, в пересчете на абсолютно сухое вещество | ||
Шелушеный рис | Рисовая крупа 1 сорта шлифованная | ||
обыкновенный | краснозерный | ||
1 | 2 | 3 | 4 |
Макроэлементы, мг/100 г: | |||
кальций | 40-41 | 59-61 | 10-11 |
фосфор | 350-357 | 420-422 | 120-129 |
калий | 330-336 | 415-419 | 87-89 |
магний | 135-137 | 198-200 | 50-55 |
кремний | 188-190 | 265-272 | 78-80 |
Микроэлементы, мкг/100 г: | |||
железо | 3450-3490 | 4415-4510 | 530-590 |
Продолжение таблицы 4
1 | 2 | 3 | 4 |
марганец | 1770-1785 | 2970-3210 | 1170-1190 |
цинк | 1630-1635 | 2511-2610 | 980-987 |
Из представленных данных видно, что содержание макро- и микроэлементов в шелушеном краснозерном рисе значительно выше, чем в шелушеном обыкновенном рисе, а также в рисовой крупе 1 сорта.
Особенно следует отметить более высокое содержание таких микроэлементов, как железо, марганец и цинк, дефицит которых отмечен в пищевом статусе населения Краснодарского края.
На основании изучения химического состава и состава физиологически активных ингредиентов можно сделать вывод о высокой пищевой ценности шелушеного краснозерного риса, а также о целесообразности применения его в качестве сырья для получения биологически активных добавок (БАД).
Однако, для получения БАД из шелушеного краснозерного риса необходим процесс разделения зерновой массы после шелушения на шелушеный обыкновенный рис и шелушеный краснозерный рис, т.е. процесс выделения шелушеного краснозерного риса должен быть реализован в промышленных условиях.
Такая возможность появилась благодаря разработке фотоэлектронного сепаратора, принцип работы которого основан на разделении зерновой массы по цвету.
2.3 Разработка технологии и линии получения БАД на основе краснозерного риса-зерна. Учитывая высокую пищевую ценность шелушеного краснозерного риса, на первом этапе были разработаны инновационная технология и линия его выделения из общей массы риса-зерна, направляемого на переработку (рисунок 2).
Технология, реализованная на разработанной линии, включает следующие технологические операции. Неочищенная партия риса-зерна с крупяными кондициями качества направляется на специализированный воздушно-ситовой сепаратор (поз. 1) для выделения из поликомпонентной зерновой массы посторонних примесей, отличающихся от риса-зерна шириной, толщиной и аэродинамическими свойствами. Для повышения эффективности процесса перед подачей продукта в сепаратор специальным механизмом скалываются ости с торцов рисовых зерен с целью улучшения сыпучести продукта, а затем продукт равномерно распределяется по ширине рабочей поверхности, продувается воздушным потоком, что позволяет эффективно удалить примеси. Затем зерновая масса направляется на
сортировочное сито, сходом с которого удаляются крупные примеси, а проходом продукт поступает на подсевное сито. Проходом данного сита выделяются мелкие примеси, а сход поступает в пневмосепарирующий канал, в котором осуществляется второй этап выделения легких примесей. Очищенная зерновая масса затем направляется через буферную емкость (поз. 2) на комбинатор (поз. 3), с помощью которого достигается более высокая степень очистки зерновой массы от минеральных примесей, щуплых невыполненных зерен, а также удаляется часть фракций обрушенных зерен.
После двухэтапного сепарирования зерновая масса через магнитный сепаратор (поз. 4) и буферную емкость (поз. 5) поступает в шелушитель (поз. 6), где с поверхности риса-зерна удаляются цветочные оболочки (лузга).
