В настоящее время в мировой практике разработаны перспективные технологические решения по обращению с пищевыми отходами, предотвращению их образования и экологизации производств. Однако наиболее распространенными в большинстве стран мира, включая Россию, по-прежнему остаются сжигание и захоронение на полигонах. Использование технологичных и экологичных методов переработки ограничено и не находит широкого применения по тем или иным причинам. Целью данного обзора является анализ существующих технологических решений по ресурсосбережению и сокращению образования пищевых отходов, а также рассмотрение проблем экологизации пищевых систем. В представленном систематическом обзоре использована 21 публикация, отобранная из баз данных Scopus, Google Scholar, Science Direct и РИНЦ в период 2011-2022 гг. Рассмотрены технологии переработки отходов и вторичного использования пищевых отходов, в том числе: раздельный сбор и сортировка; повторное использование в качестве вторичного сырья; производство непищевых продуктов с добавленной стоимостью; термическая утилизация; захоронение. Проанализировав наиболее распространенные технологии переработки, историю и пути их внедрения, были сформированы перспективные направления для дальнейшего исследования. Анализ технической литературы и публикационной активности по основным базам данных свидетельствует об актуальности разработки ресурсосберегающих технологий, поиска решения проблем экологизации и сокращения образования пищевых отходов. Показана критическая важность системы раздельного сбора бытовых и продовольственных отходов для реализации экологичных и экономически целесообразных технологических решений по их переработке. Результаты обзора позволят выявить новые направления для разработки ресурсосберегающих технологий с применением опыта международных и российских научных групп.
Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Пищевые и биотехнологии
2023. — Выпуск 3
Содержание:
В промышленных условиях переработка томатов по доступной технологии с сохранением ценных биологически активных соединений очень актуальна. В Казахстане не налажена эффективная глубокая технология переработки овощной продукции, в том числе и томатов, а имеющиеся технологии не совершенны. Следовательно, разрабатываемая научная работа, связанная с технологией переработки томата и с получением из его выжимок сухого порошка, содержащего биологически активные вещества, а также с более глубокой ее переработкой для обогащения пищевых продуктов, является перспективной. Разработка оптимальной технологии ликопинсодержащего томатно-масляного экстракта из сухого томатного порошка с целью обогащения пищевых продуктов, обладающих естественно-оздоровительным эффектом и экологической чистотой, для Казахстана является новой, а внедрение ее имеет большую социальную и экономическую значимость. Целью работы является разработка технологии получения ликопинсодержащего сухого порошка из выжимок районированных сортов томата, получение из него ликопинсодержащего томатно-масляного экстракта (ЛТМЭ) для пищевых целей, обладающего естественно-оздоровительным эффектом и изучение его качественных показателей. В ходе работы определены оптимальные технологические режимы экстракции, в частности, температурный режим 50 °С, время воздействия 30 минут, соотношение сырья и подсолнечного масла 1:4 для получения ликопинсодержащего томатно-масляного экстракта из высушенного томатного порошка. В полученном ликопинсодержащем томатно-масляном экстракте определены физико-химические показатели: кислотное число - 0,30 мг КОН/г, перекисное число - 3,18 ммоль/кг ½О, содержание β-каротина - 5,28/100 г, ликопина - 6,48 мг/100 г; витаминный состав: витамин А - (14,959 ± 1,49) мкг/100 г; D3 - (21,073 ± 2,10) мкг/100 г и Е - (81,343 ± 8,13) мкг/100 г. На основании полученных результатов разработана оптимальная технология получения ликопинсодержащего томатно-масляного экстракта из сухого томатного порошка для применения в пищевой промышленности.
