ОТ РЕДАКТОРА
25 сентября исполнилось бы 90 лет видному ученому, крупному специалисту в области агропромышленного комплекса, заслуженному работнику пищевой индустрии России, Лауреату премии Правительства РФ в области науки и техники - Евгению Ивановичу Сизенко.
Обзор предметного поля выступает в качестве значимого инструмента систематизации знания в изучаемой авторами предметной области посредством анализа первичных источников с позиций сравнения, анализа и обобщения данных. Его цель состоит в том, чтобы предоставить обзор имеющихся научных данных в рамках конкретной тематики. При этом исследователь не ставит перед собой цель ответить на конкретные исследовательские вопросы. Подобного рода обзор анализируют данные, независимо от дизайна и методологии исследований (для сравнения – систематический обзор в большинстве случаев основан на исследованиях, реализованных в рамках единой методологии и отвечающих заданным критериям, а его цель – ответить на конкретный исследовательский вопрос). Отсюда, акцент реализуется на диапазоне выявленных результатов, а количественные данные ограничиваются подсчетом источников, описывающих ту или иную проблематику с опорой на ту или иную методологию исследования. Количество научных публикаций такого типа увеличивается с каждым годом, в том числе, и в области пищевой и перерабатывающей промышленности. Создание обзора предметного поля зачастую обосновано сложностью и многогранностью проблематики, отсутствием ее всестороннего анализа и является первым шагом к проведению систематического обзора.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ
Процесс проращивания вызывает активацию и новосинтез гидролитических ферментов, которые делают питательные вещества доступными для роста и развития растений. Считается, что употребление пророщенных зерен полезно для здоровья человека. Позитивное восприятие потребителями пророщенных зерен злаковых культур стимулирует разработку новых продуктов питания. Однако из-за отсутствия базового определения «пророщенные зерна» неясно, когда зерна следует называть пророщенными. Более того, в настоящее время отсутствуют критерии качества пророщенного зерна и содержания полезных для здоровья человека веществ. Соответственно, не существует нормативной базы для разработки соответствующей маркировки пищевых продуктов, содержащих пророщенные зерна. В обзоре рассмотрена пищевая ценность пророщенных зерен злаковых культур в зависимости от условий проращивания и даны рекомендации по оптимизации способов проращивания с целью максимизации пищевой ценности. Относительно длительное время проращивания (не менее 2 дней) при достаточно высоких температурах (от 20 до 35 °C) необходимы для новосинтеза биоактивных соединений растений. Изменения пищевой ценности в результате проращивания часто связаны с пользой для здоровья. Однако подтверждающих данных клинических исследований очень мало, и в настоящее время невозможно сделать какие-либо выводы о пользе пророщенных зерен для здоровья. Также пророщенные зерна не являются традиционным сырьем в пищевой промышленности и поэтому сложно использовать пророщенные зерна в качестве рецептурного ингредиента при производстве пищевых продуктов без потери питательных веществ. Настоящий обзор обеспечивает основу для более точного определения процесса «проращивание», и позволяет определить направления дальнейших исследований и разработок в данной области.
В настоящем издании в 2019 году были опубликованы наши исследования, посвящённые разработке метода оценки качества семян, основанного на определении массовой доли свободного масла (масла, изменившего природную структурную локализацию) в лабораторных условиях с применением системы, моделирующей условия хранения семян насыпью в слоях различной высоты. Настоящие исследования проведены для апробации метода в производственных условиях с целью оценки возможности его использования для сохранности качества заготовленных семян. Произведена оценка качества заготовленных семян на одном из предприятий масложирового комплекса. Осуществлялся отбор проб в верхней и нижней части ячеек в течение пяти месяцев. В пробах определялись показатели окислительной порчи масла в семенах и показатель относительной массовой доли свободного масла.
Установлена устойчивая тенденция изменения значений показателя относительной доли свободного масла для верха и низа слоя хранящихся семян. Вверху значения меньше, внизу – больше. Обнаружено явление синхронных колебаний показателей окислительной порчи масла и относительной массовой доли свободного масла в процессе хранения, что следует учитывать при принятии решения о первоочерёдности переработки семян. Желательно при хранении семян насыпью не применять высокие слои более 10м. Разработанный метод, основанный на определении массовой доли свободного масла и связанных с ним изменениях показателей окислительной порчи масла в семенах может использоваться для контроля качества семян.
