Пищевые системы. Рубрика в журнале - Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий
Статья научная
Роль органических кислот в технологии хлебопекарного производства сложна и многогранна. Они синтезируются дрожжами и молочнокислыми бактериями в процессе брожения (ферментации) опар, заквасок и теста. Разнообразие и количество образуемых органических кислот зависит от состава полуфабриката, присутствующих штаммов микроорганизмов, условий ферментации (влажность полуфабрикатов, температура брожения и др.). Цель исследования - оценка спектра и уровня накопления органических кислот в основных полуфабрикатах ремесленного хлебопечения - хлебопекарных пшеничных заквасках типа 1 и в опарах длительного брожения. Объектами исследования служили пшеничные закваски типа 1 и опары длительного брожения (жидкие с DY200 и густые с DY160). Опары длительного брожения готовили по типу европейских пулиш и бига. Закваски выводили «с нуля» и после стабилизации биотехнологических показателей переводили на модифицированную питательную смесь, содержащую томатную сыворотку и / или амарантовую муку. Отбор заквасок для исследования осуществляли после 9 месяцев непрерывного ведения их на модифицированной питательной смеси. Органические кислоты (молочную, уксусную, яблочную, винную, янтарную, лимонную) определяли с помощью метода высокоэффективной жидкостной хроматографии на приборе Shimadzu LC-2030C 3D Plus. Полученные результаты способствуют лучшему пониманию роли опар и заквасок типа 1 в формировании органолептических и физико-химических характеристик хлебобулочных изделий. Отмечены зависимости качественного и количественного состава органических кислот от рецептурного состава полуфабрикатов хлебопекарного производства и режимов их приготовления. Для установления взаимосвязи между накоплением в заквасках типа 1 с томатной сывороткой и / или амарантовой мукой и качественным составом микробиома заквасок требуется проведение дополнительных исследований.
Бесплатно
Статья научная
Исследована пищевая ценность, качество и безопасность оригинальных мясных изделий, разработанных с использованием побочных продуктов убоя кроликов (субпродуктов и кишечника) и растительного сырья. Объектами исследования служили колбаса ливерная с пшеном, зельц, желудок фаршированный и закуска хрустящая. Химический анализ показал, что все продукты обладают повышенным содержанием белка (15,6–28,4%) и относятся к низкокалорийным: энергетическая ценность варьировалась от 134 ккал/100 г (зельц) до 300 ккал/100 г (закуска хрустящая). Определен аминокислотный состав белков: продукты содержат полный набор протеиногенных аминокислот, с преобладанием лизина, лейцина, аланина и глицина. Расчет аминокислотного скора выявил, что лимитирующей аминокислотой во всех образцах является триптофан, в то время как по остальным незаменимым аминокислотам продукты соответствуют или превышают эталонный белок. Коэффициент различия аминокислотного скора составил 33–43,8%, что указывает на потенциальную избыточность части аминокислот, не используемых на пластические нужды. Органолептическая оценка по 9-балльной шкале подтвердила высокие потребительские свойства изделий: общая средняя оценка составила от 7,8 до 8,2 балла. Физико-химические показатели (массовая доля влаги, жира, белка, поваренной соли) соответствуют нормативным требованиям для мясной продукции. Микробиологические исследования и анализ на содержание токсичных элементов (ртуть, мышьяк, кадмий, свинец) подтвердили безопасность продуктов в соответствии с ТР ТС 034/2013. Таким образом, использование побочного сырья убоя кроликов позволяет создавать оригинальные, безопасные мясные продукты с высокой пищевой ценностью, сбалансированным аминокислотным составом и хорошими органолептическими характеристиками, что способствует расширению ассортимента и решению задачи рационального использования сырьевых ресурсов.
Бесплатно
Исследование процесса сушки термолабильных продуктов с использованием теплонасосных технологий
Статья научная
В статье представлена схема и принцип действия энергоэффективной сушильной установки с применением теплонасосной технологии с рециркуляцией и очисткой воздуха, которая ориентирована на получение пророщенных семян льна, покрытых термочувствительной оболочкой на основе растительного глицерина. Актуальность работы обусловлена специфическими требованиями к режиму сушки таких продуктов как пророщенные семена льна, обладающие высоким содержанием витаминов, антиоксидантов и полиненасыщенных жирных кислот (особенно омега-3). Деликатная структура проростков и чувствительная оболочка требуют предельной осторожности при термической обработке. Авторами представлены оптимальные режимные параметры процесса сушки данного продукта, позволяющие достичь высокой эффективности проведения процесса и его экологической целесообразности. При этом экономия удельных энергоресурсов может доходить до 70 % за счет применения теплонасосных технологий, обеспечивающих извлечения тепла из отработанного воздуха (который обычно выбрасывается в атмосферу) и передачи его свежему воздуху, который подготавливают к процессу сушки. Кроме этого, были проведены исследования по определению оптимального коэффициента рециркуляции (КР) отработанного воздуха. Было выявлено, что настройка КР в диапазоне 55-65 % является оптимальной, обеспечивая пиковую энергоэффективность и сохранение стабильности кипящего слоя. В ходе изучения результатов эксперимента по сушке дражированных семян льна на представленной установке, а также на основании параметрического моделирования процесса авторами сделан вывод о том, что необходим постоянный контроль и регулирование параметров процесса в автоматическом режиме за счет мониторинга изменений показателей свежего воздуха. Таким образом, представленная установка и технология сушки позволяет не только существенно снизить энергозатраты предприятия, но и обеспечивает высокую скорость и равномерность сушки продукта, что критически важно для сохранения его биологической ценности и товарного вида.