Ключевые слова
Корректировка рационов питания посредством введения в рецептурные составы обогащающих пищевых ингредиентов относится к разработкам, способствующим формированию рынка здорового питания. Реализация таких разработок возможна только при комплексном изучении свойств ингредиентов, включая их вещественный состав, технологичность, доступность, функционально-технологические и другие свойства на более ранних этапах исследований. К числу перспективных обогащающих компонентов относят ягоды дикоросов, в том числе продукты переработки ягод, включая вторичные. Изучен вещественный состав выжимок шикши, брусники, клюквы, получаемых в низкотемпературной технологии концентрированного сока прямого отжима. Для сохранности свойств и обеспечения технологичности выжимок, как ингредиентов пищевых систем, их подвергали низкотемпературной инфракрасной сушке. Установлено, что выжимки из ягод дикоросов имеют различный состав в зависимости от вида. Так, выжимки из ягод шикши характеризуются более высоким содержанием клетчатки, азотистых веществ, минеральных веществ, в том числе кальция, железа, марганца, меди и цинка в сравнении с выжимками из брусники и клюквы, имеют существенно более высокое содержание антоцианов. По содержанию общих сахаров отличаются выжимки из брусники, органических кислот - выжимки из клюквы. Анализируя вещественный состав высушенных выжимок из ягод дикоросов по способности обеспечить эффект функционального пищевого ингредиента, необходимо выделить такие нутриенты, как пищевые волокна и антоцианы в выжимках шикши, кальций, медь и марганец - в выжимках шикши, клюквы и брусники. С позиций сохранности свойств и вещественного состава следует выделить клюкву, характеризующуюся высоким содержанием органических кислот. В целом, высушенные выжимки шикши, брусники и клюквы могут рассматриваться как пищевые ингредиенты для проектирования обогащенных и/или функциональных пищевых продуктов.
Ключевые слова
Технологию получения обогащающих добавок можно описать при помощи классификации способов трансформации сырья, которая условно делится на физическую, химическую и биотехнологическую и применяется как изолированно, так и в комбинации друг с другом. Цель исследования - разработать технологии получения обогащающих добавок на основе трансформированного соевого сырья. Способы трансформации рассматриваются на примере разработанных нами технологий соевых обогащающих добавок. Для получения обогащающих добавок биотехнологической трансформации соевое зерно увлажняли и проращивали в термостате в течение 24 часов, сушили конвективным способом и измельчали в муку. При этом происходит ферментативная трансформация полисахаридов и белков до олиго- и моносахаров, аминокислот и др. Для получения добавок, в основе которых лежит физическая и химическая трансформация, соевое сырье после первичной подготовки замачивали, измельчали в воде и экстрагировали. Коагуляцию полученной водной суспензии проводили раствором уксусной кислоты или настоем гибискуса. Полученную массу фильтровали и отжимали. После этого смесь сушили конвективным способом или во влажную массу добавляли зерновую муку и порошок ламинарии, гранулировали, замораживали и подвергали лиофильной сушке. Замачивание сырья сопровождается процессом адсорбции и является физическим способом трансформации. Экстракция и коагуляция являются физико-химическими способами трансформации, которые сопровождаются в значительной степени процессами флокуляции и адсорбции. На стадии смешивания компонентов рецептуры происходит физическая трансформация сырья с приобретением конечным продуктом новых состава и свойств. На этапах гранулирования, замораживания и сушки происходит физическая трансформация, приводящая к испарению излишков влаги из полуфабриката и получению структурированного сушеного продукта. Таким образом, при создании добавок с целью обогащения пищевых продуктов и кормов для сельскохозяйственных животных и птицы происходит трансформация сырья и полуфабрикатов, которая может быть описана при помощи предложенной классификации.
Ключевые слова
На сегодняшний день проблемы продовольственных потерь продуктов питания является актуальными. Разработка активных пленок и покрытий на их основе открывает новые возможности для пролонгирования сроков хранения для продуктов питания, а также решения глобальных проблем, связанных с неконтролируемым ростом полимерных отходов. Ученые по всему миру разрабатывают инновационные подходы получения пленочного материала на основе органического сырья. За основу для формирования матрицы используют полисахариды (крахмал, пектин и т. д.). В качестве активного ингредиента, обладающего антимикробных эффектом, учеными предлагается использовать хитозан, куркумин, оксид цинка, эфирные масла и т. д. Ингредиенты могут быть использованы как в чистом виде, так и их модификация. Целью данного исследования стало изучение влияния эмульсии Пикеринга, стабилизированной наночастицами оксида цинка при разной концентрации (0,5 и 1,0 %), на функциональные свойства биоразлагаемой активной пленки. В рамках исследования были приготовлены 3 образца активной пленки. В ходе исследования у образцов пленок оценивались такие показатели, как толщина, содержание воды, растворимость в воде, непрозрачность и антиоксидантная активность. В результате обработки экспериментальных данных наилучшие показатели были выявлены у образца 2 при концентрации эмульсии в количестве 1,0 %. При использовании эмульсии на основе наночастиц оксида цинка у образцов активных пленок наблюдается улучшение барьерных свойств и высокая антиоксидантная активность. Применение эмульсии Пикеринга на основе наночастиц оксида цинка в составе пленочного материала позволяет получить широкий ассортимент активных упаковок для пищевых продуктов.
