Разработка технологии и рецептуры биологически активной добавки «сквален-лецитин» на основе семян амаранта

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный

технологический университет»

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского

государственного технологического университета

Автореферат разослан 9 октября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент М.В.Жарко

В качестве перспективного источника для создания функциональных пищевых продуктов и биологически активных добавок (БАД) особый интерес представляют семена амаранта, в липидном комплексе которых содержится особенно высокое количество сквалена, относящегося к классу терпенов. За последние 15 лет научные исследования проблем амаранта и сквалена интенсивно развиваются, созданы новые сорта и гибриды амаранта. Значительно меньше работ по пищевому применению амаранта. К сожалению, из-за информационной неопределенности, обусловленной недостаточностью сведений о биохимических особенностях современных сортов и гибридов амаранта, он не востребован в необходимом объеме для удовлетворения потребностей в качественных продуктах питания и препаратах для профилактики многих болезней.

Наряду с известными технологиями по фракционированию отдельных ценных компонентов масла, сквалена, крахмала, пектина исследования, направленные на обоснование и разработку технологий и рецептур специализированных продуктов с высокой биологической активностью на основе семян амаранта, являются актуальными.

Автор выражает благодарность д.т.н., профессору Т.И.Тимофеенко за помощь при выполнении работы.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с НТП Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», № Госрегистрации 01200109253 и Губернаторской программой «Здоровье - функция питания».

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- изучение и систематизация научно-технической литературы по теме исследования;

- выявление биохимических и физико-механических особенностей семян амаранта различных типов с целью выбора сырья для производства пищевых продуктов функционального назначения и БАД;

- изучение пищевой и физиологической ценности семян амаранта современных сортов как источника БАВ (сквалена, токоферолов, полиненасыщенных жирных кислот, пектина и др.);

сравнительная характеристика состава семян амаранта A. cruenthus сорта «Ультра» и традиционных культур;

- исследование влияния технологических режимов подготовки амарантовой муки на ее органолептические, физико-химические характеристики и показатели безопасности;

• 
  обоснование выбора источника фосфолипидов, как компонента новых продуктов;
  

- медико-биологические исследования эффективности продукта, выявление спектра функциональных воздействий на организм;

- оценка органолептических, физико-химических показателей и показателей безопасности БАД;

- исследование влияния рецептурных компонентов на структурно-механические свойства таблетных масс; оценка прочностных характеристик таблеток;

- исследование пищевой и физиологической ценности новых продуктов, разработка рекомендаций по применению;

- разработка технической документации, опытно-промышленная апробация разработанных рецептур и технологических режимов производства;

- оценка экономической эффективности от внедрения разработанных технологических решений.

1.3 Научная новизна. Теоретически и экспериментально обоснованна целесообразность и эффективность применения семян амаранта белосемянного типа в качестве источника биологически активных компонентов в физиологически значимых количествах при создании рецептур функциональных продуктов. С учетом выявленных особенностей для производства продуктов с широким спектром функциональных свойств выбран сорт Amaranthus cruenthus сорта «Ультра».

Впервые теоретически обоснована, проверена в экспериментальных исследованиях эффективность комплексного использования обжаренной амарантовой муки и фосфолипидной БАД «Витол» в составе новой БАД, оптимизировано соотношение выбранных компонентов, определены органолептические, физико-химические показатели, пищевая и физиологическая ценность, установлены сроки хранения, обеспечивающие безопасность и максимальное сохранение потребительских свойств, в медико-биологических исследованиях выявлен спектр функциональных воздействий на организм (гиполипидемических, гепатопротекторных, антиоксидантных, антиканцерогенных, противовоспалительных).

Таблица 1 - Состав нутриентов в семенах амаранта, % на сухое вещество

Оценивая биологическую эффективность, исследовали липидный комплекс семян различных типов, сравнивая состав биологически активных компонентов (таблица 2).

Таблица 2 - Биологически активные компоненты липидов семян амаранта

Тип семян	Массовая доля, %
	неомыля- емых веществ	токо- феролов	фосфо- липидов	сква- лена	стеро- лов
Белосемянные	10,90-12,70	0,10-0,18	2,70- 2,85	8,30-8,70	4,60
Розовосемянные	8,90-9,30	0,14-0,16	3,14-3,64	6,14-6,60	3,70
Черносемянные	9,60-10,80	0,11-0,15	3,87-4,28	6,84-7,04	4,00

Благодаря присутствию в липидах семян амаранта природного иммуномодулятора сквалена, продукты, содержащие амарантовое масло, и, как следствие, сквален в физиологически значимом количестве, способны оказать воздействие на организм, например антиканцерогенное, противовоспалительное, противоопухолевое и др. Белосемянные сорта по содержанию сквалена (8,30 - 8,70%), стеролов (4,40-4,80%) и токоферолов (0,10-0,18%) превосходят розовосемянные и черносемянные.