После шелушителя зерновая масса направляется в дуоаспиратор (поз. 7), в котором происходит разделение продукта на две фракции: фракция №1 – смесь обрушенных целых, обрушенных дробленых, необрушенных целых зерен; фракция №2 – рисовая лузга. Рисовая лузга удаляется из технологического процесса, а смесь продуктов (фракция №1) поступает через буферную емкость (поз. 8) в падди-сепаратор (поз. 9) для разделения на три фракции: фракция №1 – нешелушеный рис; фракция №2 – смесь нешелушеного и шелушеного риса; фракция №3 – шелушеный рис.
Нешелушеный рис направляется на повторное шелушение, смесь нешелушеного и шелушеного риса на повторное падди-сепарирование, а шелушеный рис через буферную емкость (поз. 10) поступает в фотоэлектронный сепаратор (поз. 11).
Режим работы фотоэлектронного сепаратора настраивается таким образом, чтобы в шелушеном рисе практически не содержалось краснозерного риса, поэтому смесь краснозерного и обыкновенного риса направляется через буферную емкость (поз. 12) на повторное фотоэлектронное сепарирование (поз. 13), где в основных секциях (о.) из краснозерного риса удаляются зерна с обыкновенной окраской оболочек, а затем краснозерный рис направляется на контрольную секцию (к.) для удаления из него оставшихся минеральных примесей. Из фотоэлектронного сепаратора (поз. 13) выделенный шелушеный краснозерный рис направляется в промежуточную емкость (поз. 14).
На втором этапе были разработаны технологические режимы получения БАД. Для получения БАД из шелушеного краснозерного риса, обладающей высокой пищевой ценностью, а также сохраняемостью, шелушеный краснозерный рис предварительно измельчали на дисковой дробилке, а затем грубоизмельченный материал перерабатывали с применением метода механохимической активации.
Ранее в работах кафедры технологии жиров, косметики и экспертизы товаров КубГТУ была показана высокая эффективность применения метода механохимической активации, реализуемого в роторно-валковом дезинтеграторе вертикального типа специальной конструкции, для регулирования технологических свойств, а также сохраняемости БАД, полученных из растительного сырья.
Учитывая это, изучали влияние технологических режимов механохимической обработки в роторно-валковом дезинтеграторе на степень измельчения шелушеного краснозерного риса, а также на микробиологические показатели и активность ферментов – липазы и липоксигеназы, отвечающих за сохраняемость получаемой БАД.
Предварительными опытами было установлено, что максимальную степень измельчения шелушеного краснозерного риса, определяемую гранулометрическим составом (более 98% фракций с размером частиц менее 30 мкм), можно получить в результате его обработки в дезинтеграторе при давлении в зоне контакта рабочих элементов – 40 МПа, частоте механохимической обработки – 128 Гц, частоте вращения ротора – 16 с-1 и при температуре 20-25°С.
Следует отметить, что при указанных режимах обработки в измельченном шелушеном краснозерном рисе отсутствовали БГКП (в 0,1 г продукта), патогенные микроорганизмы (в 25 г продукта), а также не были обнаружены дрожжи и плесени (в 1 г продукта).
Количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (в 1 г продукта) составляло 0,3104 КОЕ/г (не более 1104 в соответствии с требованиями СанПиН).
Однако, было установлено, что при указанной температуре активность липазы и липоксигеназы в измельченном материале достаточно высока, поэтому необходимо было определить эффективные температурные режимы обработки шелушеного краснозерного риса в роторно-валковом дезинтеграторе (РВД).
На рисунке 3 приведены данные по влиянию температуры при обработке шелушеного краснозерного риса в дезинтеграторе на активность липазы и липоксигеназы.
Показано, что обработка шелушеного краснозерного риса в дезинтеграторе при температуре 50оС позволяет максимально снизить активность липазы и липоксигеназы.
На основании проведенных исследований разработаны технологические режимы обработки шелушеного краснозерного риса в роторно-валковом дезинтеграторе с получением БАД (таблица 5), а также технологическая схема (рисунок 4).
