Попова Інна Вадимівна. Обґрунтування ефективних способів гідролізу інуліну цикорію та використання гідролізатів в харчових технологіях

Краткое описание

Попова Інна Вадимівна. Обґрунтування ефективних способів гідролізу інуліну цикорію та використання гідролізатів в харчових технологіях : Дис... канд. наук: 05.18.05 2007

Попова І.В. Обґрунтування ефективних способів гідролізу інуліну цикорію та використання гідролізатів в харчових технологіях. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.05 Технологія цукристих речовин та продуктів бродіння. Національний університет харчових технологій, Київ, 2007.
Дисертація присвячена створенню технології фруктозо-олігосахаридних продуктів на основі переробки приодного інуліноноса цикорія. В дисертації представлено результати теоретичних та експериментальних досліджень хімічного складу цикорію та взаємодії його окремих складових в умовах технологічної обробки.
Здійснено квантово-хімічне моделювання будови інуліну, інулоолігосахаридів та їх структурних одиниць, в результаті якого встановлено їх просторову будову, передбачено взаємодію з білковими сполуками, з’ясовано вплив розведення у водних розчинах на реакційну здатність.
Проведено дослідження процесів фрагментації та гідролізу інуліну цикорію фізичними та хімічними методами. Визначено оптимальні режими гідролізу інуліну цикорію за участю лимонної кислоти.
Розроблено технологічні схеми добування фруктозо-інулоолігосахаридних продуктів із свіжих коренеплодів цикорію та із порошку сушеного цикорію.
Створені рецептури оздоровчо-профілактичних продуктів функціонального призначення з вмістом інулоолігосахаридних. Запропонований спосіб створення захисних покриттів стоматологічних пластмас з допомогою інуліну.

Вивчено мінеральний склад рослинної сировини цикорію; методом рентгенофлуоресцентного аналізу визначено кількісний вміст 20-ти макро- та мікроелементів у складі коренеплодів цикорію.
Удосконалено спосіб визначення мікро- та макроелементного складу рослинної сировини шляхом застосування недеструктивних рентгенофлуоресцентних методів аналізу.

Розроблено спосіб визначення малих та надмалих кількостей хімічних елементів у рослинній сировині з використанням вуглеводів як матриці в рентгенофлуоресцентному аналізі.

Здійснено аналіз амінокислотного складу свіжих коренеплодів та сушеного порошку цикорію, в результаті чого визначено кількісний вміст 17-ти амінокислот.
Досліджено взаємодію вуглеводів з іншими хімічними складовими коренеплодів цикорію як фактору впливу на вилучення інуліну з рослинної сировини та його гідроліз.

Вивчено комплексоутворення інуліну та його структурних складових одиниць з іонами кальцію хіміко-аналітичними та дериватографічними методами.
Доведено наявність взаємодії між вуглеводами та білковими сполуками в модельних системах поляриметричними методами.

Методом квантово-хімічного моделювання за допомогою набору комп'ютерних спеціалізованих програм HyperChem” версії 7.7. досліджено просторову будову молекул інуліну, інулоолігосахаридів та елементарних ланок цих полімерів; застосуванням напівемпіричного методу MNDO у параметризації РМ3 розрахований розподіл ефективних зарядів на атомах вуглеводів, що безпосередньо впливає на їх реакційну здатність; методом AMBER, орієнтованим на органічні молекули та амінокислоти, підтверджено наявність взаємодії між вуглеводами структурними складовими молекули інуліну, з одного боку, та амінокислотами, з другого боку.

Вивчено вплив гідратації на взаємодію між вуглеводами та амінокислотами методом молекулярної механіки; встановлено, що гідратація суттєво впливає на взаємодію між амінокислотою та сахаридом; у розведених розчинах взаємодія між амінокислотою та сахаридом відбувається гірше, ніж у концентрованих; гідратація спиртових груп сахариду носить динамічний характер.

