Разработка технологии получения гидратопектинов из плодов дикорастущих культур и их применени (стр. 2 из 4)

1.7 Публикации. Основные теоретические и экспериментальные результаты диссертации изложены в 18 печатных работах, в том числе 1 монография, 1 статья в реферируемом журнале, 5 патентов РФ на изобретение.

1.8 Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора литературы, методической части, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложения.

Основная часть работы изложена на 124 страницах печатного текста, содержит 31 таблицу, 23 рисунка. Список использованной литературы включает 136 наименований.

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Объекты, схема и методы исследования. Основными объектами исследований были: плоды дикорастущих культур (боярышник, шиповник, облепиха, унаби, хеномелес), гидратопектины, мука пшеничная общего назначения М 75-23 (ГОСТ Р 52189-2003), хлеб содержащий гидратопектины. Исследования проводили по структурной схеме (рисунок 1).

При определении основных показателей качества сырья, гидратопектинов, полуфабрикатов и готовых хлебобулочных изделий использовали общепринятые методы. Оценку результатов экспериментальных исследований проводили с помощью пакетов прикладных программ MicrosoftOfficeExcel 2003 и Statistica 6.0 forWindows.

2.2 Результаты исследований и их анализ

2.2.1 Разработка технологии получения гидратопектинов из плодов дикорастущих культур. В качестве источника пектиновых веществ изучались следующие виды сырья: боярышник, шиповник, облепиха, унаби, хеномелес (таблица 1).

Таблица 1 – Химический состав плодов дикорастущих культур

п/п	Наименование сырья	Массовая доля сухих веществ, %	Массовая доля титруемых кислот, %	Массовая доля сахаров, %		Витамины, мг/100 г
						β-каротин		С
				общие	редуцирующие
									1	Боярышник	25,3	1,5	9,10	6,42	0,9	34,7
2	Шиповник	12,8	2,3	5,34	4,95	1,5	731,6
3	Облепиха	8,4	2,3	4,56	4,41	6,8	99,3
4	Унаби	23,6	0,4	11,80	9,60	0,4	53,4
5	Хеномелес	14,2	1,8	2,21	2,05	0,2	20,3

Рисунок 1 – Структурная схема проведения исследования

Для расширения ассортимента функциональных продуктов питания нами были проведены исследования по изучению пектиновых веществ, содержащихся в плодах дикорастущих культур, с целью их дальнейшего применения в производстве гидратопектинов и хлебобулочных изделий (таблица 2).

Таблица 2 – Содержание пектиновых веществ в плодах дикорастущих культур

Наименование сырья	Содержание пектиновых веществ,			% протопектина от суммы	Содержание пектиновых веществ,
	гидропектин	протопектин	сумма
					гидропектин	протопектин		сумма
	% на сырое вещество				% на а.с.м.
Боярышник	0,234	2,875	3,109	92,50	0,81	9,91	10,72
Шиповник	2,081	1,390	3,471	40,45	6,02	4,09	10,11
Облепиха	0,175	0,333	0,508	82,03	0,83	3,79	4,62
Унаби	0,180	0,625	0,805	61,19	2,22	3,50	5,72
Хеномелес	0,420	0,650	1,070	60,75	3,50	5,41	8,91

Наибольшее содержание пектиновых веществ в пересчете на а.с.м. наблюдается у боярышника – 10,72 %, минимальное у облепихи – 4,62 %.

Практически у всех исследуемых видов сырья количество протопектина преобладает над содержанием растворимого пектина. Исключение составляет шиповник. Доля протопектина от суммы пектиновых веществ у изучаемых видов составляет от 40,45 до 92,50%. Эти данные свидетельствуют о том, что дикорастущие виды плодово-ягодных культур можно использовать для промышленной переработки с целью получения пектина и пектинопродуктов.

Следующим этапом исследований явилось изучение аналитических характеристик пектиновых веществ выделенных из плодов дикорастущих культур. Результаты исследований представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Аналитические и физико-химические характеристики

пектина, полученного из плодов дикорастущих культур

Аналитические и физико-химические показатели	Пектин
	боярышник	шиповник	облепиха	унаби	хеномелес
Свободные карбоксильные группы, %	15,20	20,80	20,30	17,15	19,80
Этерифицированные карбоксильные группы, %	4,90	9,45	6,52	5,80	10,80
Общие карбоксильные группы, %	20,10	30,25	26,82	22,95	30,60
Степень этерификации, %	24,38	31,24	24,31	25,30	35,10
Ацетильные группы (в расчете на аналитическую навеску), %	0,30	0,49	1,10	0,26	0,34
Содержание метоксильных групп (в расчете на аналитическую навеску), %	3,42	6,24	7,23	4,00	7,44

Установлено, что наибольшее содержание метоксильных групп наблюдается у пектина из плодов хеномелеса и облепихи (7,44 и 7,23 % соответственно), наименьшее содержание – у пектина из плодов боярышника и унаби – 3,42 и 4,00 %.