Таблица 5 – Технологические режимы получения БАД
Технологический режим | Значение технологического режима |
| 50 |
давление, МПа частота механохимической обработки, Гц частота вращения ротора с-1
| 40 128 16 баночки из полимерного материала массой нетто 300 г бумажные мешки массой нетто 10 кг |
Рисунок 4 – Технологическая схема получения БАД из шелушеного краснозерного риса: 1 – дисковая дробилка; 2 – промежуточная емкость-дозатор; 3 – роторно-валковый дезинтегратор; 4- циклон-разгрузитель с охлаждением; 5 – циклон для очистки воздуха; 6 – емкость для готовой БАД
По разработанным технологическим режимам были выработаны опытные партии БАД в условиях научно-производственной фирмы «Новтэкс».
Разработанной БАД присвоено наименование «Рисовая».
2.4 Изучение показателей качества и безопасности разработанной БАД. Полученную по разработанным технологическим режимам БАД оценивали по органолептическим и физико-химическим показателям, а также по показателям безопасности и микробиологическим показателям.
В таблице 6 приведены органолептические и физико-химические показатели БАД «Рисовая».
Таблица 6 – Органолептические и физико-химические показатели
БАД «Рисовая»
Наименование показателя | Характеристика и значение показателя |
1 | 2 |
Внешний вид | Порошок |
Цвет | Кремовый |
Запах | Свойственный рисовой муке, без посторонних запахов |
Вкус | Свойственный рисовой муке, без посторонних привкусов |
Минеральные примеси | При разжевывании хруст не ощущается |
Массовая доля влаги, % | 10,0 – 10,5 |
Кислотность, град. | 0,35 – 0,47 |
Продолжение таблицы 6
1 | 2 |
Массовая доля посторонних примесей, % | Отсутствуют |
Степень измельчения, % частиц с размером менее 30мкм | 98,9-99,2 |
Показатели окислительной порчи липидов, выделенных из БАД: | |
кислотное число, мгКОН/г | 0,50-0,60 |
перекисное число, ммоль активного кислорода/кг | 0,95-1,10 |
анизидиновое число | 0,50-0,68 |
Проведенные исследования позволили сделать вывод, что БАД «Рисовая» имеет высокие органолептические и физико-химические показатели, а по показателям безопасности и микробиологическим показателям соответствует требованиям СанПиН.
2.5 Изучение пищевой ценности и физиологически функциональных свойств БАД. Для изучения пищевой ценности определяли состав пищевых и биологически активных веществ, содержащихся в БАД (таблица 7).
Таблица 7 – Состав пищевых и биологически активных веществ БАД «Рисовая»
Наименование пищевых и биологически активных веществ | Содержание пищевых и биологически активных веществ |
1 | 2 |
Белки, г/100г Липиды, г/100г, в том числе полиненасыщенные жирные кислоты | 8,91 – 9,45 2,16 – 2,34 0,71 – 0,76 |
Углеводы, г/100г, в том числе пищевые волокна | 69,40– 70,80 2,11 – 2,50 |
Макроэлементы, мг/100г: | |
фосфор | 378-380 |
калий | 374-377 |
кремний | 239-245 |
магний | 178-180 |
кальций | 53-55 |
Микроэлементы, мг/кг: | |
железо | 40-41 |
Продолжение таблицы 7
1 | 2 |
марганец цинк | 27-29 23-24 |
Витамины и провитамины, мкг/100г: | |
В1 (тиамин) | 400-420 |
В2 (рибофлавин) | 100-120 |
В6 (пиридоксин) | 1050-1070 |
В9 (фолиевая кислота) | 50-65 |
РР (никотиновая кислота) | 4800-5050 |
-ситостерол (провитамин D) | 6500-6670 |
Е (токоферолы) | 1290-1300 |
Инозит, мкг/100г | 108-111 |
Холин, мкг/100 г | 106-108 |
Сквален, мкг/100г | 8775-9162 |
Оризанол, мг/100г | 63-68 |
Фосфолипиды, мг/100г | 44-47 |
Энергетическая ценность, ккал | 334,3-340,4 |
Из приведенных в таблице 7 данных видно, что БАД «Рисовая» содержит в своем составе ряд физиологически ценных ингредиентов таких, как витамины, пищевые волокна, макроэлементы (фосфор, калий, кремний, магний, кальций), а также микроэлементы (железо, марганец и цинк).
