Основы ресурсосберегающей технологии переработки биомассы Hippophae rhamnoides L. тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.03, доктор технических наук Золотарева, Анна Мефодьевна

• Золотарева, Анна Мефодьевна
• доктор технических наук
• 2004

Оглавление диссертации доктор технических наук Золотарева, Анна Мефодьевна

Введение.

1 Биомасса растений как источник биологически активных веществ.

1.1 Анализ химического состава растительного сырья.

1.1.1 Углеводы.

1.1.2 Органические кислоты.

1.1.3 Витамины.

1.1.4 Фенольные соединения.

1.1.5 Минеральные вещества.

1.1.6 Сравнительная характеристика химического состава облепихи с учетом ареала ее произрастания.

1.2 Медико-биологические аспекты использования сырьевых ресурсов плодово-ягодных культур.

1.3 Современные промышленные способы переработки дикорастущих и культивируемых плодов и ягод.

1.3.1 Использование физико-химических процессов при переработке плодово-ягодного сырья.

1.3.2 Использование биохимических процессов при переработке плодово — ягодного сырья

1.3.3 Основные направления промышленной переработки облепихового сырья.

Выводы.

2 Методология и организация экспериментальных исследований.

2.1 Основные объекты, материалы и направления исследования.

2.2 Методы исследования.

2.2.1 Физико-химические методы исследования.

2.2.2 Физические методы исследования.

2.2.3 Биохимические методы исследования.

2.2.4 Сенсорная оценка.

2.2.5 Математическая обработка результатов.

3 Состав и свойства вторичного сырья переработки биомассы облепихи на масло.

3.1 Химический состав облепихового шрота.

3.1.1 Полисахариды облепихового шрота.

3.1.1.1 Физико-химические показатели облепихового пектина.

3.2 Химический состав семян облепихи.

Ъ.2.1 Липиды облепихового семени.

3.2.2 Белки семян облепихи.

3.2.3 Биологически активные вещества семян облепихи.

3.3 Исследование химического состава нативного облепихового сока.

3.4 Обоснование использования древесной зелени облепихи в качестве источника биологически активных веществ.

3.4.1 Оценка токсичности и аллергенности листьев и побегов облепихи.

3.4.1.1 Санитарно-гигиенические показатели листьев облепихи.

3.4.1.2 Химический состав листьев облепихи.

3.4.1.3 Химический состав неодревесневших побегов облепихи.

Выводы по главе 3.

4 Разработка способов переработка биомассы облепихи.

4. L Переработка облепихового сока.

4.1.1 Технологические решения стабилизации облепихового сока.

4.1.1.1 Изучение возможности использования клинолтилолитов Забайкалья для осветления облепихового ска.

4.1.1.1.1 Сравнительная кинетика процесса осветления облепихового сока.

4.1.1.2 Стабилизация структуры облепихового сока на основе использования полисахаридов.

4.1.1.2.1 Изучение возможности использования готовых форм загустителей углеводной природы.

4.1.1.2.2 Исследование возможности использования природного пектин содержащего сырья.

4.1.2 Разработка технологического регламента получения облепихового биоконцентрата.

4.1.2.1 Характеристика сопутствующей микрофлоры облепихи для биомодификадионных преобразований облепихового сока.

4Л.2.2 Технология получения пасты облепиховой.

4.1.2.2.1 Исследование фшшсо-химического состава пасты облепиховой.

4.1.2.2.2 Исследование сроков хранения пасты облепиховой.

4.1.3 Пути использования облепихового фугата.

4.2 Переработка облепихового шрота.

4.2.1 Оценка сорбционной способности облепихового пектина в отношении тяжелых металлов.

4.2.2 Разработка способа повышения сорбционной способности пищевых волокон облепихового шрота.

4.3 Переработка семян облепихи.

4.3.1 Изучение возможности деструкции полисахаридов оболочки семян облепихи ферментами растительного происхождения.

4.3.2 Выбор режимов ферментации семян облепихи.

4.3.3 Разработка технологии биокомпозита на основе семян облепихи.

4.3.3.1 Химический состав готового продукта.

4.3.3.2 Изменение химического состава в процессе хранения биокомпозита.

4.4 Переработка древесной зелени облепихи.

4.4.1 Разработка способов получения и оценка физико-химических свойств водных экстракгов из древесной зелени облепихи.