Капустные овощи отличаются рядом особенностей протекания физиологических и биохимических процессов, обусловленных высокой влажностью, усиливающей интенсивность обмена веществ в клетках и тканях. Данный факт затрудняет организацию хранения такого сырья: быстро снижается качество, увеличиваются потери. Для обеспечения снижения потерь в процессе краткосрочного хранения капусты, целесообразно применение дополнительных способов обработки – препаратом натамицин и электормагнитными полями крайне низких частот. В процессе исследования установлено, что эффективной концентраций раствора натамицина, обеспечивающий минимальные потери в процессе краткосрочного хранения белокочанной и цветной капусты при температурах при температурах +2±1 °C и +10±1 °C является концентрация 0,09 г/л. Обработка водными растворами натамицина с концентрациями 0,09г/л кочанов белокочанной и соцветий цветной капусты снижает общие потери по сравнению с контролем (без обработки) после 28 дней хранения, при температуре +2±1 °C для сорта Ринда на 10 %, для сорта Казачок на 13%, а для сорта цветной капусты Гарантия на 18 %. При хранении в течение 21 суток при t=+10±1 °C обработка натамицином снижает общие потери по сравнению с контролем (без обработки) для сорта Ринда на 8 %, для сорта Казачок на 8 %, а для сорта цветной капусты Гарантия на 12 %. Обработка белокочанной и цветной капусты электромагнитными полями крайне низких частот (ЭМП КНЧ); ЭМП КНЧ и натамицином в комплексе позволяет увеличить выход стандартной продукции и сократить потери при хранении при температурах +2±1 °C и +10±1 °C на величину от 3,1 %, до 8,4 % в зависимости от вида и сорта капусты. При этом комплексная обработка более эффективна. Для обеспечения снижения потерь в процессе краткосрочного хранения капусты, целесообразно применение дополнительной обработки препаратом натамицин и ЭМП КНЧ.
На основании данных зарубежной литературы рассмотрены некоторые аспекты использования пшеницы для пивоваренных целей, а также особенности технологии пшеничного пива. В настоящее время пшеничное пиво увеличивает свою популярность по всему миру, в том числе и в России. В зарубежной литературе производству пшеничного солода и пшеничного пива посвящено значительное количество публикаций, в то время как в отечественных источниках подобные данные крайне ограничены. В представленном обзоре приведена оценка пшеничного солода в разных странах, сделан акцент на различиях между зерном пшеницы и ячменя, являющимся традиционным сырьем для пивоварения, показано, что разница в химическом составе зерна и различие в составе ферментов пшеницы и ячменя предопределяет различие в процессе пивоварения - как в режиме затирания, так и брожения. Озвучена проблема, обсуждаемая в зарубежной литературе, что в настоящее время для характеристики пшеничного солода используются аналитические оценки ячменного солода, хотя, они разработаны для сырья с иными свойствами, в первую очередь это касается состава некрахмалистых полисахаридов и различия в содержании α- и β-амилаз, что требует некоторой корректировки показателей пшеничного солода. Основным выводом представленного обзора является необходимость исследования пивоваренных аспектов пшеницы, так как пшеничный солод имеет свои особенности, и, несмотря на его долгое использование в качестве материала для пивоварения, изучен в гораздо меньшей степени, чем традиционный ячменный солод.
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК
В работе представлены результаты научных исследований по разработке технологии извлечения сухих экстрактов из биомассы корневых культур in vitro клеток лекарственных растений Сибирского Федерального округа кодонопсиса мелковолосистого Codonopsis pilosula, любки двулистной Platanthera bifolia и лимонника китайского Schisandra chinensis. В качестве метода извлечения БАВ из растительных образцов был применен метод экстракции по Сокслету. Оптимизация выделения экстрактов осуществлялась по трем параметрам: температуре, продолжительности процесса и соотношению объема органического растворителя к массе растительного образца (гидромодуль), т.е. данные параметры выступали в качестве изменяемых. В ходе эксперимента удалось подобрать оптимальные параметры для выделения сухих экстрактов из каждого лекарственного растения. Для кодонопсиса мелковолосистого оптимальными параметрами являются: температура экстракции 40 °С, продолжительность процесса 60 мин и соотношение объема растворителя к количеству высушенной биомассы корневых культур клеток растений 1:10. Наиболее эффективным экстрагентом в отношении Codonopsis pilosula является этилацетат. Для корневых культур любки двулистной применяли значения следующих параметров: температура 40 °С, продолжительность экстрагирования 60 мин, гидромодуль 1:10. Экстракцию проводили ацетоном. Процесс экстрагирования БАВ из лимонника китайского осуществляли ацетоном при температуре процесса 40 °С в течение 60 мин в соотношении экстрагента к образцу 1:10. Использование в эксперименте значений данных параметров позволит добиться максимального выхода экстрактов БАВ из лекарственных растений при минимально возможных затратах на ресурсы (затраты на время, реактивы и др.).