Следует отметить ее богатый состав по содержанию биологически активных веществ таких, как холин, инозит, оризанол, сквален, что очень важно с точки зрения пищевой ценности и проявления БАД физиологически функциональных свойств.
Учитывая, что пищевая ценность БАД обусловлена также биологической ценностью белков определяли состав и содержание незаменимых аминокислот белков БАД (таблица 8).
Таблица 8 – Состав незаменимых аминокислот белков БАД «Рисовая»
Наименование незаменимой аминокислоты | Содержание аминокислоты, г/100г белка | |
БАД | Идеальный белок, ФАО/ВОЗ | |
1 | 2 | 3 |
Валин Изолейцин Лейцин Лизин Метионин + цистин | 4,0 – 5,4 3,4 – 3,9 6,9 – 7,3 3,2 – 4,0 2,9 – 3,4 | 5,0 4,0 7,0 5,5 3,5 |
Продолжение таблицы 8
1 | 2 | 3 |
Треонин Триптофан Фенилаланин + тирозин | 3,2 – 4,0 1,0 – 1,5 6,5 – 7,0 | 4,0 1,0 6,0 |
Показано, что белки БАД содержат все незаменимые аминокислоты, что свидетельствует о высокой их биологической ценности. Однако, по содержанию отдельных аминокислот белки БАД уступают идеальному белку.
Известно, что одними из физиологически функциональных свойств БАД, содержащих аналогичные физиологически функциональные ингредиенты, являются антиоксидантные, гепатопротекторные и антитоксические свойства, поэтому изучали указанные свойства в опытах на животных (таблица 9).
Таблица 9 – Характеристика физиологически функциональных свойств БАД «Рисовая»
Наименование свойства и показателя | Значение показателя для группы животных | |
Получавших БАД | Контрольной | |
Антиоксидантные свойства: содержание малонового диальдегида в сыворотке крови, нмоль/мл активность супероксиддисмутазы, отн. ед./мг белка Гепатопротекторные свойства: относительная масса печени, % массовая доля в печени, %: липидов холестерина массовая доля в сыворотке крови диеновых конъюгатов,% | 4,61 5,90 2,98 4,95 0,310 0,50 | 9,05 3,80 3,30 6,42 0,342 0,85 |
Антитоксические свойства: содержание малонового диальдегида в печени, нмоль/мл процент экспрессии антигена СД-95 процент гемолиза эритроцитов активность ферментов лизосом печени, % от общей: арисульфатазы бета-галактидазы | 217,03 10,40 13,20 4,49 5,58 | 249,09 15,80 17,00 3,28 4,80 |
Показано, что БАД на основе шелушеного краснозерного риса проявляет физиологически функциональные свойства, что позволяет рекомендовать ее для непосредственного употребления в пищу, а также для создания пищевых продуктов функционального и специализированного назначения.
2.6 Исследование технологически функциональных свойств и разработка рекомендаций по применению БАД «Рисовая» в производстве пищевых продуктов функционального назначения. Наряду с физиологически функциональными свойствами, исследовали и технологически функциональные свойства, а именно, водосвязывающую (ВСС) и водоудерживающую (ВУС) способности (рисунок 5).
Для подтверждения эффективности влияния механохимической активации при обработке шелушеного краснозерного риса на формирование технологических свойств БАД параллельно шелушеный краснозерный рис измельчали в лабораторной мельнице.