4.4.2 Разработка способа получения и оценка химического состава обогащенного водного экстракта из древесной зелени облепихи.

Выводы по главе 4.

5 Концепция ресурсосберегающей технологии переработки биомассы растений.

5.1 Оценка направлений переработки перспективных сортов облепихи.

5.2 Экономические аспекты переработки вторичных продуктов облепихи.248 6 Практические рекомендации по использование биологически активных композитов биомассы облепихи.

6.1 Использование пасты облепиховой в производстве хлебобулочных и макаронных изделиях.

6.2 Паста облепиховая в производстве молочных, масложировых продуктов.

6.3 Мясопродукты с использованием облепихового шрота.

6.4 Использование древесной зелени облепихи в производстве рубленых полуфабриков.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Основы ресурсосберегающей технологии переработки биомассы Hippophae rhamnoides L.»

Растительное сырье - уникальный поставщик биологически активных веществ разной химической природы, которые обладают не только значительным спектром лечебного действия, но и применяются в парфюмерии, пищевой промышленности, сельском хозяйстве; В связи с ростом потребностей общества в биологически активных соединениях поиск и исследование перспективных источников биологически активных веществ растительного происхождения в настоящее время привлекает внимание многих ученых. Вовлечение растительных ресурсов в сферу практического использования является актуальной проблемой современности.

Одним из ежегодно возобновляемых источников биологически активных компонентов является плодово-ягодное сырье. В настоящее время промышленная переработка растительного сырья, в основном, ориентирована на получение, чаще всего, единичного продукта, характеризующегося высокой физиологической активностью или пищевой ценностью. Такая технология обуславливает образование значительных объемов побочной продукции. Рациональное использование растительных ресурсов является одной го проблем современности.

При переработке плодово-ягодного сырья основное внимание уделяется плодам, хотя знание химического состава всей биомассы растения и продуктов его переработки может дать толчок ресурсосберегающей технологии.

Ресурсосберегающая технология предусматривает выбор отдельных подсистем из всей биомассы растения, включающих комплекс биологически активных веществ, по эффективности сопоставимых или превосходящих традиционные источники их получения. При этом актуальным при получении практически значимых продуктов является поиск модификационных изменений органических веществ, при которых обеспечивается улучшение физико-химических, ор-ганолептических или питательных свойств с учетом сохранения биологически активных веществ сырья.

Основными факторами воздействия на сырье являются физико-химические и биохимические превращения. Роль физико-химического воздействия изучена достаточно глубоко. Новые подходы к переработке растительного сырья на основе этих превращений позволят наиболее полно использовать все ресурсы, заложенные в этом растении.

При этом основной проблемой остается рациональное использование растительных ресурсов. Разработка научных основ переработки биомассы растений (в частности ЬИррорЬае гЬатшм(1е5 Ь.), с целью разработки ресурсосберегающей технологии, определяет актуальность данного исследования.

Заключение диссертации по теме «Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесины», Золотарева, Анна Мефодьевна

Выводы

1. На основе анализа имеющихся литературных данных и собственных экспериментальных исследований химического состава и физико-химических свойств биомассы облепихи разработана концепция ресурсосберегающей технологии, позволяющая решить проблемы рационального использования биомассы облепихи с сохранением ее биологически активных веществ.

2. Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден способ стабилизации коллоидной структуры облепихового сока путем:

- коагуляции биополимеров с использованием пылевидной фракции цеолита в количестве 35-70*10-3 кг/м3 в качестве осветляющего вещества;

- внесения природного источника пектиновых веществ.

3. Предложен способ концентрирования биологически активных веществ облепихового сока в виде пасты на основе целенаправленного использования зкзоферментов естественной микрофлоры плодов облепихи.

4. Показало, что углеводы облепихового шрота содержат грубые волокна (20 %) и пектиновые вещества (3,8 %). Установлена сорбционная способность полисахаридов облепихового шрота в отношении ионов тяжелых металлов. Максимальная сорбционная способность достигается при обработке облепихового шрота ультразвуковыми волнами частотой 25 кГц при рН 8.

5. Разработан композит на основе облепихового семени с частично де-структированной клетчаткой целлюлазами ячменного солода. Степень деструкции клетчатки составляет 22 %. Показано, что биокомпозит содержит 24 % белков, 15 % липидов, 2 % углеводов и обогащен природными антиоксидантами — токоферолами в количестве 45 мг %.

