Технологія функціональних жирових продуктів на основі фосфоліпідів та есенціальних жирних кислот
Принципи виробництва функціональних жирових продуктів та напрямки створення фосфоліпідних жирових продуктів підвищеної біологічної цінності. Можливість використання побічних продуктів гідратації рослинних олій. Доцільність використання ліпідних добавок.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 11.08.2015 |
| Размер файла | 58,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Технологія функціональних жирових продуктів на основі фосфоліпідів та есенціальних жирних кислот
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми. Поставлені в теперішній час перед олієжировою галуззю задачі визначають не лише кількісне нарощування об`ємів виробництва продукції, але і вимагають пошук інноваційних технологій. Один із шляхів якісного харчування населення України ? випуск олієжирових продуктів як функціональних за призначенням, так і лікувально-профілактичних, що забезпечують збереження та покращення здоров'я людини. Продукти цих груп повинні відрізнятися збалансованим жирнокислотним складом, підвищеним вмістом жиророзчинних вітамінів і мінеральних елементів, а також забезпечити отримання стабільних до окиснення продуктів під час зберігання та теплової обробки.
Створення різноманітних композицій на основі фосфоліпідів, які мають високу фізіологічну цінність і широкий спектр функціонально-технологічних властивостей та рослинних олій як джерела есенціальних жирних кислот (омега-3/омега-6) і вітамінів, є перспективним напрямом технологій функціональних жирових продуктів підвищеної біологічної цінності. Не менш важливими факторами є необхідність збереження природних фізіологічно функціональних інгредієнтів, забезпечення та контроль якості і безпеки функціональних жирових продуктів при використанні вітчизняної сировини.
У зв`язку з цим розробка технології фосфоліпіпідних жирових продуктів підвищеної біологічної цінності та забезпечення стабільних функціонально-технологічних властивостей в процесах зберігання і виробництва олієжирових продуктів є актуальним науково-практичним завданням, яке вирішує дисертаційна робота.
Зв`язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційну роботу виконано на кафедрі технології м`яса, м`ясних та олієжирових продуктів Національного університету харчових технологій. Дослідження здійснювались в рамках держбюджетної науково-дослідної роботи МОН України «Створення наукових основ нанотехнологій олієжирових продуктів і екстрактів функціонального призначення» (ДР №0107U008626), в якій здобувач була відповідальним виконавцем окремих етапів.
Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є наукове обґрунтування та розробка технології функціональних жирових продуктів на основі фосфоліпідів та есенціальних жирних кислот.
Відповідно до поставленої мети визначені наступні задачі:
- узагальнити наукові дані щодо виробництва функціональних жирових продуктів та запропонувати напрямки створення фосфоліпідних жирових продуктів підвищенної біологічної цінності;
- дослідити можливість використання побічних продуктів гідратації рослинних олій в якості фосфоліпідовмісної сировини для виробництва функціональних жирових продуктів;
- обґрунтувати доцільність використання ліпідних добавок з есенціальними жирними кислотами в технології фосфоліпідних продуктів та проаналізувати особливості жирнокислотного складу і біологічної цінності ряду рослинних олій холодного пресування як джерела омега-3 (б-ліноленової) кислоти;
- дослідити технологічні умови екстрагування фосфатидного концентрату з ліпідною добавкою з омега-3 (б-ліноленовою) кислотою і розробити спосіб отримання функціональних жирових продуктів підвищеної біологічної цінності;
- здійснити комплексну оцінку показників складу, якості та біологічної цінності функціональних жирових продуктів;
- дослідити вплив технологічної добавки КТІОЛ-ДТК на показники якості та окиснювальну стабільність продуктів;
- розробити апаратурно-технологічну схему, проект нормативної документації на перспективний фосфоліпідний жировий продукт та практичні рекомендації щодо впровадження отриманих наукових результатів.
Об`єкт дослідження - технологія функціональних фосфоліпідних жирових продуктів підвищеної біологічної цінності.
Предмет дослідження - фосфоліпідовмісна сировина; окремі рослинні олії холодного пресування; спиртова екстракція і купажування; показники складу, якості та безпечності сировини і продуктів.
Методи дослідження: фізико-хімічні показники продуктів визначено за стандартними методиками; фракційний склад фосфоліпідів - методом тонкошарової хроматографії; жирнокислотний склад - методом газової хроматографії; мікроелементний склад та вміст токсичних елементів - методом атомно-емісійної спектрометрії з індукційно-зв'язаною плазмою, молекулярні (структурні) особливості фосфоліпідів - методом інфрачервоної спектроскопії ближнього діапазону; склад ізомерів токоферолу та вміст в-каротину - методом рідинної хроматографії високороздільної здатності. Використано математичне планування експерименту, статистичну обробку та кореляційний аналіз результатів досліджень. Для обробки експериментальних даних застосовували математичні методи з використанням програмних пакетів Microsoft Excel і MathCad.
Наукова новизна одержаних результатів:
- вперше запропоновано науковий напрямок створення функціональних жирових продуктів на основі фосфатидних концентратів збагачених ліпідною добавкою - лляною олією холодного пресування;
- одержано нові дані щодо складу жирних кислот і мінеральних речовин фосфоліпідовмісної сировини та біологічної цінності окремих рослинних олій холодного пресування, які є джерелом омега-3 (б-ліноленової) кислоти;
? встановлено закономірності процесу екстрагування фосфатидного концентрату з лляною олією етиловим спиртом в області температур 20…70?С. Раціональна температура отримання фосфоліпідного жирового продукту 50 ?C;
? вперше отримано перспективні фосфоліпідні жирові продукти КТІОЛ-БІО із співвідношенням омега-3/омега-6 кислот 1:3,5…1:0,9, які належать до поліфункціональних фізіологічно активних продуктів;
? обґрунтовано доцільність використання добавки КТІОЛ-ДТК для запобігання окиснювальних процесів у лляній олії та фосфоліпідному жировому продукті КТІОЛ-БІО;
- виявлено синергізм антиоксидантної дії фосфоліпідів та добавки КТІОЛ-ДТК під час теплової обробки лляної олії;
? розроблено рекомендації для створення нової групи фосфоліпідних жирових продуктів функціонального та оздоровчо-профілактичного призначення, які гарантують раціональне співвідношення омега-3/омега-6 кислот.