- БАД «Рисовая»;
- шелушеный краснозерный рис, измельченный в лабораторной мельнице;
а) вода; б) 2,5%-ный водный раствор NaCl
Показано, что БАД «Рисовая» проявляет более высокие технологически функциональные свойства по сравнению с шелушеным краснозерным рисом, измельченным в лабораторной мельнице, что подтверждает эффективность применения метода механохимической активации для формирования свойств БАД. По-видимому, механохимическая обработка шелушеного краснозерного риса при выявленных технологических режимах приводит к модификации молекул белков, содержащихся в БАД, что, в свою очередь, увеличивает их способность к связыванию и удерживанию воды и водного раствора NaCl.
На рисунке 6 приведены данные по влиянию БАД «Рисовая» на пенообразующую способность БАД «Витол», широко применяемую для производства основ напитков и основ кислородных коктейлей функционального назначения.
Показано, что БАД «Рисовая» увеличивает пенообразующую способность БАД «Витол» на 12-13%.
На основании исследования технологически функциональных свойств БАД «Рисовая» может быть рекомендована:
- в качестве добавки при производстве сложных пищевых структурированных дисперсных систем (пищевые водно-жировые эмульсии, вареные колбасные изделия, фаршевые изделия и др.) с целью регулирования их потребительских свойств;
- в качестве добавки при производстве основ напитков и основ кислородных коктейлей функционального назначения.
2.6 Исследование показателей качества и микробиологических показателей БАД в процессе хранения. Для установления гарантийных сроков годности разработанных БАД изучали изменения показателей качества и микробиологических показателей в процессе хранения. БАД расфасовали в потребительскую упаковку – баночки из полимерного материала массой нетто 300 г и в технологическую упаковку - бумажные мешки массой нетто 10 кг. Хранили расфасованную БАД при температуре 18 ± 3оС и относительной влажности воздуха не более 75% в течение 12 месяцев. В процессе хранения определяли показатели окислительной порчи липидов, выделенных из БАД, а также микробиологические показатели (рисунки 7-9).
Показано, что гарантийный срок годности БАД, расфасованной в потребительскую упаковку составляет – не более 12 месяцев, в технологическую упаковку – не более 8 месяцев. В течение указанного срока хранения показатели окислительной порчи липидов, выделенных из БАД, не превышают предельно допустимые уровни (перекисное число не более 10 ммоль активного кислорода/кг; анизидиновое число – не более 5), при этом КМАФАнМ остается значительно ниже предельно допустимого уровня (менее 1104 КОЕ/г), а также в течение всего срока хранения в БАД не обнаружены дрожжи и плесени.
Известно, что особое значение имеет качество БАД, расфасованной в потребительскую упаковку, после её вскрытия. Учитывая это, изучали изменение показателей окислительной порчи и микробиологических показателей после вскрытия упаковки. Хранение вскрытых баночек с БАД осуществляли при температуре 5оС в течение 30 суток. Установлено, что хранение вскрытых баночек с БАД при температуре 5оС в течение 30 суток практически не приводит к ухудшению показателей окислительной порчи и микробиологических показателей.
На основании проведенных исследований разработан комплект технической документации на производство БАД «Рисовая».
Разработанная инновационная технология и технологическая линия внедрены в IV квартале 2010 года в условиях научно-производственной фирмы «Новтэкс».
Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанных технологических и технических решений составит более 2 млн. руб. в год.
Выводы
На основании выполненных комплексных исследований разработаны технология и линия получения биологически активной добавки на основе шелушеного краснозерного риса, обладающей высокой пищевой ценностью, проявляющей физиологически и технологически функциональные свойства.
1. Экспериментально обоснована целесообразность и эффективность применения в качестве исходного сырья – шелушеного краснозерного риса – для производства биологически активной добавки, обладающей высокой технологичностью, сохраняемостью и содержащей ряд биологически активных веществ, в том числе витаминов, минеральных элементов, пищевых волокон.