6. Научно обоснована возможность использования древесной зелени облепихи в виде водного экстракта, обогащенного минеральными веществами неодревесневших побегов. Предложен способ варьирования активной кислотности водных экстрактов из листьев облепихи, в зависимости от целей использования функционального ингредиента.

7. Предложены и апробированы частные технологии продуктов с использованием модифицированного облегшхового сырья.

8. Ожидаемый экономический эффект при переработке 1 т составил не менее 4,5 тыс. руб.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Золотарева, Анна Мефодьевна, 2004 год

1. Антиоксидантные свойства природных фенолов / А.Д. Гордиенко, Н.Ф. Комиссаренко, В.В. Левченко, Г.И Воскобойннкова // Тез. докл. УВсесоюзн. симноз. по фенольным соединениям. — Таллин, i 987.- С.32.

2. Авдай Ч. Технология производства облепихового масла / Ч. Авдай,

3. Г. Чимэд-Очир И Материалы 111 Междунар. симпозиума по облепихе.-РАСХН. Сиб. отд-нне. PAR Новосибирск, 1998. - С.66.

4. Агеева Л. Д. Содержание масла и каротина в плодах сортовой облепихи / . Л.Д. Агеева В.П. Чешуина // Биология, химия и фармокология облепихи. —

5. Новосибирск: Наука, 1983.-С. 82

6. Аймухамедова Г.Б. Свойства и применение пектиновых сорбентов / Г.Б. Аймухамедов., Д.Э. Алиева, Н.П. Шелухина. Фрунзе, 1984.-131с.

7. Аминов М.С. Технологическое оборудование консервных и овощесу-шнльных заводов / М.С. Аминов, М.С. Мурадов, Э.М. Аминова.- М.: Колос, 1996.-431с.

8. Ангинова Л.В. Прикладная биотехнология. УИРС для специальносги 270900 / Л.В. Антипов, И.А. Глотова, А.И. Жар1шов: Учебн. пособие.- Воронеж. гос. технол. акад. Воронеж, 2000. - 332 с.

9. Антонов В. М. Хлеб из пророщенного зерна — гарант здоровья // Матер. VII Всероссийского конгресса «Полигика здорового питания в России». -М.,2003.-С.38.

10. Арбаков К.А. и др. Облепиха в Бурятии. Улан-Удэ.: Бурят, плод. - ягод, опыт, станция, 1998.- 140с.

11. Асеева Т.А. Пищевые растения в тибетской медицине / Т.А. Асеева, Ц.А. Найдакова. Улан-Удэ: Бур. книж. изд-во, 1984. —162с.

12. Ахметов А.А. Коллоидная химия. М.: Высшая школа, 1991. — 215с.

13. Аюшеева О. Г. Облепиховый шрот / О.Г. Аюшеева, Г.Ц. Цыбикова, Д.Ц. Цыбикова // Комбикормовая промыш-сть., 1995.- № 4. — С.23.

14. Багаутдпнова Р.Г. Использование облепихе в рецептуре пищевых продуктов / Р.Г. Багаутдпнова, Н.Э. Цапалова // Материалы 111 Междунар. симпозиума по облепихе. РАСХН. Сиб. отд-ние. РАН. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 1998.-С. 127.

15. Базарон Э.Г. Оценка биологической активности растений Забайкалья / Э.Г. Базарон, Д.Ц. Цыбикова, Л.А. Нагаслаева. Улан-Удэ.: БФ СО АН СССР, 1985.-С. 10.

16. Бакуридзе А. Д. Иммуномодуляторы растительного происхождения / А.Д. Бакуридзе, М.Ш. Курцикидзе, В.М. Писарев и др. // Химико-фарм. журнал, 1993. 8. С. 43-47.

17. Банникова Л.А. Микробиологические основы растительного производства: Справочник / Под ред. Я.И. Костина М.: Агропромиздат, 1987. - 400с.

18. Беззубов Л.П. Химия жхфов. М.: Пшневая пром-сть, 1975. - С.219.

19. Беззубов Н.Д. О применении пектина как профилактического средства при интоксикации стронцием / Н.Д. Беззубов, А.И. Хаггина // Гигиена труда и профзаболеваний, 1961. №4. - С.39-42.