Практичне значення одержаних результатів для олієжирової галузі полягає у розробці нового способу виділення фосфоліпідів із фосфатидного концентрату (патент України на винахід №89725). Запропоноване інноваційне технологічне рішення дозволяє вдосконалити технологію виділення фосфоліпідів із фосфатидного концентрату при одночасному покращенні біологічної цінності та показників якості отриманого фосфоліпідного жирового продукту.
Для практичної реалізації технології розроблено проект технічних умов на фосфоліпідний жировий продукт КТІОЛ-БІО (ТУ У 15.8 - 02070938 - 094:2008). Отриманий фосфоліпідний жировий продукт рекомендовано для використання в технологіях виробництва харчових, дієтичних, лікувально-профілактичних продуктів і біологічно-активних добавок.
В дослідно-виробничих умовах (на ЗАТ «Київський маргариновий завод») проведено дослідження та доведено можливість використання отриманого фосфоліпідного жирового продукту як емульгатора у виробництві майонезу. Запропонована рецептура передбачає повну заміну яєчного порошку, як холестеролмісткого та мікробіологічно нестійкого компоненту традиційних майонезів, на фосфоліпідний жировий продукт КТІОЛ-БІО з метою оптимізації жирнокислотного складу, а також збагачення комплексом біологічно активних речовин.
Результати дисертаційної роботи використано у навчальному процесі кафедри технології м`яса, м`ясних та олієжирових продуктів Національного університету харчових технологій під час викладання дисциплін: «Технологія галузі», «Інноваційні технології галузі», «Контроль якості і безпеки харчових продуктів», у науково-дослідній роботі студентів і магістрів та при підготовці навчально-методичної літератури за спеціальністю 7.091705 і 8.091705 «Технологія жирів і жирозамінників».
Особистий внесок здобувача полягає у постановці науково-дослідних задач та їх реалізації під час виконання дисертаційної роботи: планування та проведення експериментальних досліджень, аналіз та узагальнення одержаних результатів, обробка їх за допомогою методів статистичного аналізу, формулювання висновків, розробка проекту нормативної документації. Постановку мети і завдань досліджень, аналіз і обґрунтування результатів виконано спільно з науковим керівником.
Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати дисертаційної роботи доповідались на: IX-й Міжнародній науково-технічній конференції «Нові технології та технічні рішення в харчовій та переробній промисловості: сьогодення і перспективи» (Київ, 2005 р.), 71 - 76 Наукових конференціях молодих вчених, аспірантів і студентів (Київ, 2005-2010 рр.), Міжнародній науково-технічній конференції «Інноваційні технології, проблеми якості і безпеки сировини та готової продукції у м'ясній та молочній промисловості» (Київ, 2007 р.), VI-й Международной научной конференции студентов и аспирантов «Техника и технология пищевых производств» (Могильов, Білорусь, 2008 р.), Міжнародній науково-практичній конференції «Новітні технології, обладнання, безпека та якість харчових продуктів: сьогодення та перспективи» (Київ, 2010 р.), 3-й Международной научно-технической конференции «Химия и технология жиров. Перспективы развития масложировой отрасли» (Алушта, 2010 г.), Міжнародній науково-практичній конференції «Новітні технології оздоровчих продуктів харчування ХХІ століття» (Харків, 2010 р.).
Публікації. Основні положення дисертаційної роботи викладено у 11 наукових працях, серед них 4 статті у наукових фахових виданнях ВАК України та 1 патент України на винахід.
Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, 5 розділів, висновків та 5 додатків. Повний обсяг дисертації 195 сторінок; з них 25 рисунків по тексту, 25 таблиць по тексту, 2 таблиці на 2 окремих сторінках, 5 додатків на 49 сторінках, список використаних джерел із 205 найменувань на 26 сторінках.
Основний зміст роботи
жировий фосфоліпідний гідратація рослинний
У вступі обґрунтовано актуальність роботи, сформульовано мету і задачі дослідження, визначено наукову новизну та практичну значущість одержаних результатів.
У першому розділі наведено аналіз науково-технічної інформації вітчизняних та закордонних науковців щодо сучасних тенденцій у технології виробництва фосфоліпідів і функціональних жирових продуктів. Розглянуто способи одержання, склад і властивості рослинних фосфоліпідів, обґрунтовано недоліки існуючих технологій та визначені шляхи їх удосконалення. Викладено передумови створення жирових продуктів функціонального призначення. На основі аналізу літературних джерел визначено основні напрями наукових досліджень дисертаційної роботи.
У другому розділі представлено структурну схему проведення експериментальних досліджень, наведено характеристику початкової сировини, ліпідних добавок і реактивів, що використані в роботі, та методики проведення експериментів.
У роботі використано наступні зразки сировини: соняшникова фосфатидна емульсія (СнФЕ), соняшникові харчовий (СнХФК) та кормовий фосфатидні концентрати (СнКФК) виробництва ЗАТ «Запорізький ОЖК» (м. Запоріжжя), соєвий харчовий фосфатидний концентрат (СХФК) ЗАТ «Пологівський ОЕЗ» (м. Пологи Запорізької області).
З метою покращення жирнокислотного складу та біологічної цінності соняшникових фосфоліпідних продуктів запропоновано введення ліпідних добавок з есенціальними жирними кислотами, зокрема рослинних олій, які містять у необхідній кількості незамінну б-ліноленову кислоту.
Для збільшення стійкості до окиснення олій та фосфоліпідних жирових продуктів використано технологічну добавку КТІОЛ-ДТК на основі органічної сировини, що розроблена в Проблемній науково-дослідній лабораторії НУХТ.
Експериментальні дослідження проводились на кафедрі технології м`яса, м`ясних та олієжирових продуктів Національного університету харчових технологій та Науково-дослідному центрі випробувань продукції ДП «Укрметертестстандарт» (м. Київ). Дослідження показників складу і якості виконано за стандартними методиками відповідно СОУ 15.4-37-212:2004 та із застосуванням сучасних інструментальних методів: жирнокислотний склад аналізувався на газовому хроматографі Agilent 6890 (США), для визначення складу мінеральних речовин використано оптико-емісійний спектрометр з індукційно-зв`язаною плазмою ICAP 6300 Duo (Англія), вміст ізомерів токоферолу та в-каротину досліджено на рідинному хроматографі виробництва фірми Нewlett-Рackard HP 1100 (США).