2. На основании сравнительной оценки химического состава и пищевой ценности шелушеного краснозерного риса и шелушеного обыкновенно риса установлено, что шелушеный краснозерный рис по содержанию витаминов, минеральных элементов, пищевых волокон и других биологически активных веществ превосходит шелушеный обыкновенный рис.
3.Разработана технологическая схема выделения шелушеного краснозерного риса из общей зерновой массы с применением фотоэлектронного сепаратора. Показана эффективность применения фотоэлектронного сепаратора на стадии разделения шелушеного риса на шелушеный краснозерный рис и шелушеный обыкновенный рис.
4. Установлена эффективность применения метода механохимической активации при обработке шелушеного краснозерного риса, реализуемого в роторно-валковом дезинтеграторе специальной конструкции, позволяющего получить БАД с высокими органолептическими и физико-химическими показателями.
5. Выявлены эффективные режимы получения БАД в роторно-валковом дезинтеграторе, обеспечивающие ее микробиологическую чистоту, а также инактивацию ферментов – липазы и липоксигеназы: температура – 50 0С, давление – 40 МПа, частота механохимической обработки – 128 Гц, частота вращения ротора – 16 с-1.
6. Выявлено, что БАД «Рисовая» из шелушеного краснозерного риса имеет высокие потребительские свойства, пищевую ценность, обладает рядом физиологически функциональных свойств: антиоксидантные, антитоксические и гепатопротекторные, а также проявляет технологически функциональные свойства: водоудерживающая, водосвязывающая и пенообразующая способности. На основании исследования физиологически и технологически функциональных свойств разработаны рекомендации по применению БАД «Рисовая» в производстве пищевых продуктов функционального назначения.
7. Установлены гарантийные сроки годности БАД в потребительской упаковке – не более 12 месяцев (без вскрытия), БАД в технологической упаковке – не более 8 месяцев и БАД в потребительской упаковке (после вскрытия) – не более 30 дней.
8. Разработаны технологические режимы и технологическая схема получения БАД «Рисовая» на основе шелушеного краснозерного риса.
Разработан комплект технической документации на производство БАД «Рисовая», включающий технологическую инструкцию и технические условия.
9. Разработанная инновационная технология и технологическая линия внедрены в IV квартале 2010 года в условиях научно-производственной фирмы «Новтэкс». Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанных технологических и технических решений составит более 2 млн. руб. в год.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
1. Шаззо А.А. Теоретическое и экспериментальное обоснование технологии получения БАД на основе краснозерного риса / А.А. Шаззо, Е.П. Корнена, А.Ю. Шаззо, А.П. Гюлушанян, П.В. Цокур // Монография / Краснодар: Издательский Дом Юг, 2010. – 120 с.
2. Шаззо А.А. Химический состав и пищевая ценность шелушеного обыкновенного и краснозерного риса [Текс] / А.А. Шаззо, Б.К. Шаззо, П.В. Цокур, Е.П. Корнена // Известия Вузов. Пищевая технология – Краснодар: 2009. - №2-3. – С.117-118.
3. Шаззо А.А. Исследование пищевой ценности и физиологической активности БАД на основе зерна риса [Текс] / А.А. Шаззо, Б.К. Шаззо, А.П. Верещагина, П.В. Цокур, И.Г. Михайлов //Новые технологии. – Майкоп: изд-во ГОУ ВПО «МГТУ», 2010. – Вып. 1. – С.15-20.
4. Шаззо А.А. Биологически активная добавка к пище, обладающая гипохолестеринимическими свойствами / Патент РФ № 2395214 по заявке №2008151228. Опубл. 27.07.2010. Бюл. №21 / А.А. Шаззо, В.И. Харламов, Е.П. Корнена, В.И. Мартовщук и др.
5. Шаззо А.А. Биологически активная добавка к пище, обладающая антиоксидантными свойствами / Патент РФ № 2391874 по заявке №2008151229. Опубл. 20.06.2010. Бюл. №17 / А.А. Шаззо, В.И. Харламов, Е.П. Корнена, В.И. Мартовщук и др.