20. Безуглый A.A. Использование витаминно-минераяьных премиксов в производстве мучных кондитерских изделий / Безуглый А.А.Г Овчинникова H.A. // Матер. VII Всероссийского конгресса «Политика здорового питания в России». М., 2003. - С. 60.

21. Бекер М.Е. Введение в биотехнологию. М.: Пищевая пром.-сть, 1978.-С.142.

22. Белова A.A. Гену-каррагенаны обеспечивают высокое качество и снижение себестоимости //Мясная индустрия, 1997. № 3. - С. 20.

23. Бергнер П. Целительная сила минералов, особых питательных веществ и микроэлементов / Пер. с англ. Сапцина У. // М.: КРО-пресс, 1998. 142с.

24. Биологически активные добавки в питании человека / В.А. Тутельян, Б.П. Суханов, А.Н. Австриевский, В.М Позняковский. Изд-во науч. тех-нич. литер.-Томск, 1999.-84с.

25. Бобков Ю.Г. Фармакологическая коррекция утомления/ Ю.Г. Бобков,

26. B.М. Виноградов, В.Ф. Катков, С.С. Лосев.- М.: Медицина, 1984. 214с.

27. Бондарев Л.Г. Микроэлементы: благо и зло. М.: Знание, 1984. — 144с.

28. Брехман И.И. Человек и БАВ.- 2-е изд. М.: Наука, 1980.- 284с.

29. Бубенчик С. Яблочный уксус // Пища, вкус, аромат, 1999. ЖЗ.-С.8.

30. Бузун Г. А. Определение белка в растениях с помощью амида черного / Г.А. Бузун, К.М. Джемухадзе, Л.Ф. Милешко// Физиол. Растений.- 1982.-Т.29.-№ 21.- С. 198-203.

31. Ванштейн С.Г. Пищевые волокна и сахарный диабет / С. Г. Ванштейн, A.M. Масик //Казанский мед. журнал, 1983. Т.64, №6. - С.438-441.

32. Василенко З.В. Плодоовощные шоре в производстве продуктов / З.В. Василенко, B.C. Баранов. М.: Агропромиздат, 1987. - 125 с.

33. Вигоров Л.И. Новые и малоизученные биологически активные вещества плодов и ягод.- М., 1976. С.24-29.

34. Винникова Л.Г. Влияние пищевых волокон на протеолиз мясных белков / Л.Г. Винникова, С.Б. Жарикова // Всесоюзная научно-техническая конференция. «Холод — народному хозяйству». ЛТИХП.- Ленинград, 1991.1. C.404.

35. Винникова Л.Г. Новые виды мясных полуфабрикатов целевого назначения для сети общественного питания / Л. Г. Винникова, С.Д. Патюков // Тез. докл. науч. конф. «Современные аспекты индустриализации общественного питания». Харьков, 1990. - С. 100-101.

36. Винникова Л.Г. Разработка диетических мясопродуктов с пищевыми волокнами / Л.Г. Винникова, С.Д. Патюков // Тез. докл. Всесоюзн. конф «Химия пищевых добавок». Черновцы, 1989. — 154с.

37. Влияние концентратов пищевых волокон огрубей на технологические свойства мясных систем /Л.Г. Винникова, М.С. Дудкин, С.Д. Патюков, Н.К. Черно //Изв. вузов Пищевая технология, 1990. №2-3. - С.52.

38. Гагешпадзе Н.Д., Корзинников Ю.С., Глазунова Е.М. Биохимическая и морфологическая характеристика форм облепихи крушиновидной, произрастающей наЗападномПамире. / Н.Д Гагешпадзе, Ю.С. Корзинников, Е.И. Глазунова. Раст. ресурсы, 1981, Т.24. - В. L- С.З 7.

39. Георгиевский В.Л. // Биологически активные вещества лекарственных растений / В.Л. Георгиевский, Н.Ф. Комисаренко, С.Е Дмигрук. Новосибирск: НСО, - 1990. - С.ЗЗЗ.

40. Гепоцит. Функционально-метаболические свойства / Под ред. Лукьянова Л.Д. М.: Наука, 1985.- 272с.

