На правах рукописи

Земляк Кирилл Григорьевич

ОБОСНОВАНИЕ БИОТЕХНОЛОГИИ КОМПЛЕКСНОЙ

ПЕРЕРАБОТКИ ПЛОДОВ JUGLANS MANDSHURICA И

ТОВАРОВЕДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАСЛОЖИРОВЫХ

ПРОДУКТОВ С ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

Специальности: 05.18.07 – Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ (растительного и животного происхождения) 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Владивосток –

Работа выполнена на кафедре товароведения и экспертизы продовольственных товаров Тихоокеанского государственного экономического университета Научные руководители: доктор биологических наук, профессор Каленик Татьяна Кузьминична кандидат технических наук, профессор Окара Анна Ивановна

Официальные оппоненты: заслуженный изобретатель РФ, доктор технических наук, профессор Доценко Сергей Михайлович кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Касьянов Сергей Павлович

Ведущая организация: ГНУ Всероссийский научноисследовательский институт жиров РАСХН, г. Санкт-Петербург

Защита состоится 20 декабря 2010 г. в 13.00 часов на заседании объединённого диссертационного совета ДМ 212.054.02 при Тихоокеанском государственном экономическом университете по адресу: 690091, г. Владивосток, Океанский проспект 19, ауд. 148, тел./факс: 8 (4232) 43-40-55.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тихоокеанского государственного экономического университета, с авторефератом – на официальном сайте ТГЭУ http://www.psue.ru.

Автореферат разослан 19 ноября 2010 г.

Учёный секретарь диссертационного совета ДМ 212.054.02, кандидат технических наук, доцент Л.О. Коршенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Важнейшая национальная задача РФ – сохранение и улучшение здоровья населения – связана с обеспечением адекватного, биологически полноценного питания для всех возрастных и социальных групп. Рациональное, сбалансированное питание способствует профилактике заболеваний и повышению устойчивости организма к воздействию неблагоприятных условий окружающей среды.

В то же время натуральные пищевые продукты, входящие в рацион населения, не всегда отвечают указанным требованиям. В частности, несбалансированность состава растительных масел по содержанию и соотношению незаменимых ПНЖК семейств -6 и -3 является причиной того, что около 80 % россиян испытывает в них недостаток (Кулакова и др., 2009).

В этой связи оптимизация состава масложировых продуктов является важным направлением пищевой индустрии, которому посвящены работы Липатова Н.Н., Тутельяна В.А., Самсонова М.А., Лисицына А.Н., Григорьевой В.Н., Нечаева А.П., Корненой Е.П., Кочетковой А.А., Шленской Т.В., Щербина В.В., Барышева А.Г., Скорюкина А.Н., Каленик Т.К. и др.

Уникальным пищевым продуктом, богатым ненасыщенными жирами, полноценным белком, фосфолипидами, стеринами, витаминами и другими БАВ, являются орехи. Большой вклад в решение проблем разработки и оценки качества пищевых продуктов на основе орехов внесли исследования Анточий О.В., Баташовой Н.В., Карачевцевой Е.А., Невзорова Е.В., Парфёновой Т.В. и др.

На Дальнем Востоке произрастает орех маньчжурский (Juglans mandshurica Maxim.), который по урожайности и потребительским свойствам не уступает, а по содержанию белка и БАВ превосходит фундук, грецкий и кедровый орехи (Ильин, 1957; Кадаев, Фруентов, 1968; Усенко, 1969). Ореховое масло является богатым источником незаменимых ПНЖК и может быть использовано для обогащения растительных масел-смесей.

Употребление пищевых продуктов на основе плодов J. mandshurica будет способствовать обогащению биологически активными веществами рациона питания населения Дальневосточного и других регионов страны.

Всё вышеизложенное подтверждает актуальность и практическую значимость темы диссертационной работы.

Цель исследования Разработка биотехнологии комплексного использования плодов Juglans mandshurica и оценка потребительских свойств масложировых и других групп пищевых продуктов на их основе.

Задачи исследования Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

провести маркетинговые исследования рынка и потребительских предпочтений орехов и растительных масел;

исследовать морфологический, химический состав и безопасность плодов J. mandshurica, произрастающего в Хабаровском, Приморском краях и ЕАО, обосновать целесообразность их использования в производстве масложировых продуктов;

разработать технологию комплексного использования плодов J. mandshurica для получения пищевых продуктов: орехового масла, белкового концентрата, а также продуктов переработки околоплодника и скорлупы;

разработать и обосновать математическую модель оптимизации ЖКС рецептур растительных масел-смесей с включением орехового масла, составить с её помощью сбалансированные масла-смеси и оценить их потребительские свойства;

разработать и обосновать биотехнологию белкового концентрата «Ореховит» из плодов J. mandshurica и оценить его потребительские свойства;

разработать технологию и рецептуру майонеза «Таёжный ореховый», обогащённого маслом и белком из плодов J. mandshurica;

разработать квалиметрическую модель для комплексной оценки растительных масел.

Научная новизна работы Получены новые и уточнённые данные о морфологическом строении и химическом составе плодов J. mandshurica, произрастающего в Хабаровском, Приморском краях и ЕАО.