Оценивая перспективы использования семян для получения масла, как самостоятельного продукта, обогащенного биологически активными компонентами, изучали количественный и качественный состав токоферолов, выделенных из липидов белосемянного амаранта, в сравнении с рафинированными маслами (таблица 3).

Таблица 3 - Содержания токоферолов в липидах амаранта и рафинированных маслах

Масло	Сумма, мг/100г	α- токоферол		β+γ- токоферол		δ- токоферол
		мг/ 100г	% от суммы	мг/ 100г	% от суммы	мг/ 100г	% от суммы
Амарантовое	106	8	7	75	71	23	22
Соевое *	114	10	9	67	59	37	32
Хлопковое *	99	50	51	47	47	2	2
Кукурузное *	93	11	12	75	80	7	8
Подсолнечное*	42	39	93	1	2	2	5
Арахисовое*	34	15	44	17	50	2	6
Оливковое *	13	12	92	1	8	0	0

*Петибская В.С., 2001г.

Амарантовое масло по суммарному содержанию токоферолов приближается к соевому, превосходит оливковое, арахисовое и подсолнечное (в 8,2; 3,0 и 2,5 раза соответственно). Преобладание в нем токоферолов с антиоксидантной активностью (93% от суммы) повышает защитный потенциал организма, препятствуя окислению липидов.

Жирнокислотный состав липидов амаранта различных типов отличается не столь заметно (таблица 4).

Таблица 4 – Жирнокислотный состав амарантового масла

Результаты исследования биохимических характеристик выявили влияние видовых особенностей семян на ряд показателей, которые учитываются при выборе направления их использования. Установлено, что светлоокрашенные семена характеризуются наиболее высоким биологическим потенциалом по сравнению с темноокрашенными, благодаря повышенной концентрации белков и липидов, содержащих полиненасыщенные жирные кислоты, токоферолы с антиоксидантной активностью, фосфолипиды, стеролы, а самое главное - сквален в физиологически более значимом количестве.

Поэтому для дальнейших исследований выбрали белосемянные

A. hybridus сорта «Харьковский» и A. cruenthus сорта «Ультра», районированные на территории России.

2.3 Сравнительная характеристика физико-механических и органолептических свойств современных сортов амаранта. При обсуждении проблемы комплексной переработки семян амаранта предлагаются следующие направления: подготовка к помолу, разделение на анатомические части, получение концентрированных белково-углеводных и белково–липидных продуктов, производство различных видов пищевой амарантовой муки и крупы.

Выбирая наиболее перспективные направления переработки семян амаранта, включая стадию очистки перед помолом, изучали физико-механические параметры семян и установили, что семена амаранта сорта «Ультра» лучше выполнены, так как превосходят по размерам, объемной массе и массе 1000 шт. семена сорта «Харьковский».

Органолептические свойства имеют большое технологическое значение, так вкус и окраска семян амаранта влияют на качество муки при их переработке без отделения оболочки, поэтому при разработке продуктов функциональной направленности предпочтительным является сорт «Ультра» с равномерной светлой окраской семян без пигментации, без выраженного травянистого вкуса и запаха.

2.4 Изучение пищевой ценности семян амаранта. Решая вопрос об использовании семян амаранта в качестве источника эссенциальных макро- и микрокомпонентов в составе функциональных продуктов и БАД, выявляли их специфические биологические особенности в сравнении с традиционными пищевыми культурами (таблицы 5 и 6).

Отличительные особенности семян этой культуры: по содержанию белка они превосходят пшеницу и ложные злаки: кукурузу, рис (в 1,3 и в 2,0 раза), уступая только фасоли и сое (в 1,6 и 2,5 раза); по содержанию липидов превосходят кукурузу, рис, пшеницу, фасоль (в 1,2; 2,0; 2,3 и 3,0 раза соответственно), но уступают сое в 3,0 раза; по количеству крахмала семена амаранта превосходят фасоль, сою практически в 15 раз, приближаясь к рису и пшенице, уступая лишь кукурузе. (таблица 5).