Бесплатно
Исследование физико-химических свойств сублимированной метабиотической пищевой системы
Статья научная
Метабиотические пищевые системы представляют собой комплекс из не жизнеспособных пробиотических микроорганизмов и продуктов их прижизненного метаболизма, которые сохраняют стабильность в широком диапазоне значений рН и температуры. При этом сублимированные метабиотические субстанции имеют неоптимальные физико-химические характеристики, связанные с высокой гигроскопичностью, неудовлетворительной сыпучестью, что затрудняет промышленное применение данных систем. С целью обоснования применения сублимированной метабиотической субстанции в технологии твердых форм и для дальнейшего ее использования в области разработки и производства новой обогащенной биологически активными веществами, специализированной, в том числе диетической, пищевой продукции были изучены физико-химические и технологические характеристики. Анализ показателей сыпучести и угла естественного откоса показал неоптимальные значения для исследуемой метабиотической пищевой формы, численные значения исследуемых параметров составили 2,6 г/с и 35 и 57,5 град, влагосодержание соответствовало величине 14,99%. На основе данных ситового анализа установлено, что исследуема лиофилизированная метабиотическая субстанция является неоднородной, степень измельченности варирует от среднемелкого до очень мелкого, что подтверждается показателями низкой сыпучести. Расчетные значения коэффициентов Хауснера и Карра для метабиотической субстанции составили 2,35 и 57,45, что свидетельствует о недостаточной способности притяжения и сцепления под давлением. В результате экспериментальных испытаний установлено, что исследуемая субстанция имеет неоптимальные технологические свойства, что определяет целесообразность применения технологии влажной грануляции для разработки рациональных форм и последующего применения в пищевой промышленности.
Бесплатно
Статья научная
В соответствии с нормативными документами цвет хлебобулочных изделий определяется в ходе органолептического анализа, существенным недостатком которого является субъективность оценки. В настоящее время в мировой практике широко используется оценка цветовых характеристик различных пищевых продуктов, включая хлебобулочные изделия, с применением инструментального метода анализа. Наибольшее распространение получила колориметрическая система CIE Lab. Цель работы - определение влияния продолжительности выпечки в электрической подовой печи на цветовые характеристики хлебобулочного изделия из пшеничной муки высшего сорта. Объектом исследования являлись изделия, приготовленные по рецептуре батона нарезного с различной продолжительностью выпечки (15-40 мин). Образцы хлебобулочных изделий исследовали органолептическим анализом (вкус, цвет корки, цвет мякиша, запах хлеба, запах мякиша, состояние мякиша). Анализ цветовых характеристик корки и мякиша проводили при помощи прибора колориметра Chroma meter CR-410 (Konicа Minolta, Япония) в системе CIE Lab. В результате проведённых исследований установлено, что с увеличением времени выпечки степень светлоты (L*) уменьшается от 72,60±1,75% до 48,75±1,43%; параметр b* значительно уменьшается, начиная с 35 минут выпечки от 23,43±0,28° до 15,42±1,30°; тогда, как параметр a* сначала возрастает от 6,40±1,12° до пика в 10,57±0,43° к 30 минутам выпечки, а затем снижается. Сопоставление результатов по цветовым характеристикам хлебобулочного изделия с результатами органолептического анализа позволило установить диапазоны значений цветовых характеристик L* (55-68%) и a* (9-11°), при которых цвет корки хлеба и изделия в целом положительно оценивается дегустаторами. Параметр b* не имел однозначной корреляции с результатами органолептического анализа. С применением международной системы CIE Lab измерения цветовых характеристик хлебобулочных изделий доказано, что для оценки цвета корки изделия из пшеничной муки наиболее информативным являются значения характеристик «L*» и «a*», коррелирующих с органолептической оценкой этих изделий. Эти характеристики могут быть использованы в качестве визуальных индикаторов в процессе автоматического контроля продолжительности выпечки.