Научно обоснована и разработана технология комплексного использования плодов J. mandshurica для получения орехового масла, сбалансированных по ЖКС растительных масел-смесей с его включением, биологически ценного белкового концентрата «Ореховит» и майонеза «Таёжный ореховый», обогащённого продуктами переработки ореха.

Научно обоснована и экспериментально подтверждена эффективность разработанной математической модели для оптимизации сбалансированных по ЖКС рецептур растительных масел-смесей с включением орехового масла.

Впервые разработан проект национального стандарта ГОСТ Р «Орехи маньчжурские. Технические условия».

Показана возможность комплексной оценки качества растительных масел с помощью разработанной квалиметрической модели.

Для подтверждения новизны технических решений подано две заявки на патенты РФ: №2010108952/13(012503) (приоритет от 10.03.2010 г.) и №2010112184/13(017068) (приоритет от 29.03.2010 г.) Практическая значимость работы Разработаны пищевые продукты с использованием плодов J. mandshurica и подготовлены нормативные документы: СТО ХГАЭП 9146-006-02067994-2010 «Белковый концентрат из ореха маньчжурского «Ореховит». Технические условия», СТО ХГАЭП 9141-007-02067994-2010 «Масло маньчжурского ореха. Технические условия», проекты технических условий, технологической инструкции ТУ и ТИ 9143-005-02067994-2010 «Майонез «Таёжный ореховый» и национального стандарта ГОСТ Р «Орехи маньчжурские. Технические условия».

Рецептура и технология майонеза «Таёжный ореховый» приняты к внедрению в условиях ООО «Восток-Дик» (г. Комсомольск-на-Амуре). Ожидаемый экономический эффект от выпуска майонеза составит около 30 тыс. руб./т.

Результаты исследований внедрены в учебный процесс по циклу дисциплин «Товароведение и экспертиза однородных групп продовольственных товаров» для выполнения лабораторных, курсовых и выпускных квалификационных работ студентов Хабаровской государственной академии экономики и права и Института пищевых технологий и товароведения Тихоокеанского государственного экономического университета.

Основные положения, выносимые на защиту:

биотехнология орехового масла и белкового концентрата «Ореховит», полученных при комплексной переработке плодов J. mandshurica;

биологическая эффективность орехового масла и масел-смесей, составленных с помощью разработанной математической модели;

оценка влияния масла и белка из плодов J. mandshurica на качество майонеза «Таёжный ореховый»;

результаты комплексной оценки растительных масел, рассчитанные с использованием квалиметрической модели.

Апробация работы Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: II международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы технологии живых систем» (Владивосток, 2007); международной научно-практической конференции «Перспективные нано- и биотехнологии в производстве продуктов функционального назначения» (Краснодар, 2007); международной научно-практической конференции «Управление торговлей: теория, практика, инновации»

(Мытищи, 2008); I межведомственной научно-практической конференции «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров»

(Москва, 2008); IV межрегиональной научно-практической конференции «Сфера потребительских услуг: актуальные проблемы и перспективы развития» (Красноярск, 2008); III международном симпозиуме «Пищевые биотехнологии: Проблемы и перспективы в ХХI веке» (Владивосток, 2008); международной научно-практической конференции «Региональный рынок товаров и услуг: инновационные технологии и организация бизнеса» (Хабаровск, 2008); II международной научно-практической конференции «Управление торговлей – теория, практика, инновации» (Мытищи, 2009); межрегиональной научно-практической конференции «Живые системы» (Хабаровск, 2010); международной конференции «Новые технологии переработки сельскохозяйственного сырья в производстве продуктов общественного питания» (Владивосток, 2010); III международной научнопрактической конференции «Управление торговлей – теория, практика, инновации» (Мытищи, 2010).

Публикации результатов исследований По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, в т.ч. три статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, одна статья в иностранном журнале, и подано две заявки на патенты РФ.

Диссертационная работа выполнена в рамках гранта Фонда подготовки кадрового резерва «Государственный клуб» (договор №561- от 16.10.2009 г.) и государственных контрактов по программам «У.М.Н.И.К.» и «СТАРТ», заключённых с Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (договоры №8094р/12618 от 07.04.2010 г. и №7951р/11539 от 16.04.2010 г.). Тематика исследований входила в план НИР ХГАЭП (2007-2010 г.г.) Структура и объём работы Диссертация состоит из введения, обзора литературы, четырёх глав, выводов, списка использованных источников и приложений. Основная часть работы изложена на 148 страницах машинописного текста, содержит 27 рисунков и 47 таблиц. Список использованных источников включает 314 наименований, в т.ч. 31 наименование зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость диссертационного исследования.

В главе 1 «Обзор литературы» обобщены литературные данные, отражающие значение орехов как источника ценных липидов и белков и их использование в производстве пищевых продуктов сбалансированного состава. Дана характеристика ресурса, биологии, морфологического и химического состава ореха маньчжурского (Juglans mandshurica Maxim.), произрастающего на Дальнем Востоке России. На основании данных обзора литературы определены направления исследования, обоснована целесообразность комплексной переработки J. mandshurica и его использования в составе масложировых и других пищевых продуктов.