У третьому розділі експериментально визначено показники складу, якості і безпечності вітчизняної фосфоліпідовмісної сировини та обґрунтовано доцільність використання ліпідних добавок з есенціальними жирними кислотами в технології фосфоліпідних продуктів для створення функціональних жирових продуктів зі збалансованим складом жирних кислот.
Один з основних факторів, які формують споживчі властивості фосфоліпідних продуктів, є висока якість та харчова цінність початкової сировини. За фізико-хімічними показниками фосфоліпідовмісна сировина, в основному, відповідає вимогам для виробництва харчових функціональних продуктів, але має підвищені значення колірного числа та вмісту продуктів окиснення.
На підставі даних хроматографії метилових ефірів жирних кислот (табл. 1) встановлено, що у складі фосфоліпідовмісної сировини містяться лінолева (56…67%), олеїнова (14…18%) та пальмітинова (10…15%) кислоти і лише в соєвому фосфатидному концентраті присутня есенціальна б-ліноленова кислота (7%), яка відноситься до класу омега-3 кислот. Жирнокислотний склад фосфатидних концентратів відрізняється від жирнокислотного складу ацилгліцеринів відповідних нерафінованих олій підвищенним вмістом пальмітинової та стеаринової кислот та зменшеним вмістом олеїнової кислоти. Підтверджено відсутність у досліджених зразках трансізомерів жирних кислот.
Жирнокислотний склад фосфоліпідовмісної сировини та нерафінованих олій, %
|
Склад жирних кислот |
Фосфоліпідовмісна сировина |
Нерафіновані олії |
|||||
|
СнФЕ |
СнХФК |
СХФК |
СнКФК |
Соняш-никова |
Соєва |
||
Насичені (НЖК)пальмітиновастеариноваМононенасичені (МНЖК)олеїноваПоліненасичені (ПНЖК)лінолеваліноленоваВідношення омега-3/омега-6 |
16,3610,594,0618,7818,0364,8664,590,221:294 |
19,5211,935,2016,3315,5264,1563,960,201:320 |
20,9514,974,7015,9114,3963,1456,137,081:8 |
17,8511,574,6915,1114,4167,0466,800,151:445 |
11,346,733,5525,9724,6162,6962,580,091:695 |
15,6410,644,3122,9921,3661,3755,605,731:10 |
За аналізом експериментальних даних складу жирних кислот фосфоліпідовмісної сировини відповідно до критеріїв біологічної цінності встановлено, що соняшникові фосфатидні емульсії та концентрати не відповідають оптимальному жирнокислотному складу, який за сучасними уявленнями визначається не лише вмістом поліненасичених жирних кислот, але і співвідношенням кислот омега-3/омега-6, в першу чергу б-ліноленової і лінолевої, які є функціональними інгредієнтами олієжирових продуктів здорового харчування (співвідношення кислот омега-3/омега-6 рекомендоване ВООЗ 1:3…1:10).
Результати експериментальних досліджень щодо визначення складу мінеральних речовин фосфоліпідовмісної сировини наведено в табл.
Склад мінеральних речовин фосфоліпідовмісної сировини
|
Елементи |
Фосфоліпідовмісна сировина, мг/кг |
||||
|
СнФЕ |
СнХФК |
СХФК |
СнКФК |
||
|
Масова частка золи, % |
2,67 ± 0,11 |
6,38 ± 0,21 |
6,22 ± 0,35 |
5,01 ± 0,24 |
|
|
Алюміній (Al) |
2,46 ± 0,06 |
3,56 ± 0,18 |
4,62 ± 0,11 |
11,65 ± 0,61 |
|
|
Барій (Ba) |
0,38 ± 0,02 |
0,76 ± 0,03 |
0,54 ± 0,02 |
0,83 ± 0,04 |
|
|
Бор (B) |
0,35 ± 0,03 |
0,90 ± 0,04 |
1,26 ± 0,07 |
1,08 ± 0,06 |
|
|
Залізо (Fe) |
41,39 ± 0,29 |
17,22 ± 0,12 |
24,59 ± 0,15 |
51,35 ± 0,31 |
|
|
Калій (К) |
211,39 ± 1,91 |
466,6 ± 4,22 |
240,98 ± 2,17 |
445,05 ± 4,12 |
|
|
Кальцій (Ca) |
174,98 ± 1,57 |
391,3 ± 3,13 |
145,29 ± 1,31 |
266,78 ± 2,46 |
|
|
Кремній (Si) |
7,49 ± 0,03 |
14,08 ± 0,09 |
9,56 ± 0,04 |
30,39 ± 0,21 |
|
|
Літій (Li) |
0,74 ± 0,03 |
0,87 ± 0,05 |
0,17 ± 0,01 |
0,46 ± 0,02 |
|
|
Магній (Mg) |
43,79 ± 0,22 |
69,73 ± 0,42 |
48,09 ± 0,19 |
77,65 ± 0,54 |
|
|
Марганець (Mn) |
0,17 ± 0,01 |
0,34 ± 0,02 |
0,57 ± 0,04 |
0,46 ± 0,03 |
|
|
Мідь (Cu) |
0,99 ± 0,05 |
0,82 ± 0,04 |
2,23 ± 0,08 |
1,04 ± 0,05 |
|
|
Молібден (Mo) |
0,05 ± 0,002 |
0,03 ± 0,001 |
0,03 ± 0,001 |
0,04 ± 0,002 |
|
|
Натрій (Na) |
131,09 ± 1,05 |
223,3 ± 2,11 |
29,31 ± 0,15 |
30,06 ± 0,18 |
|
|
Нікель (Ni) |
0,07 ± 0,003 |
0,17 ± 0,007 |
0,18 ± 0,009 |
0,17 ± 0,006 |
|
|
Стронцій (Sr) |
1,82 ± 0,07 |
2,60 ± 0,08 |
2,32 ± 0,05 |
1,5 ± 0,06 |
|
|
Титан (Ti) |
0,13 ± 0,006 |
0,22 ± 0,01 |
0,21 ± 0,009 |
0,36 ± 0,02 |
|
|
Хром (Cr) |
0,10 ± 0,004 |
0,056 ± 0,003 |
0,013 ± 0,001 |
0,01 ± 0,001 |
|
|
Цинк (Zn) |
0,92 ± 0,04 |
2,23 ± 0,09 |
1,66 ± 0,07 |
1,92 ± 0,08 |
Відповідно даним (табл..), фосфатидні концентрати мають високу зольність, що корелюється з високим вмістом металів. Зольний залишок представлено як макро - (кальцій, магній, натрій, калій), так і мікроелементами (залізо, цинк, мідь, марганець, хром, молібден). Співвідношення масових часток іонів міді і заліза в досліджених зразках складає від 1:11 до 1:49, що, як відомо, є фактором інтенсивної проокисної активності цих металів. Забрудненість фосфоліпідовмісної сировини токсичними елементами (кадмій, миш`як, ртуть, свинець) не перевищує гранично допустимих концентрацій.