По степени этерификации все полученные образцы пектиновых веществ плодов дикорастущих культур относятся к группе низкоэтерифицированных пектинов (Е<40 %). Наибольшее значение степени этерификации имеет пектин из плодов хеномелеса 35,10 %, наименьшее – пектин из плодов облепихи и боярышника – 24,31 и 24,38 % соответственно.

Низкая степень этерификации и содержание большого количества свободных карбоксильных групп (15,20…20,80 %) предполагает высокую комплексообразующую способность этих пектиновых веществ. Подтверждением данного предположения является полученная в ходе эксперимента комплексообразующая способность пектиновых веществ выделенных из плодов дикорастущих культур (рисунок 2).

Рисунок 2 – Комплексообразующая способность пектиновых веществ

плодов дикорастущих культур

Проведенный математический анализ выявил зависимость комплексообразующей способности от степени этерификации, которая описывается полиномиальным уравнением второго порядка и имеет коэффициент корреляции r²=0,69, что подтверждает полученные ранее данные другими исследователями при анализе традиционного пектиносодержащего сырья.

На основании полученных данных был сделан вывод о возможности использования плодов дикорастущих культур для получения гидратопектинов с радиопротекторными свойствами.

Для разработки технологии пищевых гидратопектинов из плодов дикорастущих культур были проведены исследования по подбору оптимальных технологических режимов: температуры, соотношения масс, вида (лимонная, щавелевая, уксусная, молочная кислоты) и концентрации гидролизующего агента, продолжительности процесса гидролиза.

Были выявлены высокие корреляции выхода спиртоосаждаемых пектиновых веществ от: температуры процесса гидролиза R²=0,92; концентрации гидролизующего агента R²=0,99; продолжительности процесса гидролиза R²=0,90. Данные зависимости для плодов дикорастущих культур во всех случаях носят линейный характер и описываются уравнениями:

1) у=-0,16+0,06х

R²=0,92,

где у – выход спиртоосаждаемых пектиновых веществ, %;

х – температура;

R² – коэффициент множественной корреляции.

2) у=3,23+3,13х

R²=0,99,

где у – выход спиртоосаждаемых пектиновых веществ, %;

х – концентрация лимонной кислоты, %;

R² – коэффициент множественной корреляции.

3) у=2,66+0,84х

R²=0,90,

где у – выход спиртоосаждаемых пектиновых веществ, %;

х – продолжительность процесса гидролиза;

R² – коэффициент множественной корреляции.

Полученные экспериментальные данные, подвергнутые методам математического анализа, позволили выявить оптимальные параметры режима гидролиза пектиновых веществ из плодов дикорастущих культур:

- для плодов боярышника: концентрация лимонной кислоты 0,4 %, температура 90 °С, продолжительность 2,5 ч, гидромодуль 1 : 5;

- для плодов шиповника: концентрация лимонной кислоты 0,5 %, температура 90 °С, продолжительность 2,5 ч, гидромодуль 1 : 5;

- для плодов облепихи: концентрация лимонной кислоты 0,3 %, температура 80 °С, продолжительность 2,0 ч, гидромодуль 1 : 4;

- для плодов унаби: концентрация лимонной кислоты 0,5 %, температура 80 °С, продолжительность 3,0 ч, гидромодуль 1 : 4;

- для плодов хеномелеса: концентрация лимонной кислоты 0,4 %, температура 80 °С, продолжительность 3,0 ч, гидромодуль 1 : 5.

Гидратопектины анализировали по физико-химическим (таблица 4) и органолептическим показателям. Экстракты имели гармоничный вкус и аромат.

Таблица 4 – Физико-химические показатели гидратопектинов из плодов дикорастущих культур

Вид сырья	Гидратопектин				Выход спиртоосаждаемых пектиновых веществ, % на а.с.м.
	сухие вещества, %	рН	пектиновые вещества, %	степень чистоты, Ач
Боярышник	3,4	3,15	0,89	0,26	7,59
Шиповник	3,6	2,82	0,71	0,17	6,17
Облепиха	3,2	2,99	0,47	0,15	4,22
Унаби	2,2	3,46	0,53	0,15	5,10
Хеномелес	2,6	3,02	0,38	0,18	4,23

Полученные гидратопектины имеют достаточно высокую концентрацию пектиновых веществ (0,38...0,89 %), которая зависит от содержания пектиновых веществ в исходном сырье, что подтверждается коэффициентом парной корреляции R²=0,72 – достоверным и значимым. Самый большой выход спиртоосаждаемых пектиновых веществ был отмечен у экстракта из плодов боярышника – 7,59 %, самый низкий у экстракта из плодов облепихи – 4,22 % на а.с.м.