Технологія отримання харчових волокон з виноградних вичавок та використання їх у харчовій промисловості



Рис. 3 - Вплив сортів винограду на співвідношення ПП/ПР

2.3 Технологія отримання харчових волокон з виноградних вичавок

На рис. 3 наведено принципову технологічну схему виділення харчових волокон з виноградних вичавок.

Вибір методів виділення харчових волокон визначається їхнім вмістом, щільністю упакування біополімерів клітинних стінок. Відомі методи виділення ХВ ґрунтуються або на видаленні з подрібненої рослинної тканини низькомолекулярних речовин (моносахаридів, глікозидів, алкалоїдів, мінеральних сполук), або на гідролізі та екстрагуванні супутнього крохмалю.

Залежно від виду сировини, що переробляється екстрагування проводять:

· водою під час нагрівання (так виділяють ХВ з вичавок і витерок цілого ряду овочів, фруктів, винограду, бурякового жому);

· розбавленими розчинами мінеральних кислот: сірчаної, хлоридної, фосфорної (так виділяють ХВ із вторинних продуктів перероблення зернових);

· лугами (так виділяють ХВ з висівок, мучиці, відходів перероблення овочів);

· солями сірчаної кислоти, пероксидами, детергентами (зі стебел злаків, плівки оболонки зерна, трави, деревини);

· обробленням амілолітичними (з крохмалевмісної сировини) чи протеолітичними ферментами (з білоквмісної сировини). (Технологія природних харчових сорбентів. Навчальний посібник / Л. О. Федоренченко, Г. О. Сімахіна. - К.: НУХТ, 2006.)

Гідроліз-екстрагування ПР із виноградних вичавок здійснюється 0,37%-вим водним розчином соляної кислоти при рН середовища 1,1; гідромодулі 1:5, температурі 70єС на протязі 4 годин. Виноградний пектин виділяють із екстракту осадженням етиловим спиртом з наступною спиртовою очисткою. Вихід пектину в залежності від умов виділення коливається від 4,15 до 7,0%. Суттєвий вплив на фізико-хімічні властивості виноградного пектину здійснюють, як і на інші види пектину, ґрунтовно-кліматичні умови і зона вирощування. Так, наприклад, чистота зразків пектину із сортів винограду, вирощених в Азербайджані, становить 88,0…97,5%, а в сортах із Криму - 75,0…85,7%, а в сортах із Молдови 48…80,1%. Зольність виноградного пектину не висока і становить в залежності від району 0,7…1,6%, 2,5…4,6% і 2,2…5,6% відповідно.

Однак, екстрагування пектину соляною кислотою призводить до зниження виходу ПР із виноградних вичавок. При гідролізі-екстрагуванні пектину 0,5%-вою щавлевою кислотою вихід його збільшується на 0,9…1,1%.

Нагрівання при температурах понад 100єС з розбавленими розчинами кислот призводить до деструкції крохмалю і часткового гідролізу полісахаридів геміцелюлоз. При відмиванні видаляються низькомолекулярні речовини, зокрема екологічно шкідливі. Виділені ХВ порівняно з вихідною сировиною мають збільшену поверхню, підвищену сорбційну здатність і достатній ступінь чистоти.

За умови використання детергентів (поверхнево-активних речовин) слід дотримуватися таких правил: використовувати їх у невеликих кількостях і при низьких температурах, тому що у жорсткіших умовах молекули ХВ розпадаються.

У разі використання ферментативних методів виділення ХВ найменше деструктуруються. Для виділення ХВ використовують б-амілази, глюкоамілази, амілоглюкозидази та їхні ферменти у кількостях 0,4…1,0 мг/л. (Технологія природних харчових сорбентів. Навчальний посібник / Л. О. Федоренченко, Г. О. Сімахіна. - К.: НУХТ, 2006.)

Порівняльна характеристика пектину із різних видів рослин показала, що драглетвірна здатність бавовняного і виноградного пектинів вище, ніж яблучного і мандаринового (табл.. 4).

Табл.. 4. Порівняльна характеристика різних видів пектину

Вид пектину	Полігалактуронова кислота,%	Зольність,%	Ступінь етерифікації,%	Міцність 1%-го стандартного драгля, кПа
Виноградний	80,2	1,4	65,8	82,8
Бавовняний	80,0	1,3	38,5	91,5
Яблучний	56,2	0,8	51,0	18,2
Мандариновий	45,7	0,9	55,0	20,2

Із таблиці видно, що якісні показники виноградного пектину відповідають вимогам харчової промисловості. З цього можна зробити висновок, що виноградні вичавки є перспективною пектиновмісною сировиною. (Производство пектина / Л.В. Донченко, Н.С. Карпович, Е.Г. Симхович и др. / Под ред. Н.С. Карповича. - Кишинев: Штиинца, 1993.)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис 4. Принципова технологічна схема отримання харчових волокон з виноградних вичавок

2.4 Вплив вмісту пектинових речовин винограду на його зберігання

Підтримання і покращення якості зібраного урожаю стає все більш актуальним і важливим завданням. Потреби ринку в наявності свіжих фруктів і овочів відмінної якості постійно зростає. Проблема збалансованого харчування людини сьогодні найбільш актуальна. Увагу потрібно приділяти зберіганню вітамінів та інших БАР в плодах і продуктах переробки, а також при довгостроковому їх зберіганні.