Ключевые слова
Увеличение доли переработки плодоовощной продукции, в частности яблок, свеклы и моркови в Республике Казахстан и в мире является актуальной задачей, так как более 30 % полученной продукции в ходе хранения теряется в связи с ее порчей. Продукты, полученные из яблок, столовой свеклы и моркови из-за содержащихся в них углеводов, витаминов, пектина (0,6-1,1 г на 100 г) и других жизненно-важных соединений, являются полезными для организма человека, и необходимо в полной мере сохранить данные свойства при производстве переработанной продукции, в частности соков. Для разработки технологии изготовления соков с функциональными и естественно-оздоровительными свойствами отобраны районированные сорта яблок, моркови и свеклы. В овощах столовой свеклы и моркови содержится большое количество пектиновой субстанции (0,9-1,4 %), обеспечивающей сохранение в биологически активной форме витаминов, микроэлементов и др. На основании проведенных научно-исследовательских работ разработаны научно-обоснованные рецептуры функциональных соков прямого отжима с естественно-оздоровительными свойствами, после чего, опираясь на указанные рецептуры, отработаны оптимальные технологические режимы их получения. Изучены сроки годности полученных плодоовощных соков прямого отжима с функциональными свойствами. Для достоверности полученные результаты исследований были подвергнуты математической обработке по биометрическому методу Лакина Г.Ф.
Ключевые слова
Целью данного исследования была разработка новой рецептуры рыборастительного полуфабриката с повышенным содержанием пищевых волокон, полученных из порошка шелухи подорожника (Plantago Psyllium). Разрабатываемая рецептура включает в себя минтай, корнеплоды (морковь и картофель), бобовые (белая фасоль) и в качестве связующих компонентов - перловая мука, а также псиллиум. В качестве основного сырья был выбран минтай, так как он достаточно распространён на рынке, имеет высокое содержание белка и имеет широкую популярность у потребителей. При выборе растительного сырья учитывались как его привычность и распространённость среди потребителей, так и функциональные качества содержащихся нутриентов. Предлагаемая продукция ориентирована на людей пожилого возраста, так как содержащийся в ней псиллиум способствует восстановлению и налаживанию работы желудочно-кишечного тракта. Кроме того, полуфабрикат позволит восполнять суточную норму в основных питательных веществах, таких как витамины, минералы и аминокислоты. Рецептуру рыборастительного полуфабриката оптимизировали методом математического моделирования для получения в продукте заданного количества пищевых волокон - 40 % от суточной нормы потребления и витамина B3 - 30 % . Оптимальные дозировки для введения в продукт пищевых волокон - 6 кг, витамина B3 - 4 кг и кунжутного масла - 5 кг на 100 кг готовой продукции. В ходе исследования было проведено исследование реологических свойств нового вида рыборастительного полуфабриката - котлет, с повышенным содержанием клетчатки и витамина B3. Исследовано влияние клетчатки, количества витамина B3, а также влияние кунжутного масла на структурно-механические и органолептические свойства полуфабриката. В лабораторных условиях определены физико-химические и органолептические показатели качества.