В главе 2 «Объекты, направления и методы диссертационного исследования» представлена общая схема исследования (рисунок 1), дано описание объектов и использованных методов.

Объектами исследования в работе являлись:

ассортимент орехов и растительных масел, реализуемых в торговой сети Хабаровского края;

потребительские предпочтения населения Хабаровского края;

плоды Juglans mandshurica Maxim., произрастающего на территории г. Хабаровска, пп. Бира и Известковый ЕАО, г. Арсеньев Приморского края и п. Новобурейский Амурской области, сбора 2007-2009 г.г.;

продукты переработки плодов J. mandshurica – околоплодник, скорлупа, ядро, ореховое масло, шрот и полученный ферментативной обработкой свиным пепсином белковый концентрат «Ореховит»;

промышленные образцы растительных масел и майонезов;

опытные образцы растительных масел и майонезов.

Анализ и систематизация научно-технической литературы и патентной информации по теме исследования Маркетинговые исследования ассортимента и потребительских Товароведная характеристика плодов Juglans mandshurica и обоснование целесообразности их использования в производстве пищевых продуктов Исследование морфологии, состава и безопасности плодов Juglans mandshurica Разработка биотехнологии комплексного использования плодов Juglans mandshurica и Разработка технологии и оценка качества орехового масла Разработка математической модели Оптимизация рецептур растительных Разработка квалиметрической модели растительных масел Оценка качества орехового масла и масел-смесей с его включением Разработка биотехнологии и оценка качества белкового концентрата «Ореховит»

Оценка качества концентрата Разработка рецептуры и технологии и оценка качества майонеза «Таёжный ореховый» с использованием продуктов переработки Juglans mandshurica Оформление технической документации на разработанные продукты Правовая защита объектов интеллектуальной собственности Внедрение разработанных технологических решений и продуктов и Рисунок 1 – Общая схема диссертационного исследования При проведении экспериментальных исследований использовали стандартные и современные методы физико-химического анализа: газожидкостную, ионообменную и тонкослойную хроматографию, фотоколориметрию, оптическую, рентгеновскую и масс-спектрометрию, вольтамперометрию, а также специальные методы исследования состава и свойств сырья и готовых продуктов.

Опыты проводили в 3-4-кратной повторности (доверительная вероятность р = 0,95). Экспериментальные данные обработаны методами математической статистики с использованием стандартных компьютерных программ (Microsoft® Office Excel 2007, StatSoft® STATISTICA 8.0).

В главе 3 «Состояние рынка орехов и растительных масел в Хабаровском крае» обобщены результаты исследований ассортимента орехов и растительных масел и потребительских предпочтений при их покупке в розничной торговой сети Хабаровского края, проведённых в 2005-2009 г.г.

Широта ассортимента орехов, реализуемых в г. Хабаровске, насчитывает около 50 видов, разновидностей и марок орехов отечественного и импортного происхождения. В торговой сети преобладают (свыше 40 %) очищенные фисташки и арахис (рисунок 2), импортируемые из Вьетнама и Китая и фасуемые российскими компаниями.

Рисунок 2 – Встречаемость различных Рисунок 3 – Потребительские предвидов орехов в торговой сети почтения населения г. Хабаровска Установлено, что доля орехов отечественного производства – кедрового, грецкого, фундука и миндаля – крайне низкая (всего 13,8 %), а орех маньчжурский совсем не представлен в торговой сети. Это объясняется слабым развитием промышленного ореховодства в нашей стране и в Дальневосточном регионе в частности.

При этом биологический запас J. mandshurica, произрастающего на Дальнем Востоке РФ, составляет 40 тыс. т, а расчётный сбор – 15 тыс. т.

Орех в небольшом количестве собирается населением, и степень освоения его запасов пока не превышает 10 % (Шейнгауз, 2005). По нашим оценкам, в лесах Хабаровского и Приморского края можно ежегодно собирать и перерабатывать до 15,9 тыс. т очищенных от околоплодника орехов. Продукты переработки орехов могут быть использованы при производстве масложировых продуктов, например, растительных масел, поэтому нами также был изучен рынок растительных масел.

Широта ассортимента растительных масел в торговой сети Хабаровского края насчитывает около 100 позиций. В реализации преобладает (почти 50 %) отечественное подсолнечное рафинированное масло производства ООО «МЭЗ Юг Руси», среди зарубежной продукции широко представлено оливковое масло из Испании (14 %). На рынке формируется и увеличивается доля растительных масел-смесей, сбалансированных по составу (встречаемость 15 %). Хотя масла-смеси пользуются спросом у населения (доля в потреблении 24 %, рисунок 3), только менее 30 % покупателей осведомлены об их полезных свойствах.

Проведённые маркетинговые исследования позволили определить направления переработки и использования J. mandshurica для получения различных пищевых продуктов.

В главе 4 «Биотехнология комплексного использования плодов Juglans mandshurica» описаны результаты исследования морфологического строения и химического состава плодов J. mandshurica, произрастающего в Хабаровском, Приморском краях, Еврейской автономной и Амурской областях, и разработана схема их комплексного использования, позволяющая получать пищевые и другие продукты.