41. Геревко А.И. Использование пастообразных полуфабрикатов с добавлением плодов бузины черной в продуктах массового питания

42. A.И. Геревко, Л.В. Кгатгелая, О.В Загуменная. Одесса, 1997. - С.41-44.

43. Глазунова Е. М. Биохимическая и морфологическая характеристика форм Hippophoe rhamnoides, произрастающих в долине р. Бартанг. Зап. Памир / Е. М. Глазунова, Н. Д. Гагечиладзе // Растительные ресурсы, 1988, Т. 24.1. B.4.-С.516-520.

44. Гмурман В.Е. Теория вероятности и математическая статистика. М.: Наука, 1977.-412с.

45. Голиков С. Н. Общие механизмы токсического действия / С.Н. Голиков, И.В. Саноцкий, Л. А. Тиунов. Л.: Медицина, 1986. - 280с.

46. Горенъков Х.Р. Пищевая и биологическая ценность фруктовых и овощных соков, особенности технологии производства // Вопросы питания, 2001. -№2. -С.24.

47. ГОСТ 10444.12-88 Продукты пищевые. Метод определения дрожжей и плесневых грибов. М.: Изд-во стандартов, 1988. - 14с.

48. ГОСТ 10444.15-94 Продукты пищевые. Методы определения количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов. -М.: Изд-во стандартов, 1994.-13с.

49. ГОСТ 21094-75 Хлебобулочные изделия. Метод определения влажности. -М.: Изд-во стандартов, 1975.-12с.

50. ГОСТ 25555.2-91 Продукты переработки плодов и овощей. Методы опре-делешш содержания этилового спирта. М.: Изд-во стандартов, 1991.-18с.

51. ГОСТ 25555.3-82 Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения минеральных примесей. М.: Изд-во стандартов, 1982.-1 Зс.

52. ГОСТ 26323-84 Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения содержания примесей растительного происхождения. М.: Изд-во стандартов, 1984.-Юс.

53. ГОСТ 26593-85 Масло растительное. Метод измерения перекисного числа. М.: Изд-во стандартов, 1985.-15с.

54. ГОСТ 26987-86 Хлеб белый из пшеничной муки высшего, первого н второго сортов. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1986.-12с.

55. ГОСТ 28809-90 Изделия булочные. Общие технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1990.-16с.

56. ГОСТ 5475-69 Масла растительные. Методы определения йодного числа.- М.: Изд-во стандартов, 1985. 14с.

57. ГОСТ 5476-80 Масла растительные. Методы определения кислотного числа.- М.: Изд-во стандартов, 1980. 12с.

58. ГОСТ 5668-68 Хлебобулочные изделия. Методы определения содержания жира. М.: Изд-во стандартов, 1968. - 14с.

59. ГОСТ 5669-96 Хлебобулочные изделия. Метод определения пористости». -М.: Изд-во стандартов, 1996. 15с.

60. ГОСТ 5670-96 «Хлебобулочные изделия. Метод определения кислотности. М.: Изд-во стандартов, 1996. - 18с.

61. ГОСТ 5672-68 Хлебобулочные изделия. Методы определения содержания сахара. М.: Изд-во стандартов, 1968. - 12с.

62. ГОСТ 8756.13-87 Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения Сахаров. М.: Изд-во стандартов, 1987. - 19с.

63. ГОСТ 8756.21-89 Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения жира. М.: Изд-во стандартов, 1989. - 14с.

64. ГОСТ 9958-81 Изделия колбасные и продукты из мяса. Методы бактериологического анализа. -М.: Изд-во стандартов, 1981. 24с.

65. ГОСТ Р 50480-93 Продукты пищевые. Метод выявления бактерий рода Salmonella. М.: Изд-во стандартов, 1993. - 20с.

66. ГОСТ Р50474-93 Продукты пищевые. Методы выявления и определения количества бактерий группы кишечных палочек (кодиморфных бактерий). -М.: Изд-во стандартов, 1993. 19с.

67. ГОСТ 26593-85 Масла растительные. Методы определения перекисного числа.- М.: Изд-во стандартов, 1985. 14с.

68. Государственная Фармакопея СССР. XI изд. В.1.- М.: Медицина, 1987.-587с.

69. Государственная Фармакопея СССР. XI изд. В.2. М.: Медицина, L990.-642с.

70. Гудковский В. А. Антиокислительные (целебные) свойства плодов и ягод и прогрессивные методы ж хранения II Хранение и переработка сельхозсы-рья, 2001ю-№4. -С.32.

71. Гусев А. М. Целебные овощные растения. -М.: МСХА, 1991240с.70