Таблица 5 - Состав основных нутриентов семян амаранта сорта «Ультра» и традиционных культур, %

Наименование показателя	Амарант	Рис*	Куку- руза*	Пше- ница*	Фасоль*	Соя*
Белок (N х 6,25)	17,25±0,35	8,64	13,08	15,07	26,76	43,67
Липиды	7,05±0,14	3,49	6,12	3,07	2,35	21,18
Крахмал	61,40±0,26	65,67	74,35	66,56	52,08	4,17
Моно- и дисахариды	3,33±0,08	1,22	1,74	1,68	4,16	12,14
Пищевые волокна	7,36±0,17	16,64	2,61	11,76	9,12	12,31
Минеральные вещества	3,61±0,13	4,34	2,10	1,86	5,53	6,53

В составе семян присутствуют микроэлементы (марганец, медь, железо) и макроэлементы: калий, кальций, фосфор, магний, натрий (таблица 6).

Таблица 6 - Минеральный состав семян амаранта сорта «Ультра» в сравнении с известными культурами

Наименование элемента	Амарант	Рис*	Куку- руза*	Пше- ница*	Фасоль*	Соя *
Макроэлементы, %:
кальций	0,30	0,02	0,01	0,02	0,15	0,35
фосфор	0,57	0,18	0,27	0,41	0,41	0,60
магний	0,34	0,08	0,13	0,10	0,19	0,23
калий	0,53	0,12	0,48	0,40	1,30	1,61
натрий	0,26	0,01	0,01	0,01	0,02	0,04
Микроэлементы, мг/100 г:
медь	4,10	4,00	4,00	4,20	10,00	0,50
марганец	5,20	7,00	7,00	28,00	8,00	2,80

*Зобкова З.С., 2001г.

Функционально значимым является содержание кальция (в 30 раз больше, чем в кукурузе и в 15 раз больше, чем в рисе и пшенице) и фосфора (0,57%), которые находятся в оптимальном соотношении (1:2), благоприятном для усвоения организмом человека.

Лучшая сбалансированность по аминокислотному составу является отличительной особенностью семян амаранта (таблица 7).

Таблица 7 - Содержание незаменимых аминокислот семян амаранта сорта «Ультра» и традиционных культур, г/100г белка

С учетом уникальности состава семян амаранта рассматривали целесообразность их использования при разработке новых продуктов без выделения отдельных наиболее ценных компонентов, в том числе липидов.

Значительный вклад в формирование функциональной направленности продуктов вносит липидный комплекс, соотношение отдельных компонентов в котором определяет его пищевые достоинства и физиологическую ценность (таблица 8).

Таблица 8 – Пищевая ценность амарантового масла

Исследовали жирнокислотный состав липидов, выделенных из семян амаранта (таблица 9).

Изученное масло относится к растительным маслам линолевой группы (50%) с высокой долей пальмитиновой (18-19%) и олеиновой (22%) кислот.

Эффективность липидной составляющей может быть достаточной для достижения ее специфического функционального воздействия в комплексе с другими БАВ семян при использовании светлоокрашенных семян, подготовленных в виде муки.

Таблица 9 - Жирнокислотный состав липидов амаранта

Наименование кислоты	Содержание, % к сумме жирных кислот
Миристиновая Пентадекановые Пальмитиновая	0,14 0,88 18,59 1,37 4,45 0,27 0,24 0,08 0,08 22,69 48,00 0,35 0,92 1,49 0,7 0,54
Маргариновые Стеариновая
Арахиновая Докозановая Тетракозановая Пальмитинолеиновая Олеиновая
Линолевая
α-Линоленовая γ-Линоленовая Эйкозеновые Докозеновые Нервоновая

2.5 Изучение влияния технологических приемов переработки семян амаранта на характеристики продуктов их переработки. С целью получения муки в виде тонкодисперсного порошка, применяли двукратное измельчение. Для достижения определенных органолептических свойств амарантовую муку обжаривали при температуре 100-110 ^οС в течение 2-5 минут и установили, что такая мука по сравнению с цельносмолотой обладает более приятным специфическим ореховым вкусом и ароматом, отличается светло-коричневым оттенком.

Обжаренная при непродолжительном температурном воздействии амарантовая мука обладает высокой биологической ценностью и может служить основой для производства БАД, предназначенных для коррекции дефицита сквалена, аминокислот, витаминов, макро – и микроэлементов.

БАД «Витол» характеризуется слабовыраженными запахом и вкусом, свойственной фосфолипидам, порошкообразной, сыпучей, неоднородной по размерам частиц консистенцией, поэтому перед введением фосфолипидов в БАД «Сквален-Лецитин», предусмотрели дополнительное измельчение.

Вводя концентрат (97,9%) фосфолипидов, планировали придать новому продукту функциональную направленность, свойственную фосфолипидам.