6. Шаззо А.А. Биологически активная добавка к пище, обладающая антитоксическими свойствами / Патент РФ № 2995215 по заявке №2008151230. Опубл. 27.07.2010. Бюл. №21 / А.А. Шаззо, В.И. Харламов, Е.П. Корнена, В.И. Мартовщук и др.
7. Шаззо А.А. Биологически активная добавка к пище / Патент РФ № 2395216 по заявке №2008151232. Опубл. 27.07.2010. Бюл. №21 / А.А. Шаззо, В.И. Харламов, Е.П. Корнена, В.И. Мартовщук и др.
8. Шаззо А.А. Биологически активная добавка к пище, обладающая иммуномоделирующими свойствами / Патент РФ № 2395217 по заявке №2008151269. Опубл. 27.07.2010. Бюл. №21 / А.А. Шаззо, В.И. Харламов, Е.П. Корнена, В.И. Мартовщук и др.
9. Шаззо А.А. Биологически активная добавка к пище, обладающая противоспалительными свойствами при заболеваниях желудочно-кишечного тракта / Патент РФ № 2395868 по заявке №2008151275. Опубл. 20.06.2010. Бюл. №17 / А.А. Шаззо, В.И. Харламов, Е.П. Корнена, В.И. Мартовщук и др.
10. Шаззо А.А. Биологически активная добавка к пище, обладающая гепатопротекторными свойствами / Патент РФ № 2395869 по заявке №2008151276. Опубл. 20.06.2010. Бюл. №17 / А.А. Шаззо, В.И. Харламов, Е.П. Корнена, В.И. Мартовщук и др.
11. Шаззо А.А. Биологически активная добавка к пище, обладающая гиполипидемическими свойствами / Патент РФ № 2395213 по заявке №2008151227. Опубл. 27.07.2010. Бюл. №21 / А.А. Шаззо, В.И. Харламов, Е.П. Корнена, В.И. Мартовщук и др.
12. Шаззо А.А. Применение продуктов переработки зерна риса в производстве хлебобулочных изделий [Текс] / А.А. Шаззо, Е.П. Корнена, А.А. Щипанова // Всероссийская конференция аспирантов и студентов «Пищевые продукты и здоровье человека», КемТИПП, 23 апреля 2008г. С.114-116.
13. Шаззо А.А. Влияние БАД на основе продуктов переработки зерна риса на потребительские свойства хлебобулочных изделий [Текс] / А.А. Шаззо, Е.П. Корнена, А.А. Щипанова // I Межведомственная научно-практическая конференция «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров», МГУПП, 24-25 апреля 2008г.С. 105-108.
14. Шаззо А.А. Сравнительная оценка химического состава и пищевой ценности шелушеного обыкновенного и шелушеного краснозерного риса [Текс] / А.А. Шаззо, Е.П. Корнена, С.В. Погорелов // Международная научно-техническая конференция «Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство», г. Воронеж, 1-4 октября 2008г. С.103-105.
15. Шаззо А.А. Применение БАД на основе шелушеного краснозерного риса в производстве функциональных продуктов питания [Текс] / А.А. Шаззо, Е.П. Корнена, // VI Международная научно-практическая конференция и выставка «Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты», МГУПП, г. Москва, 7-10 октября 2008г. С.75-78.
16. Шаззо А.А. Особенности состава и пищевая ценность шелушеного краснозерного риса [Текс] / А.А. Шаззо, А.Ю. Шаззо, П.В. Цокур, О.М. Березовская // Третья Всероссийская заочная научно-практическая конференция специалистов, ученых вузов «Региональный рынок потребительских товаров: особенности и перспективы развития, качество и безопасность товаров и услуг», г. Тюмень, 16 апреля 2009г. С.53-55.