Плоды J. mandshurica состоят из сочного околоплодника (37 % в стадии потребительской зрелости), толстой и прочной скорлупы (51 %) и ядра (12 %) (таблицы 1 и 2).

Таблица 1 – Морфологическая характеристика плодов J. mandshurica Наименование показателя Ложная костянка заострён- Мясистая оболочка зелёноной формы, скорлупа тём- го цвета, сильно опушённо-коричневая. Ядро по- ная, липкая от железистых Внешний вид крыто тонкой кожистой волосков. При созревании оболочкой (семенная кожу- сначала желтеет, затем бура) коричневого цвета реет В таблице 3 приведены данные о химическом составе воздушносухого околоплодника ореха, собранного в Хабаровском крае и ЕАО (пп. Бира и Известковый) в стадии потребительской зрелости. Околоплодник отличается значительным содержанием углеводов (67,9-72,7 % на с.в.) и минеральных элементов (11,2-18,7 %).

Таблица 2 – Размерно-массовые показатели плодов J. mandshurica различных ареалов произрастания Хаба- Таблица 3 – Химический состав воздушно-сухого околоплодника J. mandshurica различных ареалов произрастания Наименование показателя Массовая доля, %:

влаги и летучих веществ 8,7±0,1 9,2±0,01 9,0±0, Среди минеральных элементов в околоплоднике J. mandshurica отмечено высокое содержание макроэлементов (мг/кг): калия (19849-31475), фосфора (3885-6430) и микроэлементов: железа (169-1505), йода (1220), кобальта (0,02-0,13), молибдена (0,36-1,15), хрома (4,70-9,69), меди (15,59бора (25,67-28,61), ванадия (1,45-2,23) и серебра (0,63-1,64).

Плоды J. mandshurica можно рассматривать как ценный и перспективный источник минорных биологически активных соединений. Содержание йода в свежем околоплоднике достигает 1433 мг/кг, в воздушно-сухом – 115-134 мг/кг. Для выделения йода следует использовать свежесобранные плоды, поскольку со временем он улетучивается (потери йода после 7 месяцев хранения достигают 75 %). Кроме того, в околоплоднике ореха определено значительное количество фенольных соединений, в частности кумаринов, нафтохинонов, антраценпроизводных и дубильных веществ (таблица 4).

Основная съедобная часть плодов маньчжурского ореха – ядро содержит значительное количество липидов (60,1-63,4 % на с.в.), сопоставимое с масличностью орехов кедрового (53-66 %), грецкого (51-77 %) и фундука (60-73 %), и превосходит указанные орехи по содержанию белка (27,6-30,2 %) и минеральных веществ (до 3,5 %) (таблица 5).

Таблица 4 – Содержание фенольных соединений в околоплоднике J. mandshurica различных ареалов произрастания в стадии потребительской зрелости (% на с.в.) Наименование показателя Массовая доля, %:

фенольных соединений в пересчёте на галловую 4,55±0,07 2,36±0,01 1,38±0, кислоту антраценпроизводных в пересчёте на истизин дубильных веществ 1,40±0,05 1,72±0,01 2,20±0, Таблица 5 – Химический состав и пищевая ценность ядра J. mandshurica различных ареалов произрастания в стадии потребительской зрелости Массовая доля, %:

Методом ТСХ определён фракционный состав липидов ореха: три-, дии моноацилглицерины и фосфолипиды (в т.ч. фосфатидилэтаноламины, фосфатидилхолины и фосфатидилглицерины), токоферолы, стеролы и свободные ЖК.

Установлено, что липидная фракция маньчжурского ореха богата токоферолами (0,072 %, почти вдвое выше, чем в грецком) и стероидами (0,29 %), представленными, в основном, стеролами. Преобладание - и изомеров токоферолов (свыше 97 %), проявляющих антиоксидантные свойства, обеспечивает хорошую сохраняемость ореха и продуктов из него.

По содержанию Р-активных веществ (флавоноидов) (0,06-0,27 %) ядро J. mandshurica немного уступает фундуку и грецкому ореху, но во много раз превосходит их по количеству аскорбиновой кислоты и каротиноидов.

Из минеральных элементов в ядре ореха отмечено значительное количество (в мг/кг) фосфора (7267-7887), магния (2051-2192), железа (54марганца (39-54), меди (6,7-7,4), хрома (до 2,4), кобальта (0,06-0,42) и молибдена (до 0,42). Наиболее богаты макро- и микроэлементами плоды ореха, произрастающего в Приморском крае.

По безопасности плоды J. mandshurica соответствуют требованиям СанПиН 2.3.2.1078-2001 (п. 1.6.9).

Таким образом, исследование плодов J. mandshurica различных ареалов произрастания позволило получить новые и уточнённые данные о составе и пищевой ценности и рекомендовать использование продуктов переработки ореха для получения пищевых продуктов.

Результаты исследований были использованы при разработке проекта национального стандарта ГОСТ Р «Орехи маньчжурские. Технические условия».