Определяли газообразующую, газоудерживающую способности и реологические характеристики теста с использованием реоферментометра; водопоглощение и крупность помола 23 проб пшеничной хлебопекарной муки высшего сорта. Установили, что характеристики теста из исследуемых проб муки, определенные на реоферментометре, находятся в широком диапазоне величин, что свидетельствует о заметном отличии качества исследуемых проб муки. Примерно одна треть проб имеет повышенную или пониженную крупность помола. Анализ полученных данных позволяет сделать вывод о неточной характеристике крупности муки, определенной по законодательно принятому, но весьма упрощенному методу, который не обеспечивает выявление массовой доли или соотношений частиц муки разной дисперсности. Рекомендована разработка нового более информативного метода определения крупности муки и, соответственно, норм этого показателя.
В данной статье рассматриваются вопросы использования дикорастущего растительного сырья, в частности, облепихи крушиновидной (Hippophae rhamnoides L.), произрастающей в Азербайджанской Республике как перспективного источника пектиновых веществ. Представлены результаты исследования процессов экстракции и очистки полисахаридов из вторичных отходов переработки плодов облепихи и приведены сведения о идентификации пектиновых веществ физико-химическими методами. Проведенная идентификация выделенных пектиновых веществ с использованием физико-химических методов -элементарный анализ, ИК- и ЯМР-спектроскопия, позволила определить, что пектин из плодов дикорастущей облепихи, представляет собой смесь линейных и высокоразветвленных полимеров, преимущественно высоко-молекулярных, α-D-галактуронана и других полисахаридов, в макромолекулы которых входят остатки галактуроновой кислоты и нейтральные сахара. Установлено, что по степени этерификации облепиховый пектин относится к низкоэтерифицированному пектину, при этом имеет достаточно высокую молекулярную массу, а содержание свободных карбоксильных групп обеспечивает высокую комплексообразующую способность облепихового пектина к ионам свинца, что позволяет рекомендовать его для включения в рецептуры пищевых продуктов для здорового питания.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ
Моделирование состава композиции хлебопекарного улучшителя направленного действия является практической задачей специалистов отрасли хлебопекарного производства с целью прогнозирования качества сырья, полуфабрикатов и готовой продукции. В основе метода моделирования положен принцип решения задачи регрессии посредством составления и реализации полного факторного эксперимента при изучении всех возможных комбинаций факторов с меньшей ошибкой, чем при традиционных методах исследования. Отбор компонентов, оказывающих наилучшее воздействие на совокупность показателей качества хлеба, с последующим составлением плана эксперимента моделирования рекомендуется осуществлять по результатам дисперсионного анализа серии пробных выпечек с вводом отдельных улучшителей и микроингредиентов. Важным этапом выполнения плана эксперимента является расчет программы оптимизации по линейному уравнению с целью определения оптимального сочетания компонентов в составе композиции хлебопекарного улучшителя. Дополнением к анализу может служить построение нейронных сетей для проведения регрессионного анализа с целью уточнения состава композиции хлебопекарного улучшителя. Комплексное решение задачи моделирования на основе априорной экспериментальной информации позволяет разработать рекомендации по совместному применению хлебопекарных улучшителей различной направленности и принципа действия.