Ключевые слова
Применение биоразлагаемых и съедобных покрытий для сохранения пищевых продуктов является перспективным направлением, поскольку позволяет создавать биодеградируемые упаковки на основе дешевых биоотходов, обладающие антимикробными свойствами. Широкое распространение получили пленки на основе таких природных компонентов, как полисахариды (крахмал, целлюлоза, хитозан), белки (желатин, казеин), а также липиды и их производные. Такие защитные покрытия в 1,5 раза уменьшают интенсивность развития микрофлоры в пищевых продуктах и пролонгируют сроки хранения замороженных и охлажденных продуктов в 1,3-2,5 раза. В работе представлены результаты изучения свойств биоразлагаемой съедобной пленки на основе ихтиожелатина, полученного из рыбной чешуи, и возможности применения ее для увеличения срока хранения некоторых замороженных полуфабрикатов. Свежеизготовленная ихтиожелатиновая пленка имеет неоднородную структуру с ворсистыми волокнами и включениями. Ихтиожелатиновая пленка устойчива в хранении при температуре 24 °С в течение 3-5 недель, патогенные микроорганизмы и микроорганизмы порчи не обнаруживаются ни на одной точке контроля. Хранение более 5 недель и при повышенных температурах (37 и 42 °С) повышает количество МАФАнМ в 1,2-1,4 раза. Время биоразложения пленки в естественных условиях составляет от 2 до 8 недель, что свидетельствует о ее высоких биодеградабельных свойствах. За 5 недель большая часть пленки разлагается в почве, через 8 недель полностью разрушается. В горячей воде пленка растворяется без остатка и постороннего запаха. При определении предполагаемого срока годности продукта, упакованного в биоразлагаемую пленку, обнаружили отсутствие условно-патогенных, патогенных микроорганизмов (БГКП, Listeria monocytogenes, Salmonella), микроорганизмов порчи (плесневые грибы) в течение 60 суток, что соответствует требованиям ТР ТС 021/2011. Упаковка полуфабриката в ихтиожелатиновую пленку пролонгирует срок хранения в 2 раза (от 30 до 60 суток) при температуре хранения (-10 ± 1) °С.
Ключевые слова
Отличительными свойствами соевых напитков является низкий уровень холестерина, высокое содержание белка и клетчатки, а также важных биологически активных соединений. Ферментация увеличивает выработку биологически активных веществ, а также улучшает переваривание белков сои более чем на 40 %. Целью нашего исследования стала оценка адаптации моновидовой и комплексной заквасок молочнокислых бактерий в растительной среде и возможностей оптимизации данного процесса, а также установление влияния процесса ферментации на антиоксидантные свойства пробиотического напитка. Для ферментации использованы: моновидовой концентрат бактерий вида Lactobacillus acidophilus и закваска бактериальная «Ацидофилин», включающая в себя штаммы: Lactococcus Lactis ssp. lactis, Lactococcus Lactis ssp. cremoris, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus helveticus. Ферментация осуществлялась при 32; 37 и 42 °С. В результате установлена зависимость между температурой осуществления процесса ферментации и титруемой кислотностью напитка: в образце с моновидовым концентратом закваски Lactobacillus acidophilus кислотность за первые 14 часов ферментации при температуре 32 °С достигла значения 13,9 град, что в сравнении с комплексной закваской при этом же температурном режиме ниже на 9,9 град. Более активно происходит накопление молочной кислоты в образцах с комплексной закваской, при температуре 37 °С уже через 14 часов ферментации содержание молочной кислоты составило 6,7 мг/100 мл. Оптимумы процесса ферментации по температуре и длительности для моновидовой и комплексной закваски составили 35,9 °С в течение 19,4 часов и 36,4 °С в течение 19,3 часов соответственно. Увеличение АОА при ферментации составило от 11,7 до 83,6 %. Более активная адаптация комплексной закваски определяется составом штаммов микроорганизмов с разными температурными оптимумами, что делает такую закваску более жизнеспособной и устойчивой к тепловым стрессам по сравнению с моновидовой.
Ключевые слова
Natural biologically active substances obtained from various plant sources are highly valued for their low toxicity, wide range of sources and high yield of final components. It has been established that biologically active (antioxidant) properties are characterized by such biochemical substances as flavonoids, polyphenols, vitamins, especially carotenoids, and active polysaccharides. Rosemary contains significant concentrations of biologically active components, the most important of which are essential oils, carnosol, carnosic acid and rosemary acid. As a rule, there is a synergistic effect between different types of antioxidants. The antioxidant capacity of bioactive components after mixing can be significantly higher than that of the original antioxidants, and it is more effective, less energy-consuming, safer and less toxic. Rosemary leaf extracts can enhance their antioxidant activity when interacting with natural carotenoids. The purpose of this study was to design and analyze the optimized parameters for obtaining a complex of biologically active substances based on the principles of synergism of carrot vitamins and rosemary polyphenolic compounds. To confirm and comparatively analyze the bioactive properties of the obtained complex extracts, studies of antiradical activity, content of polyphenolic and flavonoid compounds were performed. The monoextracts based on 70 % ethanol as well as distilled water extract of rosemary were characterized by the highest DPPH activity and significant concentration of polyphenolic substances. The efficiency of complex plant ethanol extracts was established, the highest concentration of bioactive components and antioxidant activity in the range of 86.9-92.5 % was observed. As a result of this study, the feasibility of application of different extraction agents for the isolation of bioactive compounds from rosemary and carrots was scientifically substantiated, and bioactive components with proven antioxidant properties were developed.