С помощью разработанной нами схемы комплексной переработки плодов J. mandshurica (рисунок 4) мы получили и исследовали ряд пищевых продуктов. Результаты исследований представлены в главе 5 «Товароведная характеристика пищевых продуктов переработки плодов Juglans mandshurica».

Ореховое масло получали методом экстрагирования гексаном (х.ч., tкип = 68,9 °С, ЗАО «Химреактивснаб») измельчённого ядра с последующей отгонкой растворителя, отстаиванием и фильтрованием масла.

Оценка качества выработанного масла показала, что оно имеет яркий золотистый цвет, пикантные ореховые вкус и аромат и характеризуется физико-химическими показателями, представленными в таблице 6.

Таблица 6 – Физико-химические показатели масла J. mandshurica различных ареалов произрастания Кислотное число, мг КОН/г 0,40±0,09 0,28±0,09 0,39±0, Массовая доля влаги и летучих веществ, % Перекисное число, моль (О)/кг 1,7±0,1 1,7±0,2 0,9±0, Масло J. mandshurica отличается хорошей сохраняемостью: после месяцев хранения при температуре +12°С его кислотное число составило 0,57 мг КОН/г, перекисное число – 5,5 ммоль (О)/кг, анизидиновое число – 6 у.е., что не превышает нормы «Технического регламента на масложировую продукцию» №90-ФЗ.

В жирнокислотном составе масла маньчжурского ореха преобладают ненасыщенные жирные кислоты (до 97 %), в основном октадекадиеновая (70-71 %), октадекатриеновая (12-15 %) и октадеценовая (11-14 %). Оно хорошо сбалансировано по соотношению ПНЖК семейств -6 и -3 (4,65отвечает рекомендациям диетологов (таблица 7).

Первичная обработка плодов Juglans mandshurica Тонкое измельчение (d = 0,1 мм) Ореховое масло Дозирование масел смеси Растительные масла Смешивание масел (100 об/мин) Упаковка (атмосф. N2) Рисунок 4 – Схема комплексной переработки плодов J. mandshurica Таблица 7 – Жирнокислотный состав масла J. mandshurica различных ареалов произрастания, % к сумме ЖК Наименование жирной кислоты Октадекадиеновая Октадекатриеновая Разработанная технология орехового масла, обладающего комплексом полезных свойств, может быть освоена на масложировых комбинатах региона.

Масло маньчжурского ореха целесообразно использовать как самостоятельный продукт, так и для обогащения эссенциальными ЖК пищевых продуктов.

Исходя из особенностей ЖКС масла J. mandshurica и рекомендаций диетологов по соотношению ПНЖК семейств -6 и -3, нами разработана и обоснована математическая модель оптимизации жирнокислотного состава (заявка на патент РФ №2010112184), которая была использована для расчёта рецептур растительных масел-смесей со сбалансированным составом, повышенной пищевой ценностью и хорошей усвояемостью.

Математическая модель оптимизации состава растительных маселсмесей выражается следующим образом:

где множество допустимых альтернатив формируется системой ограничений:

x i li li – массовая доля i-го масла в составе смеси;

y i li xi (yi) – массовая доля ЖК семейства -6 (-3) в i-ом li = 1, семейств -6 и -3 в составе смеси масел, устанавлиi=2 ваемый в соответствии с требованиями диетологов.

Составленные с помощью разработанной модели орехово-подсолнечное и другие масла-смеси по органолептическим и физико-химическим показателям соответствуют нормативным требованиям, характеризуются повышенным содержанием (таблица 8) и сбалансированным соотношением незаменимых -6 и -3 ПНЖК (9-10 : 1) по сравнению с исходными компонентами, отвечающим рекомендациям диетологов (MP 2.3.1.2432-2008).

Таблица 8 – Жирнокислотный состав сбалансированных растительных масел-смесей и исходных масел Орехово-подсолнечное 4,3 1,9 0,3 0,1 17,5 0,2 68,1 7,6 0, Подсолнечно-соеворапсовое Подсолнечно-льно-соевое 7,4 3,8 0,6 0,1 29,9 – 52,8 5,3 – Для оценки функционального действия полученных растительных маселсмесей был рассчитан процент удовлетворения потребности в октадекадиеновой (10 г) и октадекатриеновой (1,6 г) кислотах (MP 2.3.1.2432-2008) при употреблении суточной нормы масла (32 г). Оказалось, что масла-смеси позволяют удовлетворить 10-50 % СФП в октадекадиеновой кислоте уже при употреблении их в количестве от 2 до 10 г, а орехово-подсолнечного масла – ещё меньше – 1,5-7,3 г (в этой же дозе содержится и суточная норма октадекатриеновой кислоты) (таблица 9). Расчётные данные позволяют отнести разработанные масла, согласно ГОСТ Р 52349-2005, к группе функциональных продуктов.