Виноград - дієтичний продукт, його вживають при виснаженні нервової системи, перевтомі, авітамінозі. В залежності від сорту 1 кг ягід винограду при правильному зберіганні може містити 150-250 и більше грамів цукру у вигляді глюкози та фруктози, від 0,5 до 1,4% органічних кислот (винної, яблучної та ін.); вітаміни А (каротин), В2 (рибофлавін), С (аскорбінова кислота), адермін і Р (цитрин), мінеральні речовини 0,3…1,5% (фосфору, калію, заліза, кальцію та ін.), білкових речовин від 0,1 до 0,9% пектинів 0,3…1,0% і більше. Зупинимось більш детально на вмістові пектину в ягодах винограду і його впливові на якість збереженої продукції. Пектин - це склеюючи речовина рослинного походження. Як речовина, пектин був відкритий більше 200 років назад. Найцінніша його властивість - здатність очищати живі організми від шкідливих речовин.

До важливих компонентів хімічного складу винограду потрібно віднести пектинові речовини. Вони являються справжніми полісахаридами, але на відміну від крохмалю, клітковини та ін. полісахаридів, до їх складу входять не цукри, а залишки галактуронової кислоти, котра являє собою продукт окислення глюкози.

Основним видом ПР у винограді є протопектин, але по мірі дозрівання винограду він під дією ферменту протопектинази переходить у розчинний у воді пектин. У процесі дозрівання протопектин розкладається і ягоди стають м'якшими. Кількість ПР збільшується від початку дозрівання до перезрівання. В сокові спілого винограду міститься невелика кількість пектину (до 3 г/дм³).

При зберіганні винограду продовжуються процеси гідролітичного розпаду складних ПР до більш простих сполук, які потім використовуються як енергетичний матеріал для дихання ягід. У зв'язку з цим загальна кількість пектинів у процесі зберігання винограду знижується.

На протязі декількох років у Всеросійському науково-дослідному інституті ім.. Я.І.Потапенко проводились досліди хімічного складу, в тому числі і ПР в ягодах столових сортів винограду, які закладались на довготривале зберігання.

Мета дослідів - показати взаємозв'язок між вмістом ПР в ягодах винограду і якості продукції. Для вивчення були взяті сорти і форми винограду для довготривалого зберігання у свіжому вигляді - Кишмиш новочеркаський, Стойбен, Альден, Вену, Ейнсет сідлі, Лідія, IV-7-2-6 в порівнянні з уже добре зарекомендованим у зберіганні сортом Молдова.

Для характеристики сорту з точки зору його лежкості, важливо мати уяву про активність ферментів, каталізуючих гідроліз речовин пектинового комплексу. Для технологічних властивостей - транспортування і лежкоздатності - необхідно знати, яку частину від загального вмісту ПР складає протопектин. Чим інтенсивніше переміщуються ПР із твердих частин м'якоті і шкірки в сік, тим слабша лежкість винограду: у найменш лежкого сорту Лідія ягоди до кінця досліду злегка зів'яли, а це завжди супроводжується інтенсивним переходом протопектину в розчинну форму (Табл..5). При перезріванні винограду під дією ферменту пектин естерази розчинний пектин гідролізується до вільної пектинової (полігалактуронової) кислоти і метилового спирту, який викликає потемніння ягід. Вміст пектину в ягодах винограду після збирання в кінці вересня коливається від 3,16 г/дм³ - сорт Молдова до 1,21 г/дм³- сорт Лідія, середній вміст його відмічено в межах 2 г/дм³. Виноград зберігався при температурі 0-1°С і відносній вологості повітря біля 85% на протязі трьох місяців в холодильній камері інституту, після чого були зроблені повторні аналізи і виноград переданий на дегустацію.

Як видно із табл. 5 і рис. 5 і 6, за час зберігання вміст ПР в ягодах винограду змінився.

Найбільше зменшення пектинів спостерігалось у сортів Молдова і Альден (0,4 и 0,8 г/дм³), але їх вміст у порівнянні з іншими сортами, залишився високим - 2,78 и 2,03 г/дм³ відповідно. Сорти Кишмиш новочеркаський, Ейнсет сідліс і Лідія мали найнижчий вміст ПР на початку, і не дивлячись на незначні втрати під час зберігання - від 0,12 до 0,2 г/дм³, вони мали найменший показник.

Низькі дегустаційні оцінки були у сортів Кишмиш новочеркаський, Ейнсет сіндліс і Лідія (див. табл.. 5.). В них спостерігалось всихання гребенів, сильне пом'якшення консистенції м'якоті, злегка уварений тон за смаком.

Очевидно, що на якість і смак винограду впливає велика кількість компонентів, але роль пектинів беззаперечна.

Отже, існує пряма залежність між вмістом ПР в ягодах і виходом товарного винограду після зберігання. Підвищений вміст ПР - одна із ознак хорошої лежкості винограду.

Табл. 5. Вплив вмісту ПР на якість зберігання продукції

Сорт	Пектинові речовини, г/дм3	Вихід товарного винограду,%	Дегустаційна оцінка після зберігання, бал
	До зберігання	Після зберігання	Зменшення
Молдова	3,16	2,76	0,4	95,8	7,5
Альден	2,83	2,03	0,8	95,5	7,4
Венус	2,65	2,54	0,11	93,4	7,6
Стойбен	2,15	2,0	0,15	94,1	7,4
IV-7-5-2	2,0	1,69	0,31	92,4	7,5
Кишмиш новочеркаський	1,55	1,43	0,12	89,7	6.4
Ейнсет сідліс	1,81	1,64	0,17	88,2	6,4
Лідія	1,21	1,01	0,2	85,4	5,4



Рис. 5. Вміст ПР у винограді до і після зберігання

Рис. 6. Вихід товарного винограду

2.5 Використання пектину у харчовій промисловості

В харчовій промисловості використовуються основні властивості пектину - утворювати драглі та збагачувати продукти й напої пектиновими добавками, що мають лікувально-профілактичне призначення. Пектин застосовується для виготовлення кондитерських виробів пастило-мармеладної групи (зефір, желейний мармелад) і цукерок (желейні та фруктово-желейні), які користуються великим попитом населення. На відміну від інших драгле утворювачів ПР утворюють драглі у водних розчинах тільки в присутності цукру й кислоти. Кількість цукру, необхідного для драгле утворення, змінюється залежно від кількості та фізико-хімічних властивостей пектину, який є основним матеріалом для побудови скелета драглів. Міцні драглі можна одержати в присутності слабких кислот, таких як винна, лимонна при рН 3…3,2.