В данной статье осуществлен поиск математических методов для оценки уровня сбалансированности основных количественных признаков у масличных сортов. На основе экспериментальных данных применения кластерного анализа для оценки сортов различных масличных культур проанализированы основные количественные признаки и урожайность. С помощью кластерного анализа проведена идентификация различных сортов масличных культур, которые выращивают в разных регионах страны. Изучены основные посевные площади масличных культур за 2017-19 годы. В результате проведенных исследований установлено сокращение площадей по культурам льна, горчицы и рыжика, что связано с урожайностью и малым экспортом. Проанализированы состояние роста и развития масличных культур, продолжительность их возделывания, зависящая от биологических особенностей сорта, а также технологии выращивания. Изученаспецифика и особенности исследуемых масличных культур. С помощью метода выявлены единые меры, которые включают ряд исследуемых признаков. Данные признаки объединены с помощью метрики в один кластер сходства группирования исследуемых объектов.Сорта сгруппированы в три кластера по годам. Состав каждого кластера менялся в зависимости от природно-климатических условий. Осуществлен разведочный анализ с использованием точечной диаграммы. Построена дендограмма сравнительной характеристики сортов масличных культур по элементам структуры урожая. При помощи методаK-meansclustering кластеризации определены евклидовы расстояния исследуемых параметров средних значений соответствующих 5 кластеров, которые имеют схожие сорта масличных культур. На основании проведенных исследований можно определять конкурентоспособность различных масличных культур, разрабатывать новые пищевые продукты.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
Развитие крафтовых сортов пива со сложными фруктовыми, цветочными и цитрусовыми тонами, поиск оригинального вкуса и возрождение старинных рецептур служат предпосылками для применения сухого охмеления предприятиями пивоваренной промышленности. Процесс сухого охмеления проводили динамическим способом на экспериментальной установке, включающей аппарат для охмеления, сетчатый фильтр, емкость брожения, насос. Использовали хмели Saphir и Chinook. Исследование включало определение физико-химических показатели пива: концентрация гумулинонов, изо-α-кислот и α-кислот; общее содержание полифенолов; pH; объемная плотность напитка. Показатели сенсорной оценки включали: интенсивность и качество аромата хмеля; полнота вкуса; качество горечи; общее предпочтение. Для аппроксимации результатов исследования использовали радиальные нейронные сети. Определены оптимальные технологические параметры процесса: хмель Saphire, длительность процесса 12 ч, температура 3,0 °C. При сухом охмелении хмелем Chinook оптимальная длительность процесса составляет 10,5 ч, оптимальная температура составляет 3,0 °C. При температурах процесса сухого охмеления ниже 3,0 °C критерий оптимизации получается незначительно ниже, чем для 3,0 °C. При температурах 1,5 и 2,0 °C оптимальная длительность процесса составляет 8,15 и 11,25 суток соответственно. Использование комбинации хмелей Saphire + Chinook не дает улучшение общего критерия оптимальности по сравнению с использованием только хмеля Saphire. При длительности процесса 4 ч удается достигнуть значений критерия оптимизации более 0,60, однако только при длительности порядка 12 ч удается достигнуть критерия оптимизации более 0,65.
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА И БЕЗОПАСНОСТИ ПРОДУКЦИИ АПК
Многочисленные результаты исследований свидетельствуют о несоответствии структуры питания человека физиологическим нормам, рекомендованным Всемирной организацией здравоохранения. Исследователи всего мира едины во мнении о необходимости приема функциональных пищевых продуктов и биологически активных добавок профилактического действия, Целью данной работы является обобщение результатов первого этапа исследований по оценке экологической безопасности сырья, ориентированного на производство функциональных продуктов питания и биологически активных добавок. Экспериментальная работа проводилась методами лабораторных, вегетационных и полевых исследований. Анализ на содержание тяжелых металлов в почве и растительном сырье проводился на базе лаборатории по соответствующим методикам. В статье представлены результаты первого этапа исследований по изучению экологической безопасности сырья, перспективного для получения функциональных пищевых продуктов и биологически активных добавок. Обоснован выбор ключевых компонентов, который подтвержден многочисленными литературными данными различных исследователей. Предполагаем, что получение экологически безопасного сырья из растений брокколи, вторичных продуктов переработок винограда и томата не только возможно, но и рентабельно в условиях южного Дагестана. Проведена оценка медико-биологической ценности винограда, томата и брокколи. На данном этапе исследований изучены особенности накопления тяжелых металлов в элементах урожая винограда (семена), томата (выжимки) и растениях брокколи и показана возможность получения растительного сырья свободного от токсичных элементов путем применения физиологически активных соединений. Обработка листовой поверхности плодоносящих растений винограда смесью физиологически активных соединений с целью повышения устойчивости к корневой филлоксере уменьшает концентрации свинца, кадмия, мышьяка и меди в семенах винограда. Важным элементом в технологии получения экологически безопасного сырья для создания функциональных пищевых продуктов и биологически активных добавок из винограда, томата и брокколи, по результатам данного этапа исследований является применение физиологически активных соединений гормональной природы в соответствующий период вегетации данных культур.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВТОРИЧНЫХ РЕСУРСОВ И НОВЫХ ВИДОВ СЫРЬЯ
В данной работе описаны исследования, подтверждающие возможность использования белково-полисахаридного имитатора жира в составе ферментированного молочного продукта. Цель работы – исследование взаимодействия микропартикулятов сывороточных белков и пектинов в составе комплексного имитатора жира в условиях формирования структуры ферментированного молочного продукта. Показатели состава объектов исследования, их физико-химические свойства определяли в соответствии с Российскими стандартами. Добавление пектина увеличивало значение среднего диаметра частиц и вязкости белкового имитатора жира. При смешивании микропартикулята сывороточных белков и пектина наблюдали образование частиц правильной круглой формы с диаметром от 6,2 до 25,3 мкм. Совместная термомеханическая обработка концентрата сывороточных белков и раствора пектина способствовала формированию более крупных частиц неправильной формы. Применение белково-полисахаридных имитаторов жира не оказывало существенного влияния на скорость кислотообразования при сквашивании обезжиренного молока. При внесении в продукт комплексного имитатора, состоящего из смеси микропартикулята сывороточных белков и пектина, частицы белкового компонента выполняли роль неактивного наполнителя. Пектин участвовал в образовании инертных нитей, прочно интегрированных в структуру сгустка. Это повышало прочность и вязкость готового продукта, способствовало снижению синерезиса. Применение имитаторов, полученных при термомеханической обработке смеси концентрата сывороточных белков и раствора пектина, оказывало негативное влияние на характеристику кислотного сгустка. Крупные частицы белково-полисахаридных агрегатов «разрывали» сетчатую структуру, образованную казеиновыми мицеллами, обусловливая формирование слабого геля. Выполненные исследования послужили основой для разработки рецептурно-компонентного решения и технологии ферментированного продукта. Качественные показатели его отвечали требованиям нормативной документации. Энергетическая ценность нового продукта составила 32 ккал/100 г, что характеризует его как низкокалорийный.