Таблица 9 – Сравнительная характеристика сбалансированных растительных масел-смесей по содержанию ПНЖК семейств -6 и - Растительные масла-смеси Подсолнечно-соеворапсовое Рисунок 5 – Относительная биологическая ценность клеток инфузорий, растительных масел, определённая с помощью выросших на среде с инфузорий Tetrahymena pyriformis добавлением исследуемого масла, к количеству инфузорий, выросших на среде с добавлением контрольного образца (подсолнечного масла, наиболее популярного у россиян), выраженное в процентах. ОБЦ сбалансированных орехово-подсолнечного и подсолнечно-льно-соевого масел-смесей оказалась выше индивидуальных масел, входящих в состав их рецептуры (рисунок 5).

После извлечения масла из ядра ореха остаётся обезжиренный шрот, выход которого составляет 33-47 %. Он представляет собой сыпучий порошок белого цвета с включением коричневых частиц семенной кожуры и в зависимости от химического состава сырья содержит (на с.в.): 62,0белка, 6,8-17,0 % липидов, 12,4-16,3 % углеводов и до 8,6 % минеральных элементов, а также 1,5-2,6 % фенольных, 0,2-0,7 % флавоноидов и 2,4-3,8 % дубильных веществ. По безопасности ореховый шрот соответствует нормам СанПиН 2.3.2.1078-2001 (п. 1.9.1).

Исходя из данных о составе шрота, мы разработали биотехнологию концентрата «Ореховит», которая основывается на ферментативном протеолизе белковых веществ пищевым пепсином свиным с молокосвёртывающей активностью 107000 у.е./г (ООО «Шако») (заявка на патент РФ №2010108952).

Полученный продукт представляет собой порошкообразную субстанцию кремового цвета с хлебным запахом и привкусом и по сравнению со шротом содержит больше белковых и минеральных веществ (таблица 10).

Таблица 10 – Химический состав и пищевая ценность белкового концентрата «Ореховит»

Наименование показателя Массовая доля, %:

Анализ аминокислотного состава белков маньчжурского ореха (рисунок 6) свидетельствует об относительно высокой доле незаменимых аминокислот – около 31 %, что выше, чем в белках мягкой пшеницы (29 %). В белках J. mandshurica отмечается повышенное содержание валина, изолейцина, триптофана, фенилаланина и тирозина (триптофана – в 3,4 раза, а метионина и цистеина – в 5,8 раза больше, чем в нативном ядре ореха).

Рисунок 6 – Аминокислотный состав белков J. mandshurica и Установленное с помощью инфузорий Tetrahymena pyriformis значение ОБЦ белкового продукта по отношению к казеину – 99,8 % (примерно в 1,7 раза выше нативного ядра) подтверждает его высокую пищевую ценность и биологическую доступность. Кроме того, белковый концентрат богат целым рядом макро- и микроэлементов (магнием, фосфором, марганцем, железом, цинком, медью, молибденом, хромом и кобальтом) и по безопасности удовлетворяет нормам СанПиН 2.3.2.1078-2001 (п. 1.9.1).

Таким образом, полученный белковый концентрат «Ореховит» может быть использован для обогащения мясосодержащих и других пищевых продуктов. Продукт обладает хорошей сохраняемостью из-за низкого содержания влаги.

Основываясь на полученных сведениях о составе и свойствах J. mandshurica и продуктов его переработки, орехово-подсолнечное масло и концентрат «Ореховит» были использованы в качестве ингредиентов для обогащения майонеза. Мы разработали рецептуру (таблица 11) и подобрали технологические параметры майонеза «Таёжный ореховый» (проект ТУ и ТИ 9143-005-02067994который представляет собой однородный продукт кремового цвета, имеет лёгкий кисловатый, слегка острый запах и вкус, с ореховым оттенком.

Майонез «Таёжный ореховый» получил более высокую балльную оценку по органолептическим показателям по сравнению с майонезом «Провансаль», изготовленным по традиционной рецептуре (ООО «МЖК «Хабаровский»). По показателям качества и безопасности майонез соответствует требованиям ГОСТ 30004.1-93 (таблица 12) и «Технического регламента на масложировую продукцию» №90-ФЗ и характеризуется повышенным содержанием белков и минеральных элементов, более низкой кислотностью, а его жировая фаза сбалансирована по соотношению незаменимых ПНЖК.

Таблица 11 – Рецептура майонеза «Таёжный ореховый»

Наименование компонента Таблица 12 – Физико-химические показатели майонеза «Таёжный ореховый»

Кислотность в пересчёте на уксусную кислоту, % 0,15±0,01 0,73±0, Стойкость эмульсии, % неразрушенной эмульсии 99,0 100, Рецептура и технология разработанного майонеза апробированы в промышленных условиях ООО «Восток-Дик» (г. Комсомольск-на-Амуре).

Ожидаемый экономический эффект от выпуска майонеза «Таёжный ореховый» с использованием продуктов переработки J. mandshurica составит около 30 тыс. руб./т.

В главе 6 разработана квалиметрическая модель растительных масел, позволяющая установить значения показателей качества, которыми должен обладать продукт, чтобы отвечать ожиданиям потребителей, и сделать предложения по обеспечению ожидаемого качества продукции. Итогом стало построение матрицы планирования или «Дома качества».