Ключевые слова
Природное происхождение пробиотических культур и наличие сведений об их антимутагенной активности определили интерес к изучению антимутагенных свойств у определенных штаммов пробиотиков и их консорциумов, и в дальнейшем, их практического применения. В данной работе были использованы штаммы пропионовокислых бактерий, ацидофильная палочка и кефирная грибковая закваска как самостоятельные тест-объекты, так и в определённом сочетании. Для изучения антимутагенных свойств культур и консорциумов применяли бактериальный тест Эймса. В результате проведенных исследований установлены высокие антимутагенные свойства ацидофильной палочки и штаммов пропионовокислых бактерий Propionibacterium freundenreichii subsp. shermanii AC-2503, Propionibacterium freudenreichii SH-85. Степень ингибирования для L. acidophilus составляет 50,9 %, для штамма Propionibacterium freundenreichii subsp. shermanii AC-2503 - 63,4 %. Максимальный уровень ингибирования отмечен у штамма Propionibacterium freudenreichii SH-85 - 65,6 %. Кефирная грибковая закваска, как естественный природный симбиотический кластер, проявляет, безусловно, значительный уровень антимутагенной активности - 39 %. Установлено, что консорциумы имеют более высокую антимутагенную активность по сравнению с монокультурами. Степень ингибирования мутагена консорциумом культур L. acidophilus и Propionibacterium freudenreichii SH-85 имеет наибольшее значение и составляет 70,5 %. Консорциумы на основе кефирной культуры и Propionibacterium freundenreichii subsp. shermanii AC-2503, кефирной культуры и Propionibacterium freudenreichii SH-85 имеют значения антимутагенной активности 69,3 и 67,5 %, соответственно. Таким образом, пропионовокислые бактерии Propionibacterium freundenreichii subsp. shermanii AC-2503, Propionibacterium freudenreichii SH-85, L. acidophilus, кефирная грибковая закваска и консорциумы, созданные на основе этих культур, являются ценными источниками антимутагенов и могут быть рекомендованы для производства бактериальных концентратов и биопродуктов.
Ключевые слова
Плодово-ягодное сырье является ценным источником широкого спектра полезных веществ, среди которых выделяются антиоксиданты, имеющие чрезвычайно важное значение для здорового питания населения Свердловской области. Цель исследования - определение общей антиоксидантной активности плодов у сортообразцов жимолости, представленных в уникальной научной установке коллекции живых растений открытого грунта «Генофонд плодовых, ягодных и декоративных культур на Среднем Урале» Обособленного структурного подразделения «Свердловская селекционная станция садоводства ФГБНУ УрФАНИЦ УрО РАН» (Свердловская область, г. Екатеринбург). Материалом для исследования являлись плоды жимолости 10 сортов селекции научно-исследовательских учреждений Российской Федерации: «Полянка Котова», «Бумеранг», «Амазонка», «Нимфа», «Лазурит», «Бакчарский Великан», «Югана», «Сильгинка», «Гордость Бакчара», «Стрежевчанка» селекции и сорт «Зинри» Института плодоводства Республики Беларусь. Результаты. Были исследованы антиоксидантные показатели плодов жимолости. Наиболее высокий уровень общей антиоксидантной активности выявлен у сортов жимолости «Полянка Котова» - 60,537 ммоль/л экв и «Гордость Бакчара» - 51,863 ммоль/л экв. Уровень флавоноидов у данных сортов также самый высокий «Полянка Котова» - 288,288 мг/100 г, «Гордость Бакчара» - 268,324 мг/100 г. Перспективной для дальнейшего исследования является и следующая группа сортов жимолости с достаточно высоким содержанием антоцианов: «Бумеранг», «Бакчарский Великан», «Сильгинка» и «Стрежевчанка» сумма антиоксидантов варьирует в диапазоне 47-41 ммоль/л экв, при этом данные сорта обладают достаточно высоким содержанием флавоноидов. Полученные результаты о содержании БАВ в ягодном сырье могут быть использованы для дальнейших исследований, связанных с разработкой рецептур фармацевтического назначения, а также для повышения оздоровительного воздействия продукции предприятий общественного питания и пищевой промышленности.