СТАТЬЯ-МНЕНИЕ
В статье рассмотрены различия в требованиях по безопасности, предъявляемых к растительным маслам и продуктам их переработки, используемым при производстве пищевой продукции, в странах Европейского союза и ЕврАзЭс, включая содержание транс-изомеров жирных кислот для заменителей масла какао нетемперируемых нелауринового и лауринового типов, введение ограничений по содержанию канцерогенных и генотоксичных глицидиловых эфиров жирных кислот (в пересчете на глицидол), а также эфиров 3-монохлорпропандиола с жирными кислотами. Для производства пищевой продукции функционального и специализированного назначения рекомендовано использовать растительные масла и продукты их переработки, удовлетворяющие европейским нормативам по содержанию глицидиловых эфиров жирных кислот и эфиров жирных кислот с 3-монохлорпропандиолом. Отдельное внимание уделено повышению пищевой ценности указанной группы продукции за счет внесения жирорастворимых биологически активных веществ, таких как полиненасыщенные жирные кислоты, витамины, антиоксиданты, фитостерины и фосфолипиды. Рассмотрены требования, предъявляемые в странах ЕврАзЭс по обогащению пищевой продукции биологически активными веществами. На основании рекомендаций Всемирной Организации Здравоохранения и результатов исследований, проведенных «Федеральным исследовательским центром питания, биотехнологии и безопасности пищи», сделан вывод о необходимости обогащения пищевой продукции функционального и специализированного назначения, а также пищевой продукции массового потребления такими жирорастворимыми биологически активными веществами, как омега-3 жирные кислоты, витамины D, Е, А, каротиноиды. Отмечено, что потребность в этих биологически активных веществах возрастает в период пандемий, включая Covid-19.
Ежегодно общее количество сельскохозяйственных отходов в России достигает 630-650 млн т. С одной стороны, это создает серьезные экологические и санитарные проблемы, т.к. практически половину из этих отходов составляет навоз и помет. С другой стороны эти отходы представляют собой незаменимый источник сырья для производства органических удобрений в объемах, которые позволяют говорить о формировании на этой ресурсной базе новой отрасли производства органических удобрений. Научной новизной подхода, изложенного в статье, является увязка предлагаемых путей организации крупномасштабной переработки сельскохозяйственных отходов и формирования рынка органических удобрений с развитием сопряженной быстрорастущей отрасли производства органической сельскохозяйственной продукции и рынка органической сельскохозяйственной продукции. Проблема рассмотрена в рамках междисциплинарного подхода во взаимосвязи регуляторной, экологической, климатической, экономической и технологической составляющих. Представлена информация о законодательном обеспечении сферы органического земледелия и производства органических удобрений. Предложены конкретные меры для стимулирования взаимосвязанного развития отрасли переработки отходов в органические удобрения и отрасли производства органической продукции. Рост российского рынка органических продуктов с 2010 г. составлял в среднем 10 % в год. При этом в период 2015 – 2016 гг. он снижался до 4 %, но в 2017-2019 годах ситуация с развитием органики восстановилась, и сейчас наблюдается устойчивый рост 8-10% в год. Особое внимание уделено приоритетным технологиям переработки отходов в органические удобрения, рассмотрены установки на основе турбовихревых измельчительно-сушильных машин для производства высоконцентрированных сухих мелкодисперсных органических удобрений и установки на основе аэрационных реакторов (биотраншей) для использования в масштабном производстве.
ISSN 2658-767X (Online)