Для сравнительной характеристики растительных масел нами была разработана методика расчёта комплексного показателя их качества Qк:

где: хОi, хПi, хСi, хЭ – фактическое значение единичного i-го показателя качества образца, входящего в групповой показатель качества (органолептические, пищевая ценность, сохраняемость, экономические);

kОi, kПi, kСi – коэффициент весомости единичного i-го показателя качества образца, входящего в групповой показатель качества (органолептические, пищевая ценность, сохраняемость);

kО, kП, kС, kЭ – коэффициент весомости группового показателя качества образца (органолептические, пищевая ценность, сохраняемость, экономические).

Комплексный показатель качества промышленных образцов масел оказался равным: подсолнечного – 2,30, соевого – 2,12, льняного – 1,93. В то же время разработанные нами ореховое масло (2,30) и масла-смеси – орехово-подсолнечное (2,33) и подсолнечно-льно-соевое (2,41) получили оценку выше промышленных масел, что говорит о целесообразности улучшения качества растительных масел путём оптимизации их состава.

Матрица планирования качества показала, что разработанные нами ореховое, орехово-подсолнечное и подсолнечно-льно-соевое масла в целом не уступают реализуемым в торговой сети растительным маслам и характеризуются более высокими показателями качества. С помощью квалиметрической модели было установлено, что качество и сохраняемость растительных масел могут быть улучшены путём оптимизации их состава, а также освоения современных технологий получения, очистки и упаковывания (рисунки 7 и 8).

Рисунок 7 – Диаграмма Парето вклада факторов качества растительных масел в удовлетворение ожиданий потребителей Рисунок 8 – Матрица планирования качества растительных масел

ВЫВОДЫ

1. Маркетинговыми исследованиями установлено, что на рынке г. Хабаровска преобладает продукция орехоплодных зарубежного производства (свыше 86 %), а доля ореховых масел не превышает 1 %. Это свидетельствует о целесообразности заготовки и переработки на пищевую продукцию плодов ореха маньчжурского (Juglans mandshurica Maxim.), урожай которого составляет около 40 тыс. т в год.

2. Изучением морфологического и химического состава установлено, что в плодах J. mandshurica ядро составляет около 12 %, скорлупа – 51 % и околоплодник – 37 %. В последнем отмечено высокое содержание фенольных соединений (1,4-4,6 % на с.в.), особенно антраценпроизводных (1,7и дубильных (1,4-2,2 %); из минеральных веществ (11,2-18,7 %) обнаружено значительное количество калия, фосфора, железа, йода (около 1220 мг/кг), кобальта, молибдена, хрома, меди, бора, ванадия и серебра.

В составе основной съедобной части плодов – ядре – преобладают ненасыщенные липиды (60,1-63,4 %) и белки (27,6-30,2 %), а среди минеральных элементов (до 3,5 %): фосфор, магний, железо, марганец, медь, хром, кобальт и молибден, что позволяет использовать плоды J. mandshurica для получения масложировых и других групп пищевых продуктов.

3. Разработана технология комплексного использования плодов J. mandshurica с получением орехового масла, белкового концентрата и продуктов переработки околоплодника и скорлупы.

Масло маньчжурского ореха отличается приятным ореховым вкусом и ароматом, повышенным содержанием (82,9-84,9 %) и сбалансированным соотношением (4,7-6 : 1) полиненасыщенных жирных кислот семейств - и -3, а также богато токоферолами (0,07 %) и стероидами (0,29 %).

4. Разработана и обоснована математическая модель оптимизации сбалансированных по соотношению ПНЖК семейств -6 и -3 рецептур растительных масел-смесей с включением масла маньчжурского ореха, позволяющих восполнить дефицит указанных биологически активных веществ в рационе.

5. Белковый концентрат «Ореховит», полученный путём ферментативного протеолиза орехового шрота, характеризуется высокой биологической ценностью за счёт значительного содержания полноценных белков – свыше 64 %, богатых незаменимыми аминокислотами: триптофаном, фенилаланином и тирозином, и может быть рекомендован для обогащения мясосодержащих и других пищевых продуктов.

6. Разработана рецептура, подобраны технологические режимы и подготовлен проект технической документации на майонез «Таёжный ореховый» с использованием орехово-подсолнечного масла-смеси и белкового концентрата «Ореховит», который внедряется в промышленное производство. Ожидаемый экономический эффект от выпуска майонеза составит около 30 тыс. руб./т.

7. Комплексный показатель качества растительных масел-смесей с включением масла маньчжурского ореха, рассчитанный по разработанной квалиметрической модели, подтвердил их более высокие потребительские свойства по сравнению с исходными маслами.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО

В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Земляк, К.Г. Оптимизация жирно-кислотного состава купажированных растительных масел для функционального питания / К.Г. Земляк // Актуальные проблемы технологии живых систем: сборник материалов II Международной научно-технической конференции молодых учёных. – Владивосток: Издательство ТГЭУ, 2007. – С. 227 – 230.

2. Земляк, К.Г. Метод оптимизации жирно-кислотного состава купажированных растительных масел для функционального питания / К.Г.

