Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ

Диссертационная работа:

Кадникова, Ирина Арнольдовна. Биотехнология структурообразующих полисахаридов из красных водорослей и морских трав для производства пищевой продукции : диссертация ... доктора технических наук : 05.18.07 / Кадникова Ирина Арнольдовна; [Место защиты: Тихоокеан. науч.-исслед. рыбохоз. центр].- Владивосток, 2009.- 466 с.: ил. РГБ ОД, 71 10-5/428

смотреть введение
Введение к работе:

з

Актуальность темы. В настоящее время в биотехнологии и технологии пищевых продуктов широко используют пищевые добавки - структурообразо-ватели, обладающие биологической активностью. В наибольшей степени это относится к полисахаридам, получаемым с помощью различных биотехнологических методов из растительного сырья, в том числе из водорослей и морских трав. Полисахариды не только улучшают технологические характеристики продуктов, но и повышают их биологическую ценность. Кроме того, морские полисахариды применяют как в биотехнологии пищевых продуктов, так и в микробиологии, биотехнологии лекарственных средств и др.

Разнообразные и громадные запасы водорослей и морских трав в дальневосточных морях России, по экспертным оценкам составляющие около 40-45 млн т сырой массы (Суховеева, Подкорытова, 2008), предопределяют разработку современных способов получения полисахаридов и их применение в биотехнологии пищевых продуктов. Вопросам разработки технологий полисахаридов, изучению структуры и применения в различных областях посвящены многочисленные труды отечественных и зарубежных ученых: И.В. Кизеветтера, B.C. Грюнера, В.А. Евтушенко, Л.П. Шмельковой, B.C. Баранова, А.И. Усова, А.В. Подкорытовой, Ю.Н. Лоенко, Ю.С. Оводова, Р.Г. Оводовой, В.Б. Толстогузова, A. Haug, V.J. Chapman, Е. Dikinson, D.A. Rees, J.F. Kennedy и др.

Однако недостаток теоретических и экспериментальных исследований в технологии полисахаридов с заданными свойствами, отсутствие системного представления о многоступенчатости процессов их получения, распределения по технологическим цепочкам способов модификации их структуры и регулирования состава приводят к сдерживанию развития производства полисахаридов и их использования в биотехнологических целях в нашей стране.

Таким образом, существуют объективные предпосылки для обоснования научных принципов биотехнологии полисахаридов с регулируемой структурой

и заданными свойствами из красных водорослей и морских трав, а также на их основе функциональных продуктов различного назначения.

Результаты исследований, представленные в диссертационной работе, выполнялись в соответствии с тематическим планом НИР ФГУП «ТИНРО-Центр», составленным согласно контракту с Федеральным агентством по рыболовству, с 1996 по 2008 г.

Концепция направленной модификации полисахаридов в технологии их получения из красных водорослей и морских трав и развития биотехнологических аспектов их применения заключается:

- в модификации полисахаридов морского происхождения вследствие
удаления части ионогенных групп и изменения соотношения в них мономеров,
что обеспечивает высокие структурообразующие свойства агара, агарозы, кар-
рагинана, филлорината;

применении физико-химической модификации структуры полисахаридов при их получении в одном технологическом цикле из смеси красных водорослей С. armatus и A. tobuchiensis;

регулировании структурно-механических свойств пищевых продуктов полисахаридами разной структуры, варьированием их концентрации, а также варьированием концентрации вкусовых добавок и структурообразующих катионов;

- создании физико-химических условий для повышения регулярности
структуры полисахаридов при получении чистых препаратов, используемых
для получения сорбентов и носителей для хроматографии, диагностических и
промышленных микробиологических сред, матриц для иммобилизации живот
ных клеток.

В соответствии с основными положениями концепции поставлена цель и определены направления исследований.

Цель работы: создать научно обоснованные технологии модифицированных полисахаридов из морского растительного сырья, применяемых для регулирования структуры пищевых продуктов и в биотехнологии.

Для реализации поставленной цели сформулированы следующие задачи:

провести анализ современного состояния и тенденций развития технологий морских полисахаридов из красных водорослей и трав;

разработать концепцию направленной модификации морских полисахаридов в технологии их получения на основе аналитических данных об отечественных и зарубежных экспериментальных исследованиях;

разработать классификацию морских красных водорослей и трав в зависимости от особенностей химического состава, обосновать выбор сырья и направленность технологического процесса для получения полисахаридов с регулярной структурой и заданными свойствами;

исследовать структуру и свойства полисахаридов из сырья, принадлежащего к разным классификационным группам;

обосновать принципы модификации полисахаридов на различных стадиях технологического процесса;

научно обосновать и разработать технологию фракционного извлечения полисахаридов с регулярной структурой из смеси водорослей;

научно обосновать и разработать способы применения полисахаридов для регулирования структуры продуктов на основе рыбного и растительного сырья;

научно обосновать технологии получения высокоочищенных полисахаридов для применения в микробиологии и биотехнологии;

разработать НД на производство полисахаридов и пищевых продуктов с регулируемой структурой;

разработать исходные требования на унифицированную технологическую линию по производству модифицированных полисахаридов;

- разработать бизнес-план и оценить экономическую эффективность раз
работанных технологий модифицированных полисахаридов.

