Разработка способов получения и применения порошков из дикорастущей мушмулы в производстве булочных и мучных кондитерских изделий

На правах рукописи

ДУМАНИШЕВА Залина Сафраиловна

Разработка СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ

ПОРОШКОВ ИЗ ДИКОРАСТУЩЕЙ МУШМУЛЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ БУЛОЧНЫХ И МУЧНЫХ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Специальность 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов

и функционального и специализированного

назначения и общественного питания

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2013

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых производств»

Научный руководитель: Джабоева Амина Сергоевна

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Баранов Борис Алексеевич

доктор технических наук, профессор,

ФГБОУ ВПО «Российский

экономический университет

им. Г.В. Плеханова»,

заведующий кафедрой технологии и

организации предприятий питания

Казеннова Надежда Константиновна

доктор технических наук, доцент,

заведующая испытательной

лабораторией ООО «Макарон-сервис»

Ведущая организация: ГНУ «Краснодарский НИИ хранения и

переработки сельскохозяйственной

продукции» Россельхозакадемии

Защита состоится «10» октября 2013 г. в 1000 часов на заседании Совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.148.08 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 11, ауд. 302, корпус А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств»

Автореферат разослан «_____» _____________ 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

к.х.н., доцент Штерман В.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время одним из основных направлений развития пищевой индустрии является вовлечение в хозяйственный оборот местных сырьевых ресурсов растительного происхождения, создание безотходных технологий их переработки и пищевых продуктов на их основе.

Хлебобулочные и мучные кондитерские изделия занимают ведущее место в рационе питания практически всех социально-демографических групп россиян, поэтому они в первую очередь нуждаются в коррекции химического состава в направлении обогащения недостающими эссенциальными нутриентами. Успешное решение этой задачи возможно за счет использования в качестве рецептурных компонентов плодово-ягодного сырья, в том числе дикорастущего, позволяющего обеспечить формирование функциональных свойств пищевых продуктов, значительно увеличить содержание в них витаминов и минеральных веществ.

К уникальным источникам биологически активных соединений относится мушмула кавказская (Mespilus caucasica), широко распространенная на территории Северного Кавказа. В связи с ограниченным сроком хранения плодов мушмулы целесообразно ее применение в виде порошков, полученных из целых плодов, или мякоти с кожицей, или косточек плодов мушмулы. Применение порошков обеспечивает минимальный уровень потерь, расширение ассортимента, повышение пищевой ценности и стабильности качества продукции.

Изделия, с порошками из мушмулы, вырабатываемые предприятиями общественного питания, могут явиться неотъемлемой частью лечебно-оздоровительных мероприятий, проводимых в санаторно-курортных учреждениях, значительное количество которых сосредоточено в зоне Кавказских Минеральных Вод.

Таким образом, исследования, посвященные разработке технологий cдобных булочных и мучных кондитерских изделий с улучшенными потребительскими свойствами за счет использования продуктов переработки плодов мушмулы (ПППМ), являются актуальными.

Степень разработанности темы исследования. Большой вклад в развитие теоретических и практических аспектов разработки и совершенствования технологий переработки растительного, в том числе плодово-ягодного сырья, его применения в производстве продуктов питания внесли отечественные ученые: Алексеенко Е.В., Васькина В.А., Джабоева А.С., Дубцов Г.Г., Дубцова Г.Н., Ильина О.А., Корячкина С.Я., Кочеткова А.А., Магомедов Г.О., Матвеева И.В., Нечаев А.П., Пащенко Л.П., Поландова Р.Д., Пучкова Л.И., Росляков Ю.Ф., Скобельская З.Г., Цыганова Т.Б., Шатнюк Л.Н. и др.

Однако в настоящее время все еще остается актуальной задача расширения сырьевых ресурсов, обеспечивающих получение высококачественной и конкурентоспособной продукции. В связи с этим разработка технологии переработки плодов мушмулы открывает перспективы для реализации их природного потенциала при получении пищевых продуктов.

Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования явилась разработка способов получения и применения порошков из дикорастущей мушмулы в производстве сдобных булочных изделий и песочных полуфабрикатов.

Для реализации поставленной цели решали следующие задачи:

– провести маркетинговые исследования с целью выяснения отношения потребителей к сдобным булочным и мучным кондитерским изделиям, обогащенным растительными ингредиентами;

– оценить потребительские свойства свежесобранных плодов мушмулы;

– разработать технологии получения порошков из целых плодов, мякоти с кожицей и косточек плодов мушмулы;

– исследовать пищевую ценность и установить срок годности ПППМ;

– установить влияние ПППМ на хлебопекарные свойства пшеничной муки, реологические свойства теста, на качество сдобных булочных изделий и песочных полуфабрикатов; определить количества добавляемых порошков;

– разработать рецептуры и технологии сдобных булочных изделий и песочных полуфабрикатов с ПППМ, определить их пищевую ценность;

– исследовать влияние потребления обогащенных сдобных булочных изделий и песочных полуфабрикатов на биофизические показатели сердечно-сосудистой системы организма человека;

– разработать проекты технической документации на порошки из плодов мушмулы, сдобные булочные изделия и песочные полуфабрикаты с ПППМ; провести опытно-промышленную апробацию результатов исследования и определить экономический эффект от внедрения разработанных технологических решений.

Научная новизна. На основании исследования химического состава плодов дикорастущей мушмулы, произрастающей на территории Кабардино-Балкарской Республики (КБР), выявлено, что они являются богатым источником антиоксидантов, особенно конденсированных катехинов и проантоцианидинов, обладающих высокой Р-витаминной активностью.

Определены эффективные способы безотходной переработки плодов мушмулы и установлены технологические параметры радиационно-конвективного способа сушки целых плодов, мякоти с кожицей и косточек плодов мушмулы, обеспечивающие максимальную сохранность токоферолов, каротиноидов, аскорбиновой кислоты и Р-активных соединений.

Получены новые сведения о фракционном составе фенольных соединений, белкового и липидного комплексов ПППМ.

Выявлены особенности химического состава ПППМ. Порошок из мякоти с кожицей отличается наиболее высоким содержанием моносахаридов, сахарозы, крахмала, растворимого пектина, органических кислот, минеральных веществ, - и -каротинов, хлорогеновой кислоты, проантоцианидинов, свободных и конденсированных катехинов; из косточек – протопектина, клетчатки, белков, липидов, n-кумароилхинной кислоты и производных кофейной кислоты.

Установлено влияние порошков из целых плодов, мякоти с кожицей и косточек плодов мушмулы на реологические свойства пшеничного теста, заключающееся в укреплении клейковины, снижении разжижения теста и увеличении его водопоглотительной способности.

Включение в пищевой рацион сдобных булочных изделий и песочных полуфабрикатов, обогащенных Р-активными веществами за счет введения порошков мушмулы, оказывает нормализующее воздействие на биофизические показатели сердечно-сосудистой системы организма человека.

Практическая значимость. Разработана и предложена ресурсосберегающая технология переработки плодов дикорастущей мушмулы, позволяющая получать порошки из целых плодов, мякоти с кожицей и косточек с высоким содержанием биологически активных компонентов.

Определены условия хранения ПППМ, обеспечивающие высокие потребительские свойства порошков и возможность использования их в качестве дополнительного сырья при производстве сдобных булочных и мучных кондитерских изделий.

Установлены дозировки и способы введения ПППМ при производстве сдобных булочных изделий и песочных полуфабрикатов, позволяющие повысить пищевую ценность и улучшить качество готовой продукции по органолептическим, физико-химическим и структурно-механическим показателям.

Разработаны рецептуры и технологии сдобных булочных изделий и песочных полуфабрикатов с ПППМ, что открывает новые возможности для расширения ассортимента продуктов питания повышенной пищевой ценности.

Способ производства хлебобулочных изделий с порошками из плодов мушмулы защищен патентом РФ на изобретение № 2301527.