Виявлено основні недоліки вітчизняної соняшникової фосфоліпідовмісної сировини: високі колірне та кислотне числа, підвищений вміст продуктів окиснення та іонів металів, специфічний запах і смак, низька біологічна цінність та невідповідність рекомендованим співвідношенням есенціальних жирних кислот омега-3/омега-6.
Тому актуальним завданням є розробка вітчизняних фосфоліпідних жирових продуктів функціонального і оздоровчо-профілактичного призначення із покращеними якісними показниками, збалансованим складом жирних кислот та підвищеною біологічною цінністю.
Одним із етапів створення продуктів є збагачення фосфоліпідовмісної сировини есенціальними жирними кислотами для забезпечення необхідного фізіологічним потребам організму балансу омега-3/омега-6 кислот. З цією метою досліджено і проаналізовано особливості жирнокислотного складу ряду рослинних олій, які містять у складі жирних кислот омега-3 б-ліноленову кислоту (табл.).
Склад жирних кислот рослинних олій холодного пресування, які є джерелом есенціальної омега-3 б-ліноленової кислоти
|
Рослинні олії |
Вміст жирних кислот (у% від загальної маси) |
Співвідношення омега-3/ омега-6 |
|||||
|
Насичені жирні кислоти |
Мононенасичені |
Поліненасичені |
|||||
|
олеїнова (омега-9) |
інші МНЖК |
лінолева (омега-6) |
б-ліноленова (омега-3) |
||||
|
Лляна |
10,24 |
17,30 |
С16:1 - 0,05 |
14,31 |
57,26 |
1:0,25 |
|
|
Рижієва |
9,96 |
15,99 |
С20:1 -14,12 С22:1 - 2,69 |
19,26 |
33,85 |
1:0,6 |
|
|
Конопляна |
10,74 |
13,53 |
С20:1 - 0,33 |
55,40 |
15,32 |
1:3,6 |
|
|
Гірчична |
4,87 |
33,53 |
С20:1 -9,44 С22:1 - 25,7 |
10,96 |
11,25 |
1:1 |
|
|
Ріпакова |
6,86 |
58,99 |
С20:1 - 1,46 С22:1 - 0,77 |
18,68 |
9,13 |
1:2 |
|
|
Олія волоського горіху |
8,21 |
16,56 |
С16:1 - 0,10 С20:1 - 0,18 |
61,35 |
13,58 |
1:4,5 |
|
|
Олія зародків пшениці |
18,24 |
14,86 |
С16:1 - 0,16 С20:1 - 1,35 |
57,03 |
6,69 |
1:8,5 |
|
|
Олія плодів обліпихи |
29,32 |
5,82 |
С16:1 - 34,32 С17:1 - 1,27 |
16,84 |
4,94 |
1:3,4 |
В результаті досліджень встановлено, що лляна олія є не лише безумовним лідером серед рослинних олій за вмістом б-ліноленової кислоти, а також джерелом цінних біологічно активних речовин, зокрема токоферолів (116 мг%) і каротиноїдів (380 мкг%).
У четвертому розділі обрано раціональний екстрагент і визначено фактори, які впливають на ефективність процесу екстракції фосфоліпідовмісної сировини, встановлено технологічні умови екстрагування соняшникового фосфатидного концентрату з введенням лляної олії, розроблено апаратурно-технологічну схему виробництва фосфоліпідних жирових продуктів.
Однією з важливих задач екстрагування супутніх речовин і одоруючих речовин з фосфоліпідовмісної сировини є вибір екстрагенту. Задача ускладнюється тим, що цільовий продукт знаходиться у суміші з іншими речовинами, для видалення яких необхідно застосування селективних розчинників, які б мали вибіркову дію.
В результаті теоретичних узагальнень і експериментальних досліджень щодо знежирення та фракціонування фосфоліпідовмісної сировини для збереження фізіологічної цінності кінцевого продукту розроблено технологію прямого екстрагування етиловим спиртом для видалення гідрофільних супутніх та одоруючих речовин, покращення показників якості та зменшення енергозатрат на регенерацію екстрагентів.
Для раціоналізації технологічних параметрів екстрагування етиловим спиртом дослідження були спрямовані на отримання спиртових екстрактів із фосфатидної емульсії. Процес екстрагування проведено у сім стадій при гідромодулі матеріал/ екстрагент у співвідношенні 1:1 в діапазоні температур 20…70°C при інтенсивному перемішуванні.
Як видно з отриманих даних, найбільш інтенсивно процес екстрагування проходить при температурах 50 та 70 єС, використання температур 20 та 35 єС ускладнює проникнення екстрагенту в матеріал та вимагає збільшення ступенів екстрагування. Колірне число спиртових екстрактів поліпшується від 80 до 30 мг йоду, відмічено негативний процес потемніння спиртових екстрактів з підвищенням температури екстрагування вище 50 єС.
В процесі екстракції етиловим спиртом встановлено видалення супутніх речовин із фосфатидної емульсії та покращення якості за такими показниками як кислотне та колірне числа, вміст продуктів окиснення. Отримані ліпофільні продукти характеризуються підвищеним вмістом фосфоліпідів.