Научная новизна. Сформулирована научно обоснованная концепция направленной модификации полисахаридов из красных водорослей и морских

трав, обеспечивающей регулярность их структуры и стабильность функционально-технологических свойств.

Разработан принцип классификации морских красных водорослей и трав по химическому составу, определяющей направленность технологического процесса для получения полисахаридов с регулярной структурой.

Установлена зависимость между составом моносахаридов, их содержанием и функционально-технологическими свойствами полисахаридов из разных классификационных групп сырья.

Обоснованы и разработаны способы направленной модификации структуры полисахаридов красных водорослей и морских трав методом изменения соотношения ионогенных групп и моносахаридов на различных стадиях технологического процесса.

Впервые обоснован процесс фракционного экстрагирования полисахаридов при получении высокоочищенного агара и агарозы, являющихся основой для хроматографических и диагностических препаратов, питательных сред и матриц в микробиологических и биотехнологических исследованиях.

Впервые созданы научные основы и разработана технология переработки смеси красных водорослей С. armatus/A. tobuchiensis, предусматривающая фракционное извлечение в одном технологическом цикле разных по химической структуре и физическим свойствам полисахаридов - каррагинана и агара.

Разработаны научно-экспериментальные основы применения модифицированных полисахаридов с регулярной структурой и заданными структурно-механическими свойствами в пищевых технологиях, в микробиологических исследованиях и биотехнологии.

Выявлены закономерности регулирования структуры пищевых продуктов в результате применения модифицированных полисахаридов.

Практическая значимость работы и реализация результатов. Создана концептуальная и методологическая база для промышленного внедрения технологий полисахаридов с регулярной структурой и пищевых продуктов на их основе.

Обоснована необходимость расширения сырьевой базы дальневосточного промыслового бассейна за счет освоения новых видов морских растений и их вовлечения в сферу промышленной добычи и переработки.

Разработана технология получения агара и агарозы в одном технологическом цикле при комплексной переработке анфельции.

Разработаны методические рекомендации по исследованию полисахаридов из красных водорослей.

Разработана технология рациональной переработки смеси красных водорослей, позволяющая получать каррагинан и агар в одном технологическом процессе, основанная на последовательном экстрагировании полисахаридов.

Разработана технология получения филлорина и филлорината натрия из нового вида сырья - морской травы филлоспадикса, что расширяет перечень пищевых добавок и сырья, используемого для их производства.

Разработаны биотехнологии производства пищевой гелеобразной и эмульсионной продукции с применением полисахаридов из красных водорослей и морской травы.

Проведена производственная проверка разработанных технологий получения каррагинана и агара из смеси красных водорослей, филлорина и филлорината из морской травы филлоспадикса, высокоочищенного агара и агарозы из дальневосточной анфельции. Подтверждена возможность их использования для производства гелеобразных и эмульсионных пищевых продуктов, а также в биотехнологии и микробиологии.

Новизна технических решений защищена патентами на изобретение (Патент РФ №2109461; Патент РФ № 211313; Патент РФ № 2189990; Патент РФ № 2223663).

Практическая значимость результатов работы подтверждена разработанными нормативными документами: ТИ № 36-58-95 по изготовлению пищевых каррагинана и агара из смеси красных водорослей анфельция-хондрус к ТУ № 8411-008-00472012-93; ТИ № 36-132-2000 по изготовлению агарозы к ТУ № 9284-150-

00472012-2000; ТИ № 36-229-02 по изготовлению филлорина-полуфабриката к ТУ 9284-222-00472012-02; ТИ № 36-244-03 по изготовлению изделия желейного «Мозаика» к ТУ № 9284-245-00472012-03; ТИ № 36-218-03 по изготовлению фил-лорината натрия к ТУ № 9284-223-00472012-03; ТИ № 36-293-05 по изготовлению изделия желейного «Фантазия» к ТУ № 9284-293-00472012-05; ТИ № 36-133-2000 по изготовлению консервов «Суфле лососевое» к ТУ 9271-182-00472012-2000; ТУ № 9254-132-00472012-98 на траву морскую - сырец; ТИ № 36-151-03 по изготовлению сушеной анфелыжи к ТУ № 9284-131-00472012-03; ТИ № 36-247-03 по добыче, сбору и первичной обработке анфельции-сырца к ТУ № 9254-129-00472012-03;ТИ № 36-246-03 по добыче, сбору и первичной обработке хондруса-сырца к ТУ № 9254-248-00472012-03, ТУ № 9284-249-00472012-03 «Хондрус воздушно-сухой».