Разработаны проекты технической документации для промышленного производства порошков из целых плодов, мякоти с кожицей и косточек плодов мушмулы, на булочные изделия и песочные полуфабрикаты с ПППМ.

Предложенные рецептуры и технологии булочных изделий и песочных полуфабрикатов апробированы на базе пищеблока санатория «Электрон» и в производственных условиях ООО «Нальчик-хлеб» и ООО «ОЛИКА» (г. Нальчик, КБР).

Разработанные технологии позволяют получить экономический и социальный эффект. Экономический эффект от реализации тонны булочных изделий с порошком из плодов мушмулы составляет 3,9 тыс.руб., из мякоти с кожицей – 4,1 тыс.руб., из косточек – 1,2 тыс.руб.

Работа выполнена в рамках комплексного исследования потенциальных возможностей использования для пищевых целей дикорастущих растений Северного Кавказа (научный руководитель направления А.С. Джабоева).

Результаты исследований используются в учебном процессе подготовки инженеров специальности 260501.65 «Технология продуктов общественного питания» и магистров направления подготовки 260800.68 «Технология продукции и организация общественного питания» в Кабардино-Балкарском государственном аграрном университете.

Основные положения, выносимые на защиту: ресурсосберегающие технологии переработки плодов дикорастущей мушмулы, обеспечивающие высокую сохранность антиоксидантов; результаты исследования химического состава продуктов переработки плодов мушмулы и влияния их на хлебопекарные свойства пшеничной муки, реологические свойства теста, показатели качества сдобных булочных изделий и песочных полуфабрикатов; технологии и рецептуры сдобных булочных изделий и песочных полуфабрикатов с использованием продуктов переработки плодов мушмулы.

Достоверность результатов исследований подтверждается проведением экспериментов в многократной повторности с применением стандартных и высокоинформативных методов исследований, а также статистической обработкой данных при доверительной вероятности 0,95 с использованием компьютерных программ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на IV региональной научной конференции «Дни науки» (г.Пятигорск, 2003г.); на региональной научно-практической конференции «Использование пищевых добавок при производстве продуктов питания» (г.Пятигорск, 2004г.); на межрегиональной научно-практической конференции «Инновационные процессы в развитии сферы общественного питания» (г.Красноярск, 2011г.); на всероссийской научно-практической конференции «Регуляция продукционного процесса сельскохозяйственных растений»(г.Орел, 2006г.); на I всероссийской конференции молодых ученых «Наука и устойчивое развитие» (г.Нальчик,2007г.); на всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы потребительского рынка товаров и услуг» (г.Киров, 2011г.); на V юбилейной школе-конференции с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации» (г.Москва, 2007г.); на V международной научно-практической конференции «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства» (г.Челябинск,2007г.); на международной научно-практической конференции «Пищевая промышленность и агропромышленный комплекс: достижения, проблемы, перспективы» (г.Пенза,2007г.); на международной научно-практической конференции «Перспективные нано- и биотехнологии в производстве продуктов функционального назначения» (г.Краснодар, 2007г.); на IV международной научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания» (г.Челябинск, 2010г.); на международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности и общественном питании – основы повышения качества, конкурентоспособности и безопасности товаров» (г. Москва, 2013г.).

Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 23 печатных работы, в том числе пять статей в журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки РФ, получен патент РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 147 страницах и состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, библиографического списка и приложений, иллюстрирована 33 таблицами и 27 рисунками. Библиографический список включает 177 источников, в том числе 45 иностранных.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, определена цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе представлены результаты по систематизации и анализу имеющихся в научно-технической литературе сведений о пищевой ценности дикорастущего плодово-ягодного сырья, в том числе плодов мушмулы кавказской, и о перспективе использования плодово-ягодного сырья в производстве хлебобулочных и мучных кондитерских изделий.

Во втором разделе даны характеристика объектов и методов исследований, организация работы и схема проведения исследования.