Маси для желейного мармеладу готують і процесі варіння пектино-цукрового розчину, потім за рецептурою додають патоку, харчові кислоти, фруктово-ягідні добавки, ароматичні речовини та натуральні барвники. Добавка патоки (до 50% до маси цукру)попереджує помутніння желейного мармеладу в результаті оцукрювання.

Втрати пектину на виробництво желейних заготовок можна скоротити на 10…15%, якщо використати тонко дисперсний пектин із розмірами частинок 50…150 мкм. Такий пектин можна одержати подрібненням його на дезінтеграторі.

Важливим технологічним аспектом проведення процесу драглеутворення є добавки буферної солі й кислоти, за допомогою яких регулюється значення рН і тим самим оптимізується інверсія цукру в процесі варіння. Рекомендоване значення рН у межах 3,0…3,2 у кінцевому продукті регулюється відповідною дозою кислоти. Важливими операціями у процесі варіння маси є правильний вибір типу пектину, його доза, підготовка пектинових розчинів, порядок технологічних операцій, контроль рН і сухі речовини (СР).

Для виробництва желейних кондитерських виробів різного асортименту витрати пектину коливаються від 1 кг цитрусового до 26 кг бурякового на 1 тону готової продукції.

Мармелад желейний на пектині виробляють уварювання водного розчину пектину з цукром з добавленням кислоти, фруктово-ягідного пюре, соків, патоки, водного розчину хлористого кальцію (у разі використання бурякового пектину, ароматизуючи і барвних речовин).

Для утворення достатньо міцних драглів желейного мармеладу в рецептуру повинні входити,%: пектин - 1,0…1,5, цукор - 50…65 та патока - 20…25 як антикристалізатор і згущувач.

Виробництво мармеладу складається з таких операцій: підготовка сировини; уварювання пектино-цукрового сиропу; обробка пектину цукрового сиропу; обробка пектино-цукрового сиропу; розлив желейної маси; формування драгле утворення мармеладу і виймання із форм; вистоювання мармеладу; обсипання його цукром-піском; сушіння й охолодження; укладання і пакування.

Приготування фруктово-желейних мас для цукерок на пектині проводять із використанням яблучного, абрикосового, виноградного та інших пюре, які мають слабку здатність утворювати желе, або фруктово-ягідних підварок.

Технологія зефіру на пектині включає такі операції: приготування пюре, збагаченого пектином; збивання пектинової суміші з цукром-піском і білком; приготування цукрово-патокового сиропу; змішування фруктово-цукрової маси з гарячим цукрово-патоковим сиропом з додаванням у кінці перемішування кислоти, ароматичних і смакових речовин; вистоювання; опудрювання, укладання і пакування.

На московській кондитерській фабриці «ударник» розроблено і впроваджено у виробництво принципово нову технологію зефіру, яка дає можливість одержати зефірну масу з високим вмістом СР і виключити процеси сушіння і вистоювання. В результаті технологічний цикл виготовлення зефіру скорочується до 60…70 хв. проти 10…24 год. за традиційною класичною технологією.

Донченко Л.В. разом із співробітниками розробили нову технологію зефірної маси, яка передбачає використання як стабілізатора піноподібної структури яблучного пектинового концентрованого екстракту з вмістом пектину 2,5…3%

У консервній промисловості пектин застосовують у виробництві желейних продуктів (желе, конфітюри, джеми, повидла), а також у виробництві продуктів лікувально-профілактичного призначення (пюре, киселі, соки, різні напої, овочеві та м'ясні консерви).

Для одержання продуктів із желейною структурою важливими технологічними факторами, від яких залежить драгле утворення і структурно-механічні властивості одержуваних виробів, є тип пектину, його дозування, вид фруктів, вміст СР у продукті, вміст кальцію в плодах і воді, рН, температура і тривалість наповнення.

Витрати пектину залежать від необхідної консистенції продукту. У консервовані джеми, конфітюри, желе, тобто в м'які драглі з вмістом 65…70% СР, пектин додають і кількості 0,2…0,4% до маси готового продукту.

Консервовану продукцію з пектином варять у вакуум-апаратах безперервної дії, тому що варіння під вакуумом дає можливість зберегти аромат і смак продукту, БАР, знизити деструкцію молекул пектину, що зменшує його витрати на 5…10%. Крім того, полегшується проникнення цукру в середину плодів, а це покращує їх зовнішній вигляд. Леткі ароматичні сполуки рекомендується вловлювати і повертати в готовий продукт.

Для підвищення якості хлібобулочних виробів у всіх країнах світу застосовують різні види поліпшувачів, що впливають на компоненти тіста і забезпечують одержання високоякісної продукції. Як поліпшувачі широко застосовуються поверхнево активні речовини, що дають змогу інтенсифікувати процес виробництва хліба, покращити якість хлібобулочних виробів і зберегти їх свіжість.

У хлібопекарській промисловості нині все більше застосовують такі аніоноактивні речовини, як пектин і його похідні. При цьому ПР повинні надавати хлібобулочним виробам такі властивості, як в'язкість, здатність до набухання та утворювати гель, регулювати кристалоутворення, підвищувати водопоглинальну та емульгувальну властивості пектину. Добавка пектину в тісто впливає на біологічні, колоїдні ті мікробіологічні процеси виготовлення хлібобулочних виробів. З внесенням у тісто пектинів підвищується його початкова кислотність, знижується рН. Процес бродіння в тісті проходить активніше. Крім того, вміст пектину в готовому хлібі зменшується порівняно з початковою кількістю внесеного пектину в тісто. Це пояснюється тим, що у процесі бродіння тіста проходить дезагрегація біополімеру, яка супроводжується утворенням моноцукри дів, що сприяють процесу бродіння.