Уперше досліджено процеси гідролізу інуліну цикорію під дією високовольтних електроіскрових розрядів. Вивчено вплив електрогідравлічної обробки (ЕГО) на процес фрагментації інуліну у водних розчинах за кімнатної температури без додавання хімічних агентів. Встановлено оптимальні режими ЕГО (25-30 високовольтних імпульсів при напрузі 35кВ для 30%-них суспензій інуліну) для добування фруктозо-інулоолігосахаридних сумішей, які при цьому позбавлені домішок барвних речовин. На розроблений спосіб отримання фруктозо-олігосахаридних сумішей одержано патент України №14753 .
Визначено розміри частинок порошків інуліну та цикорію методом лазерної дифракції на різних етапах фрагментації, що використано як метод контролю процесу фрагментації інуліну до інулоолігосахаридів і фруктози.
Уперше досліджено кінетику гідролізу інуліну за низьких та субнульових температур, за яких практично загальмовані процеси утворення продуктів розкладу і барвних речовин. Обчислений порядок реакції гідролізу, що за цих умов дорівнює 0,6 у відповідності до кінетичних особливостей реакцій у заморожених системах. Встановлено, що при заморожуванні до -5 -10С швидкість гідролізу зростає внаслідок концентрування компонентів суспензії у ділянках, які не замерзли. При +10С та 5С швидкості гідролізу практично однакові.
Вивчено перебіг гідролізу інуліну цикорію при дії харчової лимонної кислоти. За допомогою систематичного дослідження та математичного моделювання встановлено оптимальні умови гідролізу з метою добування фруктозо-інулоолігосахаридних продуктів (кількість лимонної кислоти від 0,8 до 1,0% до маси цикорію, тривалість гідролізу 120 хв. при температурі 65С).

Вміст легкозасвоюваних інулоолігосахаридів в одержаних продуктах забезпечує їх використання як різновиду розчинних дієтичних харчових волокон пониженої калорійності.
За допомогою рідинної хроматографії високого тиску встановлено, що за оптимальних гідроліз інуліну відбувається на 85 %, у гідролізаті фруктоза складає 83-85 %, на інулоолігосахариди припадає 17-15 %).

Досліджено основні особливості технологічних параметрів гідролізу інуліну свіжого і сушеного цикорію лимонною кислотою (від 0,8 до 1,0 % до маси цикорію), які становять 65C при тривалості 120 хвилин. Кінцевий продукт фруктозо-олігосахаридний сироп з чистотою 95-96 % і сухими речовинами до 85%.
Розроблено технологічні схеми для перероблення свіжих коренеплодів і порошку сушеного цикорію. Апаратурне оформлення включає реактор гідролізу, фільтрувальну станцію з намивним перлітовим шаром і плівкову випарну станцію системи Віганда, що використовується в цукровому і крохмале-патоковому виробництві. У зв’язку з тим, що реакція середовища коливається від pH 3,5, а в реакційній колоні гідролізу - до pH 2,0 на ланці очищення іонітами, що зумовлено використанням для регенерації іонітів кислот і лугів, апаратуру і комунікації рекомендовано виготовляти з кислото- і корозійноопірних матеріалів.

Розроблена технологічна схема добування фруктозо-інулоолігосаридних сиропів з цикорію, яка пройшла успішні випробування та впроваджена на ВАТ «Славутський цикорієсушильний завод» м.Славута.

Розроблено рецептури нових харчових продуктів функціонального призначення, які містять фруктозо-інулоолігосахаридні сиропи, крупку та екстракт цикорію. Одержані продукти мають високі органолептичні показники, повноцінний біохімічний склад та оздоровчі властивості.

На розроблені корисні моделі одержано патенти України: напій (патент України № 21095), пиво (патент України № 21096), морозиво (патент України № 18763)

Рецептури напою і пива успішно пройшли випробування на підприємстві й були прийняті до впровадження у виробництво на науково-виробничому підприємстві «Гетьман», м.Львів.

14. Розроблено спосіб створення полісахаридних протекторних покриттів стоматологічних пластмас для застосування в медичній практиці (патент України № 23095)