Разработаны исходные требования на проектирование унифицированной линии по получению полисахаридов морских водорослей и трав.

Разработаны рекомендации по использованию каррагинана и альгината как стабилизаторов в пищевой промышленности.

Разработан бизнес-план и рассчитана экономическая эффективность внедрения комплекса технологий модифицированных полисахаридов из дальневосточных красных водорослей и морских трав на ООО "КАЗ" г. Корсаков.

Достоверность результатов исследований подтверждается применением современных методов исследований при характеристике сырья, технологического процесса и готовых продуктов, математической оценки достоверности результатов работ.

Основные научные положения, выносимые на защиту

  1. Научная концепция направленной модификации полисахаридов в технологии их получения из красных водорослей и морских трав, основанной на изменении моносахаридного состава и ионогенных групп и обеспечивающей регулярность их структуры и стабильность функционально-технологических свойств.

  2. Принцип классификации сырья по химическому составу, определяющей направленность технологического процесса получения полисахаридов заданного состава из красных водорослей и морских трав.

  1. Технологии структурной модификации полисахаридов морских трав, красных водорослей и смесей водорослей, принадлежащих к разным классификационным группам.

  2. Способы регулирования структурно-механических свойств продуктов различного назначения полисахаридами с модифицированной структурой.

Апробация работы. Результаты научных исследований по проблеме ежегодно рассматривались на отчетных сессиях ТИНРО-Центра.

Основные результаты работы были представлены и обсуждены на международных и российских научных конференциях, симпозиумах: «Рациональное использование биоресурсов Тихого океана», Владивосток, 1991; «Биологически активные добавки как компоненты к пище», Владивосток, 1999; «Человек-Экология-Культура на пороге XXI века», Находка, 2000; «Пищевой белок и экология», Москва, 2000; «Современные средства воспроизводства и использования водных биоресурсов», 7-я международная выставка Инрыбпром-2000, Санкт-Петербург, 2000; « Наука-Техника-Технология на рубеже третьего тысячелетия», Находка, 2001; «Низкотемпературные пищевые технологии и продовольственная безопасность в XXI веке», Санкт-Петербург, 2001; «Пища, экология, человек», Москва, 2001; «Наука-Техника-Технология на рубеже третьего тысячелетия», Находка, 2001; 17th International Seaweed Symposium, South Africa, Capetown, 2001; «Прибрежное рыболовство - XXI век», Южно-Сахалинск, 2001; «III Asian Pacific Phycological Forum Algae», Tsucuba, 2002; 1-я Международная конференция «Морские прибрежные экосистемы: водоросли, беспозвоночные и продукты их переработки», Москва, 2002; «Наука-Техника-Технология на рубеже третьего тысячелетия», Находка, 2002; «Приморье - край рыбацкий», Владивосток, 2002; «Современные проблемы качества потребительских товаров и продуктов общественного питания», Санкт-Петербург, 2002; «Производство рыбных продуктов: проблемы, новые технологии, качество», Калининград, 2003, «Наука-Техника-Технологии», Находка, 2003; 18th International Seaweed Symposium», Bergen, 2004; «Пищевые биотехнологии: про-

блемы и перспективы в XXI веке», Владивосток, 2004; 2-я Международная конференция «Морские прибрежные экосистемы: водоросли, беспозвоночные и продукты их переработки», Архангельск, 2005; «Повышение эффективности использования водных биологических ресурсов Мирового океана», Москва, 2005; «Рыбохозяйственные исследования Мирового океана», Владивосток, 2005; конференция по пищевой и морской биотехнологии, Калининград, 2006, «Здоровье нации - основа процветания России», Москва, 2007; «Фундаментальные и прикладные проблемы питания», Санкт-Петербург, 2007; «Производство рыбной продукции: проблемы, новые технологии, качество», Светлогорск, 2007; «Морские прибрежные экосистемы. Водоросли, беспозвоночные и продукты их переработки», Владивосток, 2008.

Публикации. Результаты исследований опубликованы в 71 печатной работе: в монографии (в соавторстве), главе в монографии, 35 научных статьях и материалах конференций, из них 17 статей в изданиях, рекомендованных ВАК; 30 тезисах докладов. Новизна технического решения подтверждена 4 патентами РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 466 стр. Состоит из введения, восьми глав, выводов, списка литературы, включающего 411 источников, в том числе 170 на иностранных языках, приложения — 57 документов. Включает 71 таблицу, 71 рисунок. В приложении приведены документы, подтверждающие внедрение результатов исследования, нормативная документация, патенты, протоколы дегустационных совещаний, акты производственных испытаний технологий.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net