Земляк // Перспективные нано- и биотехнологии в производстве продуктов функционального назначения: сборник материалов международной научно-практической конференции. – Краснодар: Издательство КубГТУ, 2007.

– С. 107 – 109.

3. Окара, А.И. Анализ стандартизированных рецептур смесей растительных масел и оптимизация их жирно-кислотного состава / А.И. Окара, К.Г. Земляк // Управление торговлей: теория, практика, инновации: материалы Международной научно-практической конференции, посвящённой 95-летию Российского университета кооперации. – М.: Российский университет кооперации, 2008. – С. 251 – 253.

4. Окара, А.И. Тенденции формирования ассортимента продовольственных товаров на потребительском рынке г. Хабаровска / А.И. Окара, А.В. Алешков, К.Г. Земляк // Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров: сборник материалов I Межведомственной научнопрактической конференции. – М.: Пищевая промышленность, 2008. – С. 43 – 48.

5. Земляк, К.Г. Анализ ассортимента растительных масел, реализуемых в торговой сети г. Хабаровска / К.Г. Земляк, А.И. Окара // Сфера потребительских услуг: актуальные проблемы и перспективы развития:

сборник статей IV Межрегиональной научно-практической конференции. – Красноярск: Издательство Красноярского государственного торговоэкономического института, 2008. – С. 60 – 64.

6. Земляк, К.Г. Выбор показателей при оценке качества и безопасности растительных масел / К.Г. Земляк, А.И. Окара, Т.К. Каленик // Пищевые биотехнологии: Проблемы и перспективы в ХХI веке: сборник материалов III Международного симпозиума. – Владивосток: Издательство ТГЭУ, 2008. – С. 240 – 243.

7. Земляк, К.Г. Тенденции развития ассортимента растительных масел на рынке г. Хабаровска / К.Г. Земляк // Региональный рынок товаров и услуг: инновационные технологии и организация бизнеса: сборник материалов Международной научно-практической конференции. – Хабаровск:

РИЦ ХГАЭП, 2008. – С. 249 – 254.

8. Окара, А.И. Управление жирнокислотным составом и потребительскими свойствами растительных масел-смесей путём оптимизации рецептур / А.И. Окара, К.Г. Земляк, Т.К. Каленик // Масложировая промышленность. – 2009. – №2. – С. 2 – 4.

9. Окара, А.И. Формирование потребительских предпочтений на рынке растительных масел / А.И. Окара, К.Г. Земляк, Т.К. Каленик // Маркетинг. – 2009. – №4 (107). – С. 44 – 59.

10. Окара, А.И. Использование дикоросов и вторичного сырья для обогащения пищевых эмульсионных продуктов / А.И. Окара, К.Г. Земляк, А.В. Жебо // Управление торговлей: теория, практика, инновации: материалы II Международной научно-практической конференции, посвящённой 50-летию кафедр товароведения, товарного консалтинга и аудита, коммерции и технологии торговли Российского университета кооперации.

– М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2009. – С. 150 – 153.

11. Земляк, К.Г. Маньчжурский орех как перспективное сырьё для получения пищевых продуктов сбалансированного состава / К.Г. Земляк, А.И. Окара, Т.К. Каленик // Масложировая промышленность. – 2009. – №5.

– С. 34 – 36.

12. Окара, А.И. Обеспечение качества и безопасности пищевых продуктов в России и КНР: состояние и проблемы / А.И. Окара, А.В. Алешков, К.Г. Земляк // Вестник Харбинского университета коммерции. – 2009. – №12. – С. 205 – 215 (на китайском языке).

13. Земляк, К.Г. Разработка, оценка качества и применение белкового продукта «Ореховит» из плодов Juglans mandshurica / К.Г. Земляк // Новые технологии переработки сельскохозяйственного сырья в производстве продуктов общественного питания: сборник материалов международной конференции с элементами научной школы для молодёжи. – Владивосток:

Издательство ТГЭУ, 2010. – С. 161 – 166.

14. Окара, А.И. Использование белкового концентрата из ореха маньчжурского для обогащения пищевых продуктов / А.И. Окара, К.Г. Земляк // Управление торговлей: теория, практика, инновации: материалы III Международной научно-практической конференции. – М.: Российский университет кооперации, 2010. – С. 141 – 145.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В АВТОРЕФЕРАТЕ:

БАВ – биологически активное вещество ОБЦ – относительная биологическая ценность В.с. – воздушно-сухой ПНЖК – полиненасыщенные жирные ЕАО – Еврейская автономная область кислоты ЖКС – жирнокислотный состав СФП – суточная физиологическая МНЖК – мононенасыщенные жирные потребность НЖК – насыщенные жирные кислоты ЭЦ – энергетическая ценность Обоснование биотехнологии комплексной переработки плодов Juglans mandshurica и товароведная характеристика масложировых продуктов с их использованием Отпечатан по оригинал-макету, подготовленному автором, Подписано в печать 09.11.2010 г. Формат 60х84/16. Бумага писчая.

Печать офсетная. Усл. п. л. 1,4. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 120 экз.

Заказ № 596.

680042, г. Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 134, ХГАЭП, РИЦ