Основною проблемою використання фосфатидних емульсій є нестабільний вміст фосфоліпідів та швидке погіршення показників якості, що ускладнює встановлення оптимальних режимів отримання функціональних фосфоліпідних продуктів, тому подальші дослідження проведено з використанням в якості сировини фосфатидних концентратів.
Для покращення біологічної цінності та показників якості фосфоліпідних продуктів розроблено спосіб екстрагування соняшникового кормового фосфатидного концентрату (ФК) з використанням ліпідної добавки - нерафінованої лляної олії холодного пресування. Крім того, використання добавки рекомендовано з метою уникнення технологічних труднощів при екстрагуванні, що пов'язані з введенням екстрагенту в концентрат та утворенням смолоподібної маси. Застосування лляної олії зменшує в'язкість фосфатидного концентрату, збільшує проникність сировини для екстрагенту та інтенсифікує масообмін в системі «фосфатидний концентрат ? етиловий спирт».
Для пошуку раціональних умов та дослідження впливу технологічних факторів на процес екстрагування ФК з ліпідною добавкою етиловим спиртом проведено математичне планування експерименту. Як змінні фактори використано співвідношення ФК і етилового спирту (х1), температуру процесу (х2) та кількість ліпідної добавки (х3). На підставі відповідних розрахунків знайдено значення функції відгуку та отримано емпіричну залежність кількості екстрагованих речовин у спиртових екстрактах (у) від технологічних факторів у вигляді кривої регресії, яка має вигляд
у = 10,37 + 3,36x1 + 1,86x2 - 1,25x3 - 0,61x2x3.
Перевірка за критерієм Фішера за умови рівня значимості Ь=0,05 показала, що отримана крива адекватно описує поверхню відгуку.
Аналіз залежностей екстрагованих речовин у спиртових екстрактах від обраних факторів визначив, що найбільш суттєвими факторами є співвідношення ФК і етилового спирту (х1) та температура процесу екстрагування (х2).
Уточнено вплив співвідношень ФК і екстрагенту на фракціонування фосфоліпідів етиловим спиртом. Процес екстрагування проведено з використанням визначених концентрацій лляної олії (10…50%) при співвідношенні ФК та етилового спирту від 1:1 до 1:3.
Виявлено підвищення оптичної густини спиртових екстрактів із збільшенням кількості етилового спирту при довжинах хвиль 220 та 290 нм, що відповідає смугам поглинання фосфоліпідів. Тому з погляду економії екстрагенту і збереження у кінцевому продукті цінної фракції фосфатидилхолінів доцільно обрати співвідношення ФК: етиловий спирт як 1:1.
Досліджено технологічні умови екстрагування фосфатидного концентрату, що містить 10% та 50% лляної олії при співвідношенні ФК та етилового спирту 1:1 в діапазоні температур 20…70 ?С з наступним розділенням фаз центрифугуванням.
Встановлено, що раціональним режимом отримання фосфоліпідного жирового продукту є температура екстрагування 50 ?С, за якої вплив на біологічно-активні речовини незначний, а вихід кінцевого продукту є максимальним.
Аналіз існуючих промислових схем та експериментальні дослідження дозволили розробити апаратурно-технологічну схему виробництва фосфоліпідних жирових продуктів.
Розроблена апаратурно-технологічна схема відрізняється від відомих схем знежирення та фракціонування фосфоліпідних продуктів ділянкою підготовки та введення ліпідної добавки - лляної олії холодного пресування. За запропонованою технологією фосфатидний концентрат екстрагують етиловим спиртом в присутності лляної олії з наступним розділенням фаз, отриманий фосфоліпідний жировий продукт звільняють від залишків спирту в ротаційному вакуум-сушільному апараті.
У п`ятому розділі досліджено показники складу, якості та біологічної цінності фосфоліпідних жирових продуктів та можливість їх використання як замінника яєчного порошку в технології майонезу. Проведено експерименти щодо визначення антиоксидатної властивості добавки КТІОЛ-ДТК та окиснювальної стабільності продуктів.
Відповідно проведеним дослідженням запропоновано ряд функціональних фосфоліпідних жирових продуктів КТІОЛ-БІО: марка ФЛЖ-1 (10% лляної олії); марка ФЛЖ-3 (30% лляної олії); марка ФЛЖ-5 (50% лляної олії).
Здійснено комплексну оцінку показників складу, якості та біологічної цінності фосфоліпідних жирових продуктів КТІОЛ-БІО (табл.).
Показники складу, якості та біологічної цінності фосфатидного концентрату і фосфоліпідних жирових продуктів КТІОЛ-БІО
|
Показники |
СнКФК |
ФЛЖ - 1 |
ФЛЖ -3 |
ФЛЖ -5 |
|
|
Масова частка, %: вологи та летких речовин нейтральних ліпідів фосфоліпідів речовин, що не розчинні в етиловому ефірі |
0,3 31,3 66,9 1,5 |
0,4 38,4 60,3 0,9 |
0,3 51,3 47,8 0,6 |
0,5 70,1 28,9 0,5 |
|
|
Кислотне число, мг КОН/г |
11,9 |
3,7 |
2,8 |
3,4 |
|
|
Пероксидне число, ммоль Ѕ О /кг |
6,4 |
5,0 |
3,9 |
3,0 |
|
|
Колірне число, мг йоду |
10 |
8 |
7 |
7 |
|
|
Масова частка токоферолів, мг%: б-токоферол в-токоферол г - та д-токоферол |
49,9 46,1 3,8 - |
60,5 48,0 12,5 - |
57,1 25,6 31,5 - |
51,8 17,6 34,2 - |
|
|
Склад жирних кислот, %: насичені (НЖК) ненасичені (ННЖК) в тому числі: поліненасичені (ПНЖК) мононенасичені (МНЖК) Відношення омега-3/омега-6 |
17,9 82,1 67,0 15,1 1: 445 |
17,1 76,9 62,5 14,4 1: 3,5 |
14,1 80,2 64,6 15,6 1: 1,5 |
12,6 79,9 64,4 15,5 1: 0,9 |
Відповідно даним табл., отримані фосфоліпідні жирові продукти КТІОЛ-БІО мають менший ніж початкова сировина вміст супутніх речовин ? вільних жирних кислот, продуктів окиснення і речовин, не розчинних в діетиловому ефірі. Після обробки етиловим спиртом колірність фосфоліпідних жирових продуктів знижується на 20…30% від початкової величини. Продукти характеризуються підвищеним вмістом в-токоферолів, які мають антиоксидантні властивості (12,5…34,2 мг%).
