Звіт з науково-дослідної роботи за темою 16-19-20 Б «Розробка нантотехнологій і способів глибокої переробки при отриманні натуральних добавок та оздоровчих продуктів з рослинної сировини і молока для підприємств харчового та ресторанного бізнесу» (остаточний)

Abstract

Робота присвячена розробці нанотехнологій отримання натуральних рослинних добавок із бобових (нуту, гороху)¸ хлорофілвмісних (ХВО) та каротинвмісних овочів, цитрусових та розробці з їх використанням нового покоління оздоровчих продуктів для зміцнення імунітету (кондитерських виробів, сухих сніданків, бісквітів, кисломолочних сиркових десертів, кисломолочних напоїв та ін.) без застосування харчових добавок. Як інновацію при виробництві натуральних рослинних добавок використовували кріогенну або паротермічну обробку, а також дрібнодисперсне подрібнення в сучасних апаратах, які є на підприємствах ресторанного бізнесу, застосування яких супроводжується процесами не ферментативного каталізу та механохімії. Як інновацію при виготовлені нового покоління оздоровчих продуктів використовували отримані за нанотехнологіями натуральні рослинні добавки в формі нанопорошків та паст із плодоовочевої сировини, які є п’ять в одному: джерело БАР та білків, барвники, структуроутворювачі, гелеутворювачі, ароматизатори. Застосування таких добавок дало змогу виключити з рецептур продуктів традиційні харчові домішки. Розроблено нанотехнологію переробки нуту в білкові рослинні добавки у формі дрібнодисперсних паст та нанопорошків, яка заснована на використанні методу глибокої переробки із настосуванням як інновації комплексної дії на сировину паротермічної обробки та дрібнодисперсного подрібнення з використанням сучасного обладнання підприємств ресторанного бізнесу. Технологія супроводжується процесами паротермо- та механодеструкції значної частини біополімерів нуту (білків, крохмалю, целюлози, пектину) до окремих мономерів (на 40…70 %), що знаходяться в нанорозмірній легкозасвоюваній формі. Із застосуванням отриманих білкових рослинних добавок разом з плодоовочевими кріодобавками розроблено нове покоління кондитерських виробів, 100 г яких здатні задовільнити добову потребу в βкаротині, фенольних сполуках та 0,5 добової потреби в вітаміні С. Від традиційних нові продукти відрізняються незначною кількістю цукру, низьким вмістом жиру (до 5 %), високим вмістом повноцінного білку (13…20 %), відсутністю харчових домішок. Вивчено комплекс БАР (β-каротину, L-аскорбінової кислоти, хлорофілів а і b, фенольних сполук, дубильних речовин тощо) в кріопастах із плодів та овочів у порівнянні зі свіжою сировиною. При використанні процесів кріомеханохімії та кріомеханодеструкції зроблено відкриття в плодоовочевій сировині прихованих зв’язаних неактивних форм БАР. Показано, що кріопасти містять значну кількість перерахованих БАР і перевищують свіжу сировину в 2,5…3,5 рази, що пов’язано з наявністю у свіжій сировині значної кількості прихованих зв,язаних з біополімерами форм БАР, що протирічить загально прийнятій думці про те, що в рослинній сировині в зв,язаній формі міститься 5…10 % БАР. Розроблено нанотехнології заморожених дрібнодисперсних добавок із ХВО з використанням рідкого та газоподібного азоту. Нанотехнології включають дрібнодисперсне подрібнення в нанорозмірну форму попереднє кріозаморожених ХВО. Це призводить до збільшення в 3,2…3,5 рази масової частки хлорофілу та інших БАР та дає можливість використовувати отримані заморожені добавки як натуральні збагачувачі БАР та барвники, натуральні структуроутворювачі, загусники при отриманні оздоровчих продуктів без застосування синтетичних домішок. Установлено, що при гомогенізації кисломолочного сиру відбувається значна деградація казеїн-кальцій-фосфатних нанокомплексів та механодеструкція білків до низькомолекулярних складових – α-амінокислот, пептидів та дипептидів (на 40…45 %), що пов`язано з процесами механокрекінгу. Встановлена можливість застосування плодоовочевих кріодобавок під час виробництва сиркових десертів як натуральних збагачувачів БАР, структуроутворювачів та барвників. Це дало можливість виключити необхідність застосування при виробництві харчових домішок та отримати сиркові десерти з рекордним вмістом БАР, які перевищують відомі аналоги. На основі молочної сироватки з використанням натуральних рослинних нанодобавок (плодоовочевих кріодобавок та екстрактів із натуральних прянощів і нетрадиційної лікарської рослинної сировини) розроблено технологію нових кисломолочних напоїв – йогуртів для оздорового харчування з рекордним вмістом натуральних БАР, пребіотичних та структуроутворюючих речовин. Використання рослинних нанодобавок дало можливість виключити необхідність застосування при виробництві штучних харчових домішок. Отримані кисломолочні напої рекомендуються для оздоровчого харчування та імунопрофілактики населення та рекомендуються для впровадження на великих харчових підприємствах, в закладах ресторанного господарства, в індивідуальному харчуванні. За 2 роки (2019, 2020) за темою надруковано 2 монографії, 15 статей (серед них: 4 - в науковометричних б.д. (3 в Scopus та 1 в Web of Science»), 6 – в виданнях, що входять до переліку фахових видань України (2 в журналі «ScienceRise», 4 в збірнику наукових праць ХДУХТ), 2 - в зарубіжному європейському виданні Естонії (журнал «EUREKA: Life Sciences»), 2 - в інформаційно – довідкових виданнях «Міжнародний фестиваль ресторанних технологій «BestCookFest-Podillia» та «Слобожанський гастрономічний ярмарок «Вибух смаку - 2020», 111 тез доповідей. Отримано 6 золотих медалей на Міжнародних кулінарних конкурсах в Європі та Україні (за номінаціями «Нове покоління оздоровчих продуктів ХХІ століття» та «Інновації в харчових технологіях»). Крім того, захищена 1 кандидатська дисертація, підготовлено до захисту 2 диссертаційні роботи, захищено 12 магістерських та 25 бакалаврських робіт. Результати НДР пройшли апробацію на виробництві «ТОВ ВКГ «Лісова казка», а також впроваджені в навчальний процес ХДУХТ.