При виготовленні хліба традиційним способом з добавкою 0,1 - 0,5% пектину до маси муки якість готових виробів покращується за такими показниками, як об'ємний вихід, пористість і еластичність м'якушки, формостійкість.

Пектин позитивно впливає на збереження свіжості готових хлібобулочних виробів. З внесення пектину і пектинового екстракту в тісто термін зберігання свіжості хліба збільшується на 24 год. А головне те, що добавка пектину в хлібобулочні вироби не тільки покращує якість готових продуктів, але й надає їм лікувально-профілактичних властивостей.

Вчені НУХТ розробили рецептуру й технологію нового сорту хліба, куди входить борошно, дріжджі, цукор, рослинна олія і 2% бурякового пектину. Вживаючи 300 г на добу такого хліба, людина одержує 4 г пектину - добову профілактичну дозу.

Водо- і комплексоутримувальна здатність та емульгувальна властивість ПР зумовлюють їх широке застосування у виробництві молочних, м'ясних і рибних продуктів.

ПР використовуються також як стабілізатори у виробництві йогуртів, майонезу, маргарину, вершкового масла та інших продуктів, а також у виробництві молочних напоїв з метою стабілізації і підвищення їх біологічної цінності. Фахівцями науково-виробничої асоціації «Пектин» розроблено нові види й технологію молочних пектиновмісних продуктів на основі згущеного молока, пахти і молочної сироватки.

Використання молочної сировини - незбираного і знежиреного молока, пахти і сироватки - разом з пектиновими концентратами дає змогу не тільки раціонально використати всі складові частини молока, але й одержати біологічно повноцінні пектиновмісні молочні продукти з відмінними органолептичними показниками, що дає повну можливість вирішити проблему розширення асортименту продуктів на молочній основі.

Ефективність блокування проникнення радіонуклідів в організм і декорпорація пектиновими речовинами зумовили їх застосування у виробництві ковбасних виробів.

Добавлення пектину в ковбасні вироби не тільки підвищує їх біологічну цінність, але і покращує якісні показники. Крім того, в ковбасних виробах із пектином різко знижується кількість сторонніх мікроорганізмів.

Не менш ефективним є застосування пектину у виробництві рибних продуктів. Добавлення пектину в концентрації 0,5...0,9% не тільки покращує якісні показники рибного суфле, але і підвищує його біологічну цінність. (Домарецький В.А., Остапчук М.В., Українець А.І. Технологія харчових продуктів: Підручник / За ред.. д-ра техн.. наук, проф. А.І.Українця. - К.: НУХТ, 2003.)

Розділ 3

3.1 Використання інноваційних технологій у виробництві харчових волокон

Результати впливу людини на природу за останні 100 років за своєю інтенсивністю і багатоманітністю перевищили результати такого впливу за тисячоліття колишньої історії. Починаючи з 50-х років ХХ століття однією із найважливіших проблем існування людини стало завдання зниження забрудненості середовища її проживання та її організму екологічно шкідливими сполуками.

Забруднення довкілля та внутрішнього середовища людини різноманітні. Один із видів забруднень - радіаційні та радіоактивні викиди в атмосферу. Радіаційне забруднення викликається дією іонізуючих випромінень, а радіоактивне - пов'язано з перевищенням природного рівня вмісту радіоактивних сполук у середовищі.

Число екологічно шкідливих сполук, що насичують атмосферу, водні ресурси, ґрунти, харчові продукти постійно збільшуються, а масштаби їх використання зростають. Тому надзвичайно актуальним є вирішення проблем зниження впливу таких сполук на організм людини.

З цієї точки зору особливої уваги заслуговують нові технології виробництва екологічно чистої їжі та вдосконалення технологій її отримання. Одним із компонентів такої їжі є харчові волокна рослинного походження. Численні результати вивчення їх біологічної дії свідчать про те, що ХВ в організмі людини діють як ентеросорбенти, що покращують діяльність ШКТ, знижують надходження до внутрішнього середовища організму різноманітних ксенобіотиків і виявляють широкий спектр профілактичного та оздоровчого впливу, в тому числі радіопротекторного.

Науковці передових зарубіжних країн та України проводять високо масштабні дослідження із розроблення нових способів вилучення ХВ як із традиційної, так і не традиційної для харчової промисловості сировини (вичавки плодово-ягідної сировини, морепродукти, шроти олійних культур тощо) і постійно розширюють сфери їх використання при виробництві оздоровчих харчових продуктів.

ХВ рослин є потужним та ефективним засобом очищення організму людини від радіонуклідів, важких металів, продуктів метаболізму та інших ксенобіотиків.

Разом з тим тривалість використання ХВ як ентеросорбента досить обмежена (менше 1 місяця), оскільки не маючи селективної здатності до поглинання лише шкідливих сполук, компоненти клітковини з однаковою силою поглинають і необхідні організмові людини мінеральні елементи, призводячи до його де мінералізації і завдаючи йому непоправної шкоди.

Реальним варіантом розв'язання цієї суперечності є розроблення нових видів ХВ, збагаченої комплексом БАР, в тому числі мінеральних елементів, що дають можливість поповнювати організм людини необхідними компонентами, навіть якщо частка їх сорбуватиметься компонентами ХВ.

Такий інноваційний прийом дозволяє максимально використати сорбційну властивості клітковини без небажаних побічних ефектів.