За результатами досліджень загальний вміст поліненасичених жирних кислот у складі фосфоліпідних жирових продуктів КТІОЛ-БІО складає 62…64%, що свідчить про їх високу фізіологічну цінність. Слід відзначити високий вміст омега-3 кислот і збалансоване співвідношення омега-3/омега-6 кислот у складі фосфоліпідних жирових продуктів (1:3,5…1:0,9). Саме це відрізняє отримані продукти від традиційних фосфатидних концентратів, а підвищений вміст токоферолів та повноцінний склад мінеральних речовин підтверджує їх високу біологічну цінність та надає можливість використовувати розроблені продукти в якості функціональних і оздоровчо-профілактичних продуктів.
Для покращення показників якості та подовження термінів зберігання продуктів із збереженням їх харчової та фізіологічної цінності використано технологічну добавку КТІОЛ-ДТК. Ефективність антиокиснювальної дії добавки оцінювали шляхом визначення ступеня окиснювального псування модельних зразків лляної олії як найменш стійкого до окиснення компоненту фосфоліпідних жирових продуктів.
На першому етапі проведено визначення окиснювального псування модельних зразків лляної олії прискореним методом «активного кисню» за температури 80 ± 2°С з подачею повітря зі швидкістю 8 л/год. Масова частка ФК та добавки КТІОЛ-ДТК в модельних зразках складала 0,1% та 0,5%. Ступінь окиснення ліпідів оцінювали за стандартним показником якості - пероксидним числом (ПЧ), використовуючи для порівняння контрольний зразок лляної олії.
Відповідно даним, модельні зразки лляної олії проявляють стійкість до окиснення вже при концентраціях добавки КТІОЛ-ДТК та фосфатидного концентрату 0,1%, що дає змогу уповільнити процес окиснення у лляній олії у 2-3 рази.
Досліджено стійкість до окиснення композицій фосфатидного концентрату та добавки в лляній олії при тепловій обробці за температури 200°С (табл.).
Антиоксидантна дія композицій ФК і добавки КТІОЛ-ДТК в модельних зразках лляної олії
|
Найменування показника |
Модельні зразки лляної олії з ФК та добавкою КТІОЛ-ДТК |
Лляна олія (контроль) |
|||
|
ФК 1,0% ДТК 0,1% |
ФК 0,5% ДТК 0,1% |
ФК 0,1% ДТК 0,1% |
|||
|
Кислотне число, мг КОН/г після теплової обробки при 200°С 3 години |
8,1 |
7,4 |
5,2 |
11,2 |
|
|
Пероксидне число, Ѕ О ммоль/кг після теплової обробки при 200°С 3 години |
3,0 |
2,5 |
4,0 |
9,0 |
З даних табл. видно, що найбільшу стійкість до окиснення має модельний зразок лляної олії, що містить 0,5% ФК та 0,1% добавки КТІОЛ-ДТК, і вміст пероксидних сполук в якому у 3,6 рази менше порівняно з контрольним зразком. При збільшенні концентрації ФК в дослідних зразках спостерігається зростання швидкості накопичення вільних жирних кислот внаслідок високих значень кислотного числа ФК. В результаті досліджень встановлено синергізм антиоксидантної дії добавки і ФК в концентраційних межах 0,1…0,5%.
Досліджено вплив антиоксидантної добавки КТІОЛ-ДТК на стійкість фосфоліпідного жирового продукту КТІОЛ?БІО (марка ФЛЖ-5) до окиснення. Аналіз окиснювальної стабільності проведено за різних режимів: прискореним методом «активного кисню» та при зберіганні продукту за температур 20±2°С та 5±1°С.
Згідно даних, отриманих при прискореному окисненні, використання антиоксидантної добавки КТІОЛ-ДТК в кількості 0,1% збільшує стійкість продукту до окиснення у 1,5 рази.
Термін зберігання фосфоліпідного жирового продукту при температурі 20°С складає 120 діб, а при температурі 5°С - 160 діб. Введення добавки КТІОЛ-ДТК подовжує термін зберігання фосфоліпідного жирового продукту підвищеної біологічної цінності до 150 та 200 діб відповідно.
Запропонована технологія виробництва фосфоліпідного жирового продукту КТІОЛ-БІО відрізняється невеликою витратою екстрагенту, зменшенням кількості ступенів екстрагування і тривалості процесу та, відповідно, економією енергоресурсів. Очікуєма економічна ефективність становитиме 27,4…172,6 грн. на 1 кг продукту у порівнянні з відомими технологіями переробки фосфатидних концентратів.
В результаті експериментальних досліджень встановлено, що фосфоліпідний жировий продукт КТІОЛ-БІО володіє високою біологічною цінністю та окиснювальною стабільністю і може бути використаний у виробництві функціональних та оздоровчо-профілактичних харчових продуктів, що сприятиме покращенню здоров'я населення. Це дало підставу введення розробленого продукту в рецептуру майонезів для виключення традиційного емульгатора - яєчного порошку та збагачення майонезу комплексом біологічно активних речовин. Розроблено рецептуру і технологію майонезу з використанням фосфоліпідного жирового продукту КТІОЛ-БІО, яку випробувано на ВАТ «Київський маргариновий завод».
У Додатках наведено патент України на спосіб виділення фосфоліпідів з фосфатидного концентрату, проект нормативно-технічної документації (технічні умови) на фосфоліпідний жировий продукт, акти дослідно-виробничих випробувань продукту та впровадження результатів дисертаційної роботи у навчальний процес кафедри технології м`яса, м`ясних та олієжирових продуктів НУХТ.
Висновки
Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-практичної задачі розробки технології функціональних жирових продуктів підвищеної біологічної цінності на основі фосфоліпідів та есенціальних жирних кислот.