Объектами исследования являлись свежие плоды мушмулы кавказской, произрастающей на территории КБР; порошки, полученные из целых плодов, мякоти с кожицей и косточек плодов мушмулы; мука пшеничная хлебопекарная высшего сорта; пробы дрожжевого теста с ПППМ и выпеченные из них сдобные булочные изделия; пробы песочного теста с ПППМ и выпеченные из них песочные полуфабрикаты.

При выполнении работы использовали общепринятые и специальные методы исследования свойств сырья, полуфабрикатов и готовых изделий: физические, химические, оптические (в том числе атомно-абсорбционной спектроскопии, фотометрические), хроматографические (бумажная, тонкослойная, колоночная, газожидкостная), биологические и органолептические.

Биофизические показатели сердечно-сосудистой системы организма человека (частота сердечных сокращений, пульсовые волны, функциональная сатурация крови кислородом и ее флуктуации) определяли в условиях in vivo на принтерном пульсоксиметре «Элокс-01 М2».

Маркетинговые исследования проводили методом социологического опроса жителей г.Нальчика.

Достоверность экспериментальных данных оценивали методом математической статистики с использованием компьютерной программы Statistica 6.0.

Структурная схема исследования представлена на рисунке 1.

В третьем разделе представлены результаты исследований и их обсуждение.

Маркетинговые исследования отношения потребителей к булочным

и мучным кондитерским изделиям, обогащенным растительными

ингредиентами

При создании обогащенных пищевых продуктов важное значение имеет изучение отношения потребителей к этой группе товаров.

В результате тестового опроса 527 жителей г. Нальчика выявлено, что наибольшим спросом пользуются сдобные булочные и мучные кондитерские изделия на основе песочного теста – печенье, пирожные, торты. При этом

Рисунок 1 – Схема проведения исследования

Рисунок 3 – Оценка потребительских предпочтений относительно выбора

обогащающих ингредиентов: 1–плодово-ягодные, 2–овощные, 3–минеральные

вещества и витамины, 4–белковые обогатители, 5–лекарственные растения

Маркетинговые исследования подтвердили целесообразность расширения ассортимента обогащенных булочных и мучных кондитерских изделий за счет использования натуральных растительных ингредиентов.

Товароведная оценка свежих плодов мушмулы кавказской

Собранные в стадии биологической зрелости плоды мушмулы имеют цвет от золотисто-коричневого до темно-коричневого, приятный выраженный аромат, сладковато-терпкий вкус, плотную, характерную для плодов съемной зрелости консистенцию. Форма плодов шаровидная, 1,8±0,1 см в диаметре; в мякоти содержится по пять крупных косточек. Масса 100 штук целых плодов составляет 600±20 г, мякоти с кожицей – 360±14 г, косточек – 240±9 г.

В составе плодов мушмулы обнаружено высокое содержание углеводов – 64,8% в пересчете на сухое вещество, в числе которых моносахариды (38,0%), сахароза (2,5%), крахмал (7,3%), клетчатка (12,7%), пектин (2,5%) и протопектин (1,8%). На долю белковых веществ, липидов, органических кислот и золы приходится 10,5, 2,9, 5,8 и 3,6 % соответственно.

Плоды мушмулы являются источником антиоксидантов: содержание витаминов С, Е, каротиноидов и Р-активных соединений составляет 76,1, 6,2, 8,6 и 3246 мг/100г соответственно.

При идентификации Р-активных соединений, выделенных из плодов мушмулы, установлено, что они представлены гидроксикоричными кислотами, флавонолами и флаванолами (рисунок 4).

В наибольшем количестве в плодах мушмулы накапливаются конденсированные катехины и проантоцианидины (54,8 и 34,7% от суммы полифенолов), которые характеризуются высокой Р-витаминной активностью.

Рисунок 4 – Массовая доля Р-активных соединений в свежих плодах мушмулы

Оценка безопасности свежих плодов мушмулы по содержанию токсичных веществ (свинец, кадмий, мышьяк, ртуть, ГХЦГ, ДДТ и его метаболиты) показала, что уровень их значительно ниже гигиенических регламентов, установленных СанПиН 2.3.2.1078-01.

Разработка технологий производства порошков из плодов, мякоти