Поєднання в одній композиції ХВ злакових і насіннєвих культур, а також плодів та овочів забезпечує отримання готових продуктів з достатнім вмістом ПР, геміцелюлози, лігніну та широкого спектру БАР плодів, ягід і овочів.

Світовий та вітчизняний досвід показує, що максимального збереження БАР рослинних матеріалів при отриманні готових біодобавок вдається досягти лише за умови низькотемпературного зневоднення вихідних матеріалів. В якості холодоагентів можуть служити рідкий азот, двоокис вуглецю та інші сполуки.

Для підвищення біозасвоюваності компонентів створених композицій ХВ : БАР плодоовочевих культур рекомендовано використовувати їх подрібнення в апаратах спеціальної конструкції - дезінтеграторах-активаторах, завдяки особливостям будови яких удається при подрібненні досягти подвійного ефекту - диспергування до розміру часток 40…80 мкм та активування, що проявляється у значному зростанні ефекту біодоступності та засвоюваності компонентів отриманих композицій.

Метою досліджень стало з'ясування можливостей цілеспрямованої зміни хімічного складу ХВ в напрямі збільшення водорозчинної частки складових: моноцукрів та легкогідролізованих полісахаридів.

Для досягнення цієї мети використано дезінтегроване обладнання, яке дає можливість реалізувати механічні та хімічні методи оброблення сировини і отримати продукт із заздалегідь передбаченими властивостями, необхідною дисперсністю ті структурою.

Механохімія вивчає зміни фізичних та хімічних властивостей речовини, що відбуваються при дії на них механічних сил у процесах подрібнення, пресування, ультразвукового та кріогенного оброблення тощо.

Використання методів механохімії дає можливість цілеспрямовано впливати на структуру та хімічний склад будь-яких рослинних матеріалів, що експериментально доведено при дезінтеграторному диспергуванні композицій ХВ.

Диспергування твердих тіл і їх активування є складним процесом, який включає багато взаємопов'язаних і взаємозалежних явищ. Він активно досліджується і широко обговорюється в сучасній науковій літературі, проте особливого значення для подрібнення рослинних матеріалів досі не набув.

Для досягнення вищого ступеня деструкції полімерів з більшим виходом легко гідролізованих сполук необхідно використовувати досить інтенсивні механічні впливи (вібраційні, імпульсні тощо).

Результати досліджень свідчать про високу ефективність використання в інноваційних технологіях отримання нового покоління харчових продуктів дезінтеграторів-активаторів.

Конструктивні особливості дезінтегратора полягають у тому, що на шляху від центру роторів до їх периферії частки оброблюваного матеріалу протягом тисячних часток секунди багатократно піддаються прискоренню і гальмуванню, що дає можливість говорити про імпульсний режим оброблення матеріалів, їх високодисперсного подрібнення та механоактивування. (Г.О. Сімахіна, А.І. Українець. Інноваційні технології та продукти. Оздоровче харчування: Навчальний посібник. - К: НУХТ, 2010.)

3.2 Біологічна цінність харчових волокон, лікувально-профілактичні продукти на основі пектину

Згідно з новою розробленою теорією адекватного харчування, баластні речовини (ХВ) є еволюційно важливим компонентом харчових продуктів, необхідним для нормального функціонування ШКТ.

Найбільшим класом у складі ХВ є полісахариди. Їх можна розділити на не перетравлювані та перетравлювані. До першого відносять харчову (дієтичну) клітковину (ХК), єдиним не полісахаридним компонентом якої є лігнін. До другого відносять крохмаль, пектин і, меншою мірою, глікоген м'яса і печінки.

ХК - це речовини, які формують стінки клітин рослин. До їх складу входять целюлоза, геміцелюлози, лігнін, протопектин, камеді тощо.

Целюлоза складає в ХК приблизно 1/3. її вміст в рослинній їжі близько 1%, але вона значною мірою структурує їжу. Целюлоза практично не перетравлюється в кишечнику. Її засвоюваність залежить від походження, вмісту в харчовому раціоні, характеру попереднього оброблення і складає 6…23%.

Целюлоза в харчо травному тракті людини стимулює діяльність кишечнику, посилює його перистальтику, нормалізує діяльність мікрофлори, сорбує стерини, допомагає видаленню шкідливого холестерину.

Полісахариди геміцелюлоз формують різні рослинні організми: злакові і дерев'янисті рослини, овочі, фрукти, ягоди і трави. Вони утворюють стінки клітин мікроорганізмів; їх вміст залежно від виду сировини, може досягати 38…39% (плівки вівса, кукурудзяні стержні), 18…19% (деревина ялини).

Геміцелюлози відіграють важливу роль в харчуванні людини. Вони на 69…95% перетравлюються в стравоході і кишечнику, є джерелом енергії, впливають на ліпідний обмін, грають роль ентеросорбентів, знижують вміст холестерину, сорбують шкідливу мікрофлору і солі важких металів. В світовій практиці маннани і галактани використовують в якості харчових добавок.

ПР - це похідні полігалактуронової кислоти. Вони входять до складу стінок клітин і міжклітинних утворень. В клітинах пектинові речовини асоційовані з целюлозою, геміцелюлозами і лігніном.

Лігнін - це високомолекулярна сполука ароматичної природи нерегулярної будови. Він побудований з частково метильованих похідних фенілпропану, який містить різну кількість гідроксильних, карбонільних і фенольних груп і формує значну частину ХК. Вміст лігніну в сировині визначається ботанічною приналежністю рослин.

Камедь, гумі, слизи, рослинний клей і полісахаридні ізоляти майже не відрізняються за своєю структурою, виключаючи процеси утворення пластівці і гранул.