В результаті виконаних теоретичних та експериментальних досліджень сформульовано наступні висновки:
1. Узагальнено наукові дані щодо конструювання функціональних жирових продуктів та запропоновано перспективні напрямки їх створення на основі фосфоліпідовмісної сировини, збагаченої ліпідною добавкою з есенціальними жирними кислотами.
2. Виявлено і проаналізовано основні недоліки виробництва вітчизняних фосфатидних концентратів: високі колірне та кислотне числа, специфічний запах та смак, підвищений вміст проокисних металів і продуктів окиснення, невідповідність рекомендованим співвідношенням есенціальних жирних кислот омега-3/омега-6, невисока біологічна цінність, складність отримання продуктів функціонального та оздоровчо-профілактичного призначення.
3. На основі аналізу жирнокислотного складу та біологічної цінності окремих рослинних олій холодного пресування в якості ліпідної добавки обґрунтовано вибір лляної олії, яка може бути не лише носієм незамінної альфа-ліноленової кислоти (57%), але і джерелом інших цінних біологічно активних речовин (токоферолів - 116 мг% і каротиноїдів - 380 мкг%).
4. Розроблено перспективний спосіб екстрагування фосфатидного концентрату етиловим спиртом з використанням ліпідної добавки - нерафінованої лляної олії холодного пресування. За допомогою методу математичного планування експерименту встановлено раціональні умови отримання фосфоліпідного жирового продукту: температура 50°С, співвідношення ФК та екстрагенту 1:1.
5. За результатами комплексної оцінки складу і біологічної цінності фосфоліпідних жирових продуктів встановлено, що фосфоліпідні жирові продукти КТІОЛ-БІО мають зменшений вміст супутніх речовин (вільних жирних кислот, продуктів окиснення і речовин, не розчинних у діетиловому ефірі) та підвищену стійкість до окиснення. Збалансоване співвідношення омега-3/омега-6 кислот відрізняє отримані продукти від традиційних соняшникових фосфатидних концентратів, а підвищений вміст токоферолів та повноцінний мікроелементний склад підтверджує їх біологічну цінність.
6. Виявлено, що використання добавки КТІОЛ-ДТК уповільнює окиснення лляної олії у 3-4 рази при тепловій обробці (200 єС), у 2-3 рази при прискореному окисненні олії (80 ± 2°С) та у 1,5 рази при прискореному окисненні фосфоліпідного жирового продукту (80 ± 2°С). Встановлено терміни зберігання фосфоліпідного жирового продукту при температурах 5 та 20°С.
7. Для практичної реалізації технології розроблено апаратурно-технологічну схему і проект нормативної документації на фосфоліпідний жировий продукт КТІОЛ-БІО. В дослідно-виробничих умовах на ВАТ «Київський маргариновий завод» даний продукт випробуваний у якості емульгатора та біологічно активної добавки при виробництві майонезу. Встановлено перспективність і доцільність виробництва емульсійних продуктів, збагачених комплексом функціональних інгредієнтів.
8. Результати дисертаційної роботи впроваджено у навчальний процес кафедри технології м`яса, м`ясних та олієжирових продуктів Національного університету харчових технологій.
Список опублікованих праць за темою дисертації
1. Шеманська Є.І. Перспективи виробництва фосфоліпідовмісних продуктів з заданими функціонально-технологічними властивостями / М.І. Осейко, Є.І. Шеманська, Т.М. Геращенко // Харчова промисловість. - К.: НУХТ, 2008. - №6. - С. 27-30.
Здобувачем розглянуто сучасні тенденції виробництва та застосування фосфоліпідних продуктів, досліджено показники складу і якості вітчизняних фосфоліпідовмісних продуктів, експериментально визначено технологічні режими процесу екстрагування фосфоліпідів.
2. Шеманська Є.І. Дослідження фосфоолієвмісних матеріалів у системі КТІОЛ / М.І. Осейко, Є.І. Шеманська, Т.М. Геращенко // Харчова і переробна промисловість. - К.: НУХТ, 2008. - №12. - С. 17-19.
Здобувачем досліджено раціональні режими процесу фракціонування фосфоліпідів в області заданих параметрів та вивчено вплив добавки КТІОЛ на оптичні характеристики та фізичні показники екстрактів фосфоліпідів.
3. Шеманська Є.І. Використання спектрометричних методів для дослідження фосфоліпідних продуктів / Є.І. Шеманська, М.І. Осейко // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». - Харків: НТУ «ХПІ», 2009. - №8. - С. 8-14.
Особистий внесок здобувача полягає в аналітичному огляді літературних джерел, дослідженні спектрофотометричних характеристик гексанових розчинів фосфоліпідів в ультрафіолетовій та видимій області спектру, визначенні інфрачервоних спектрів ближнього діапазону фосфоліпідовмісних продуктів.
4. Шеманська Є.І. Удосконалення технології екстрагування фосфатидних концентратів з використанням ліпідної добавки / Є.І. Шеманська, М.І. Осейко // Наукові праці Одеської національної академії харчових технологій. - Одеса: ОНАХТ, 2010. - №37. - С. 214-217.
Здобувачем досліджено закономірності екстрагування фосфатидних концентратів з використанням ліпідної добавки з поліненасиченими жирними кислотами, встановлено раціональні умови процесу екстрагування.
5. Пат. на винахід 89725 Україна МПК С07F 9/10 (2008.01) Спосіб виділення фосфоліпідів із фосфатидного концентрату / Осейко Микола Іванович (UA), Шеманська Євгенія Іванівна (UA); заявник і патентовласник Нац. ун-т харчових технологій. - № а200811587; заявл. 29.09.08; опубл. 25.02.10, Бюл. №4.
Здобувачем проведено патентний пошук, порівняльний аналіз існуючих аналогів, узагальнення та систематизацію одержаних експериментальних даних.
6. Шеманська Є.І. Дослідження фосфоліпідів соняшникової олії та фосфатидних концентратів / Є.І. Шеманська, М.І. Осейко, В.А. Кіщенко // матеріали IX Міжнародної науково-технічної конференції [«Нові технології та технічні рішення в харчовій та переробній промисловості: сьогодення і перспективи»], (Київ, 17-19 жовтня 2005 р): у 2 ч. - К.: НУХТ, 2005. - Ч. 1 - С. 90-91.
Здобувачем проведено аналіз сучасних технологій фосфоліпідних продуктів, досліджено показникі складу та якості вітчизняних фосфатидних концентратів, узагальнено отримані результати.
7. Шеманська Є.І. Проблеми якості і безпеки оліє-жирової сировини і БАД у молочній промисловості / Є.І. Шеманська, М.І. Осейко, В.А. Кіщенко, І.В. Левчук // тези доп. міжнар. наук.-техн. конф. [«Інноваційні технології, проблеми якості і безпеки сировини та готової продукції у м`ясній та молочній промисловості»], (Київ, 27-28 листопада 2007 р.). - К.: НУХТ, 2007. - С. 78-79.
Особистий внесок здобувача - аналітичний огляд літературних джерел та теоретичне обґрунтування використання фосфоліпідних продуктів у молочній промисловості.
8. Шеманская Е.И. Экспериментальные исследования процесса обработки фосфолипидосодержащих продуктов / Е.И. Шеманская, Т.Н. Геращенко, Н.И. Осейко // тезисы докладов VI Междунар. науч. конф. студентов и аспирантов [«Техника и технология пищевых производств»], (Могилев, 24-25 апреля 2008 г.): в 2-х ч. - Могилев: УО МГУП, 2008. - Ч. 2. - С. 39.
Особистий внесок здобувача - проведення експериментальних досліджень, опрацювання і узагальнення отриманих результатів.
9. Шеманська Є.І. Фосфоліпідний жировий продукт підвищеної біологічної цінності / Є.І. Шеманська, М.І. Осейко // матеріали Міжнародної науково-практичної конференції [«Новітні технології, обладнання, безпека та якість харчових продуктів: сьогодення та перспективи»], (Київ, 27-28 вересня 2010 р.): у 2 ч. - К.: НУХТ, 2010. - Ч. 2 - С. 42.
Здобувачем проведено комплексну оцінку показників складу, якості та харчової цінності інноваційних фосфоліпідних жирових продуктів.
10. Шеманська Є.І. Інноваційна технологія фосфоліпідного жирового продукту підвищенної біологічної цінності / Є.І. Шеманська, М.І. Осейко // Материалы 3-й Международной научно-технической конференции [«Химия и технология жиров. Перспективы развития масложировой отрасли»], (Алушта, 30 сентября - 1 октября 2010 г.). - Днепропетровск: ИА «Эксперт Агро», 2010. - С. 47.
Здобувачем запропоновано і обґрунтовано інноваційну технологію отримання фосфоліпідних жирових продуктів функціонального призначення.
11. Шеманська Є.І. Нове технологічне рішення - інноваційний фосфоліпідовмісний оздоровчий продукт КТІОЛ-БІО / Є.І. Шеманська, М.І. Осейко // тези доповідей Міжнародної науково-практичної конференції [«Новітні технології оздоровчих продуктів харчування ХХІ століття»], (Харків, 21 жовтня 2010 р.) - Харків: ХДУХТ, 2010. - С. 63-64.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Таблиця вихідних даних для розрахунку продуктів. Схема напрямків переробки молока. Розрахунок продуктів запроектованого асортименту. Вимоги до вихідної сировини. Відбір і обгрунтування технологічних режимів. Вимоги нормативної документації на продукт.
курсовая работа [184,5 K], добавлен 31.01.2014Основні технічні характеристики котла ТП-230. Об’єми продуктів згорання палива. Характеристика продуктів згорання у газоходах парогенератора. Ентальпія об’єму повітря та продуктів згорання. Розрахунок теплового балансу парогенератора та витрати палива.
курсовая работа [366,4 K], добавлен 18.04.2013Характеристика кисломолочних продуктів, способів їх створення та мікроорганізмів, що застосовують для одержання йогуртів. Ознайомлення з апаратурно-технологічною схемою виробництва йогурту з харчовими волокнами. Розрахунок освітлення лабораторії.
дипломная работа [645,7 K], добавлен 26.01.2022Розгляд хіміко-технологічних процесів і технології хімічних продуктів. Ефективність хіміко-технологічного процесу, яка залежить від раціонального вибору послідовності технологічних операцій. Сукупність усіх апаратів для виробництва хімічних продуктів.
реферат [29,2 K], добавлен 15.11.2010Обґрунтування ефективності використання продуктів переробки зерна. Характеристика пшеничних висівок та зародків. Органолептичні показники, хімічний склад і модель якості овочевих страв з продуктами переробки зерна. Раціон харчування різних груп людей.
курсовая работа [77,2 K], добавлен 07.04.2013Виробництво, пакування і зберігання варено-копчених ковбас вищого сорту продуктів. Економічні розрахунки технології переробки продукції тваринництва. Визначення виходу продуктів отриманих при забої сільськогосподарських тварин. Визначення витрат сировини.
курсовая работа [542,5 K], добавлен 09.11.2014Розробка проекту цеху по виробництву швидкозаморожених продуктів для дитячого харчування на прикладі пюреподібних консервів "Сік яблучний натуральний освітлений з цукром". Характеристика сировини та допоміжних матеріалів. Опис технології і виробництва.
курсовая работа [278,3 K], добавлен 17.05.2011Техніко-економічне обґрунтування процесу виробництва пива. Характеристика сировини, напівпродуктів, готової продукції, допоміжних матеріалів і енергетичних засобів. Норми витрат та розрахунок побічних продуктів, промислових викидів і відходів виробництва.
курсовая работа [359,5 K], добавлен 21.05.2015Стан і перспективи розвитку виробництва і застосування в Україні біодизельного палива. Фізико-хімічні, експлуатаційні та екологічні властивості рослинних олій і палив на їх основі. Економічна ефективність, переваги та недоліки щодо використання біодизеля.
дипломная работа [3,4 M], добавлен 14.08.2013Розробка технологічної схеми зброджування сусла з крохмалевмісної сировини періодичним способом. Характеристика сировини, напівпродуктів і продуктів. Розрахунок продуктів і теплового балансу, бродильного апарату. Механічний розрахунок його параметрів.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 26.05.2012