ХК - це складний комплекс біополімерів (полісахариди, лігнін) лінійної та розгалуженої структури зі значною молекулярною масою. Присутність первинних і вторинних гідроксильних груп (целюлози, ГМЦ), фенольних (лігнін), карбоксильних (ГМЦ, ПР), зумовлює міжмолекулярну взаємодію (водневі зв'язки) різної густини, здатність сорбувати воду та інші полярні молекули й іони. Тому для ХК характерна водоутримуюча здатність, іонообмінні та інші особливості. ХК взаємодіє з білками, ферментами, гормонами, продуктами розкладу вуглеводів, пептидами, жирними та іншими кислотами в процесі травлення в ШКТ людини.

Іонообмінні властивості ХВ. Наявність в ХК карбоксильних груп, геміцелюлоз і ПР, карбоксильних і змінних груп білка, фенольних гідроксилів лігніну і визначають їх здатність зв'язувати в більшій мірі катіони, а в меншій мірі аніони, впливаючи тим самим на мінеральний обмін в ШКТ. Під їхньою дією змінюється всмоктування таких металів як кальцій, цинк, залізо, мідь, а також полярних органічних речовин: фенол, карбамід.

На процес зв'язування значно вливає розмір частинок сировини, значення рН середовища, температура, час контакту. Катіонообмінна здатність ХК овочів коливається в діапазоні 1,0…2,4 мкг/г.

Сорбційна здатність ХВ. Результати оцінки сорбційних властивостей ХК, яка була виділена з різних видів рослинної сировини, показали її здатність зв'язувати іони свинцю, кадмію і інших важких металів, а також нітрати і нітрити.

Основним сорбуючим компонентом ХК є лігнін. Комплекс геміцелюлози з целюлозою теж має хороший сорбційний ефект.

Узагальнена оцінка сорбційної здатності ХК за метиленовою синню показала, що за кількість сорбованої речовини ХК рослин еквівалентна активованому вугіллю. Враховуючи, що сорбція метиленової сині корелює з сорбцією патогенних мікроорганізмів і знаючи недоліки активованого вугілля стає зрозумілою перспективність використання ХК в якості ентеросорбента в лікувальній практиці.

Сорбційну здатність ХК залежить від природних джерел її отримання. Сорбція свинцю з його розчинів концентрацією 0,01 моль/л показала такий порядок активності: ХК виноградних вичавок > ХК буряків > ХВ люцерни > ХВ конюшини.

Помічено, що сорбційну здатність ХК залежить також від величини рН розчину. Велике значення має здатність ХК сорбувати і виводити з організму жовчні кислоти, змінюючи тим самим вміст холестерину в крові. М.С.Дудкін виявив здатність адсорбувати паличкові грамнегативні бактерії і грампозитивні коки харчовими волокнами, які були виділені з різної сировини.

Радіопротекторні властивості ХК. У зв'язку з екологічною катастрофою на ЧАЕС виникла необхідність шукати шляхи для очищення людського організму від радіонуклідів, а також розробити способи попередження можливого їх потрапляння до організму.

Дослідження показали, що на вилучення з організму ізотопу Sr⁸⁵ найбільший ефект справляє ХК люцерни та шкірки лимону, на вилучення Sr⁸⁵ вони не ніякої дії не справляють. На зв'язування радіоізотопів Sr⁸⁵ і Cs¹³⁷ позитивний результат дали ХК з буряка і вичавок виноградних кісточок: так в кінці експерименту кількість Sr⁸⁵ зменшилась на 24…36%, а Cs¹³⁷ на 17…18%.

Таким чином, ХК зменшує концентрацію шкідливого холестерину, знижуючи ризик серцево-судинних захворювань, є показаною при ожирінні, зменшує залежність від інсуліну при діабеті.

У медичній практиці накопичено безліч матеріалів, які підтверджують необхідність вживання продуктів, збагачених ХК.

При недостатньому надходженні ХК виникають порушення функції травлення та захворювання органів харчотравного каналу. Найбільше при дефіциті ХК страждає товстий кишечник. В ньому виникають такі захворювання як девертикульоз, хронічні закрепи, коліт, рак товстого кишечнику та прямої кишки.

Експериментально встановлено, що пшеничні висівки, пектин, целюлоза, лігніни запобігають виникненню хімічно індукованих пухлин, а вживання значної кількості рослинної їжі, яка містить аскорбінову кислоту, каротиноїди, токофероли, феноли, індоли, стероїди, солі селену, пригнічують їх розвиток.

Присутність в раціоні харчування ХК сприяє нормалізації водно-сольового балансу в організмі, що є дуже важливим при гіпертонічній хворобі, знижує рівень глюкози в сироватці крові хворих на діабет, затримує розвиток атеросклерозу, знімає біль у серці при напруженні, підвищує стійкість організму до навантажень.

Вживання ХК сприяє активізації ліпопротеїнази, внаслідок чого у крові знижується кількість ліпопротеїнів низької щільності, що є дуже важливим для хворих на цукровий діабет, ішемічну хворобу серця та осіб з надмірною вагою тіла.

Сполуки ХК, які мають сорбційну властивості, показані при цирозі печінки, хронічній недостатності нирок, а лігнін при раку молочної залози. (Г.О. Сімахіна, А.І. Українець. Інноваційні технології та продукти. Оздоровче харчування: Навчальний посібник. - К: НУХТ, 2010.)

Форми використання пектину в лікувально-профілактичному харчуванні можуть бути найрізноманітніші. Пектин можна використовувати при приготуванні страв безпосередньо перед їх вживанням. Цілеспрямовано вводити пектин у треті страви: напої, соки, желе, муси, кисломолочні продукти.

Зручною формою застосування пектинів є використання пектиновмісних харчових продуктів, готових до споживання. Їх перевагою є здатність довготривалого зберігання, легкість нормування і використання. На основі пектинів розроблені технології виробництва різних груп виробів: консервних, хлібобулочних, кондитерських лікувально-профілактичного призначення.

Консервною промисловістю виробляється:

· Пюре фруктове з пектином (яблучно-вишневе, айвове) - однорідна тонкоподрібнена слабо желатинова маса без плодоніжок, насіння, кісточок і шкірки. Смак, запах і колір - притаманні плодам із яких виготовлені консерви. Кількість пектину (в перерахунку на пектат кальцію) - 2%.

· Джем яблучний з пектином виробляють з різних плодів з вмістом СР 55%, пектину - 2,5%

· Киселі з пектином (із черешні і вишні) виготовляють із свіжих чи заморожених плодів, залитих цукровим сиропом, з додаванням яблучним високометоксильованого пектину, лимонної кислоти. Вміст пектину не менше 2%.

· Сироп пектиновий для безалкогольних напоїв - складається з бурякового пектину, натурального яблучного соку або води, цукру, ферментного препарату «Аваморин ППК». Сироп містить 38% СР, пектину в перерахунку на пектат кальцію - 5,0%.

· Кисіль яблучний натуральний на пектині для дитячого харчування містить яблучний концентрований сік, буряковий пектин, цукор-пісок і картопляний крохмаль. У 200 грамах готового киселю міститься 3,9 г пектину, калорійність 100 ккал.

· Пектин добавляють також в м'ясні консерви. Для старших дітей, котрі страждають гіпсохромною анемією, розроблені м'ясні консерви із м'яса курчат з включення білка сироватки, пектину і вітаміну С. Спільне використання пектину і аскорбінової кислоти позитивно впливає на засвоєння заліза організмом дитини.

Лікувально-профілактичне призначення мають кондитерські вироби мармеладної групи. Мармелад «Краснодарський» виготовляють на основі бурякового пектину. Витрати пектину становлять 26 кг на тону. Мармелад «Сонячний» виробляють на буряковому пектині з додаванням порошку з цільних яблук. В 100 грамах мармеладу міститься пектину 1,3 г, сорбіту 55%, кислоти 24%. Мармелад «Особливий» містить цитрусовий пектин і яблучний порошок збагачений низькометоксильованим пектином. В 100 грамах продукту міститься 1,2г пектину.

Розроблені хлібобулочні вироби з пектином. «Хліб з пектином» містить 2% пектину, «Хлібець спеціальний» виготовлений з додавання 10%-го яблучного порошку, збагаченого низькометоксильованим пектином. Один хлібець масою 270 грам містить 3…3,5 г пектину.

Потреба в пектині при виготовленні виробів лікувально-профілактичного призначення задовольняється не більше ніж на 10%, що не дозволяє забезпечити достатньо широкий асортимент і їх кількість для задоволення зростаючої потреби в цих продуктах. В зв'язку з цим перспективним є використання в цих цілях напівфабрикатів виробництва пектину - пектинового екстракту рідкого і сухого, отриманого за технологіями, розробленими асоціацією «Пектин».

З використанням цих пектинопродуктів розроблені нові види хлібобулочних, макаронних, кондитерських, консервних виробів і безалкогольних напоїв.

В промисловості оснований випуск желе і напоїв на основі яблучного пектинового екстракту. «Желейний яблучний десерт» містить 1,5…2,0 г пектину в 100 грамах продукту.

Перераховані продукти виробляються промисловістю, рекомендовані або мають перспективи для включення в раціон харчування людей, які контактують з радіоактивними і іншими шкідливими важкими металами, а також лікувально-профілактичного харчування хворих ШКТ, страждаючих порушенням ліпідного і вуглеводного обмінів. (Донченко Л. В. Технология пектина и пектинопродуктов / Л. В. Донченко. - М. : ДеЛи, 2000)

Великою популярністю у населення користуються вітчизняні безалкогольні напої, які мають лікувально-профілактичне призначення. Харчова і біологічна цінність зумовлена вмістом у них глюкози, фруктози, мінеральних речовин, вітамінів, білків, ферментів та інших БАР, що утворюються в процесі виробництва або вносяться з первинною сировиною.

Розроблення рецептури і технології безалкогольних напоїв лікувально-профілактичного призначення є надзвичайно актуальною проблемою в зв'язку з погіршенням екологічної обстановки, збільшенням кількості осіб, які страждають хронічними захворюваннями або зайняті на виробництві і в сільському господарстві зі шкідливими умовами праці.

Нині в асортименті безалкогольних напоїв лікувально-профілактичної дії все більшого значення надають напоям, збагачених ПР, які справляють на організм людини велику ефективну фізіологічну дію. Всього в Україні і в Росії розроблено близько 100 рецептур і технологій безалкогольних напоїв, збагачених ПР. невеликий асортимент лікувально-профілактичних пектиновмісних напоїв, які виробляють в наш час, пояснюється дефіцитом пектину в харчовій промисловості. Розширення виробництва таких напоїв буде вирішено лише тоді, коли буде освоєна технологія пектинового екстракту, розроблена фахівцями асоціації «Пектин». (Домарецький В.А., Остапчук М.В., Українець А.І. Технологія харчових продуктів: Підручник / За ред.. д-ра техн.. наук, проф. А.І.Українця. - К.: НУХТ, 2003.)

3.3 Використання харчових волокон у спеціальних лікувальних препаратах

Целюлоза - це основна складова частина клітинних стінок рослин, найпоширеніший у природі біополімер. Ефективною добавкою до їжі є мікрокристалічна целюлоза (МКЦ) - не волокниста порошкоподібна модифікація природної целюлози (виробляється в Японії і США). Вона знижує калорійність їжі, є згущувачем і диспергатором, а також сприяє подовженню термінів зберігання їжі.

Геміцелюлоза - це група полісахаридів, до якої входять арабінами, ксилани, галактани і манани. А.В. Чемакіна зі співробітниками виділила новий концентрах ХВ - арабіногалактан (АГ) з тирси деревини модрини. Він належить до водорозчинної фракції геміцелюлоз. Арабіногалактан повільно розчиняється у воді кімнатної температури, водопоглинальна здатність його - 98%, жирозвязувальна - 85%. Здатність арабіногалактану зв'язувати жир і утримувати воду, поряд з іншими корисними властивостями, визначає його терапевтичну дію на ШКТ людини й відкриває перспективу використання його у дієтичному харчуванні.

ПР - це полімери галактуронової кислоти з пентозними й гесозними боковими ланцюгами. Препарати на основі пектину - полісорбовіти, перешкоджають процесам пер оксидації мембранних ліпідів клітин печінки, мають виражений фармакологічний ефект під час лікування гепатобіліарної системи й ШКТ (гепатити, жовчнокам'яна хвороба, виразкова хвороба, хронічний гастрит). На основі низькоетерифікованого пектину створено препарати Полісорбовіт-50 і Полісорбовіт-95, що розроблені кафедрою фармакології Владивостоцького державного медичного інституту і НВО «Востокфарм».

Лігніни за поширенням серед органічних речовин посідають друге місце після целюлози. Лігніни ніколи не трапляються в природі без полісахаридів (геміцелюлоз), але є полісахариди без лігнінів. У медицині використовують лігнін, який є продуктом високотемпературного варіння дерев'яної тріски, кукурудзяних стрижнів чи соняшникового лушпиння з розбавленим розчином сірчаної кислоти і подальшого оброблення отриманого продукту. До складу лікувального лігніну (препарати поліфепан, білігнін, карболен тощо) входить в основному лігнін і супутні йому целюлоза, геміцелюлози, мінеральні елементи і деякі інші речовини в невеликих кількостях. Застосовують ці препарати під час гострих і хронічних захворювань ШКТ інфекційного й неінфекційного походження, при диспепсичних розладах, токсикогенних і післяопераційних перезах кишечнику, гострих запальних захворюваннях, що супроводжуються інтоксикацією, гострою і хронічною нирковою недостатністю, алергодерматозами, що пов'язані з харчовою алергією, атеросклерозом.

ХВ, що сформовані в основному з лігніну, целюлози, геміцелюлоз, використовують під час захворювання на рак прямої кишки, цукровий діабет, коронарну хворобу серця, ожиріння. Ними виліковують також коліти, холецистити, геморої. (Технологія природних харчових сорбентів. Навчальний посібник / Л. О. Федоренченко, Г. О. Сімахіна. - К.: НУХТ, 2006.)

Висновки

Теорія збалансованого харчування відіграла важливу роль у розвитку харчової промисловості. На її основі було створено ряд нових харчових продуктів та розроблено харчові раціони для різних вікових і професійних категорій населення з урахуванням специфіки їх проживання.

Разом з тим видатні відкриття другої половини ХХ століття зумовили необхідність перегляду основних положень теорії збалансованого харчування, особливо, стосовно так званих баластних речовин як компонентів харчових продуктів. В результаті було сформульовано теорію адекватного харчування, згідно з якою баластні речовини (ХВ) є еволюційно важливим компонентом харчових продуктів, необхідним для нормальної життєдіяльності організму людини.

На сьогодні розшифровано склад ХВ і встановлено, що вони включають перетравлювані та не перетравлювані полісахариди. До не перетравлюваних відносять ХК (целюлоза, лігнін, ГМЦ, ПР, камеді, гумі, слизи).

Завдяки сорбційним властивостям ХК із рослинних матеріалів зв'язує іони свинцю, кадмію, інших важких металів, радіонуклідів, нітратів та нітритів. Це дає можливість виводити зазначені токсиканти з організму людини, а також справляти радіопротекторну дію.

Вченими України виявлено високі сорбційну властивості природних мінералів стосовно токсичних багатовалентних металів, що дає можливість рекомендувати їх для використання в умовах дефіциту ХВ у раціоні населення України.

На сьогодні розроблено ряд ефективних та економічно вигідних технологій отримання ХВ з нетрадиційної сировини. Це, передусім, технологія отримання ХВ з виноградних вичавок, з відходів цитрусових, з деревини, трав, зеленої маси плодоовочевих культур.

Список використаної літератури

1. Домарецький В.А., Остапчук М.В., Українець А.І. Технологія харчових продуктів: Підручник / За ред.. д-ра техн.. наук, проф. А.І.Українця. - К.: НУХТ, 2003.

2. Донченко Л. В. Технология пектина и пектинопродуктов / Л. В. Донченко. - М. : ДеЛи, 2000.

3. Технологія оздоровчих харчових продуктів / Українець А. І., Сімахіна Г. О. - К.: НУХТ, 2009.

4. Технологія природних харчових сорбентів. Навчальний посібник / Л. О. Федоренченко, Г. О. Сімахіна. - К.: НУХТ, 2006.

5. Влащик, Л. Г. Разработка технологии пектинопродуктов с высокими качественными показателями: дис.…канд. техн. наук / Л. Г. Влащик; КубГТУ. - Краснодар, 2003.

6. Пономарев, А. Ф. Технология переработки винограда / А. Ф. Пономарев, К. В. Смирнов. - М. : Изд-во МСХА, 1997.

7. Косюра, В. Т. Основы виноделия / В. Т. Косюра, Л. В. Донченко, В. Д. Надыкта. М. : ДеЛи принт, 2004.

8. Производство пектина / Л.В. Донченко, Н.С. Карпович, Е.Г. Симхович и др. / Под ред. Н.С. Карповича. - Кишинев: Штиинца, 1993.

9. Г.О. Сімахіна, А.І. Українець. Інноваційні технології та продукти. Оздоровче харчування: Навчальний посібник. - К: НУХТ, 2010.

Размещено на Allbest.ru