Бесплатно
К вопросу о правовых аспектах пищевых нанотехнологий
Статья научная
Нанотехнологии в пищевой промышленности представляют собой одно из наиболее перспективных и одновременно дискуссионных направлений развития отрасли, открывающее широкие возможности для повышения качества, безопасности и сохранности продуктов питания. В статье рассматриваются правовые аспекты применения нанотехнологий в пищевой промышленности, особое внимание уделяется вопросам использования наноупаковки и наноматериалов, контактирующих с пищевыми продуктами. Авторами проанализированы современные достижения в области создания активной, умной и антимикробной упаковки, приведены примеры отечественных и зарубежных разработок, включая применение наночастиц оксида меди, мембранных технологий и природных добавок, таких как экстракт бересты. В работе систематизированы преимущества использования наноупаковки: продление сроков годности, повышение уровня защиты от микробиологической порчи, оптимизация логистических процессов и снижение потерь продукции. На основе анализа научной литературы и нормативно-правовых источников выявлены ключевые проблемы, препятствующие широкому внедрению нанотехнологий в отечественную пищевую индустрию. К их числу авторы относят отсутствие специализированного законодательного регулирования, недостаточную разработанность методов стандартизации и сертификации наноматериалов, высокую стоимость производства, а также необходимость дополнительных исследований токсикологического воздействия наночастиц на организм человека и окружающую среду. Особое внимание уделено анализу действующей нормативной базы Евразийского экономического союза, в частности Техническому регламенту ТР ТС 005/2011 «О безопасности упаковки» и Методическим рекомендациям МР 1.2.0023-11, регламентирующим контроль наноматериалов в пищевой продукции. Обоснована необходимость принятия Федерального закона «О продовольственной безопасности Российской Федерации», который позволил бы создать целостную систему правового регулирования в данной сфере. Результаты исследования могут быть использованы при совершенствовании законодательства, а также в практической деятельности организаций, занимающихся разработкой и внедрением инновационных упаковочных материалов для пищевой промышленности.
Бесплатно
Статья научная
Известно, что черный рис содержит большое количество антоцианов, является доступным, технологически рациональным и экономически целесообразным сырьем для промышленного получения антоцианов. Актуальны исследования по разработке и научно-практическому обоснованию технологических и технических решений для производства антоцианов и антоцианового пищевого красителя из черного риса. Проанализированы научно-техническая и патентная литература в области техники и технологий извлечения антоцианов и их использования в качестве натурального красителя и функционального компонента в составе пищевых продуктов. В статье представлены технические и технологические решения, машинно-аппаратурная схема и режимные параметры основных технологических процессов для производства экстракта черного риса. В качестве объектов переработки использованы черный рис сорта «Мулатка» и черный рис сорта «Южная ночь». Антоциановый пищевой краситель из черного риса является высушенным распылительным способом экстрактом черного риса. Описаны основные технологические процессы: формирование гидромодуля, экстракция, фильтрование, концентрирование и сушка. Представлены показатели качества сухого экстракта черного риса. Предложена рациональная конструкция ультразвукового экстрактора для реализации водной экстракции антоцианов из черного риса. Разработанный запатентованный способ основан на водной ультразвуковой экстракции по принципу реперколяции при гидромодуле 1:4–1:6, температуре 30–40°C, с использованием ультразвукового воздействия частотой 22 кГц и интенсивностью 50 Вт/см² в течение 70–120 минут при постоянном циркуляционном перемешивании экстрагента с кратностью циркуляции 15–25 объемов/час. Выход антоцианов по предлагаемому способу составляет до 96%. Концентрирование проводят путем вакуум-выпаривания при температуре 30–40°C до содержания сухих веществ 10–15%, с последующей распылительной сушкой при температуре 140–160°C. Сочетание экстракции по типу реперколяции, механического перемешивания и ультразвуковой обработки обеспечивает синергетический эффект, значительно ускоряя процесс по сравнению с традиционными методами. Предложенные конструкторские и технологические решения могут быть применимы на предприятиях по глубокой переработке сырья растительного происхождения для производства антоцианов, биологически активных добавок и функциональных продуктов питания.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлена математическая модель тепло- и массопереноса для вакуумной сушки арахиса с комбинированным теплоподводом. Модель учитывает два основных периода процесса: поверхностного и внутреннего испарения. Для каждого периода составлены уравнения кинетики сушки и теплового баланса, проведена их линеаризация и получены аналитические и численные решения. Результаты моделирования показали, что влагосодержание арахиса снижается с падающей скоростью, стремясь к равновесному значению. Скорость этого процесса возрастает с увеличением коэффициента сушки. На динамику температуры материала существенное влияние оказывают такие параметры, как удельная поверхность теплопередачи, коэффициент теплопередачи и температура нагревателя. Повышение каждого из них приводит к более интенсивному росту температуры продукта. На основе модели решена задача оптимального управления процессом с критериями минимизации продолжительности сушки при ограничении на максимально допустимую температуру материала. Показано, что оптимальный режим заключается в максимально быстром нагреве продукта до допустимого предела с последующим поддержанием этой температуры за счет управляемого изменения температуры нагревателя. Установлено, что реализация оптимального непрерывного или ступенчатого режима существенно сокращает время сушки по сравнению с режимом постоянной температуры нагревателей. Основные выводы работы: разработанная модель адекватно описывает физическую картину процесса вакуумной сушки с комбинированным теплоподводом; определены эффективные стратегии управления теплоподводом, обеспечивающие сокращение продолжительности сушки без превышения допустимой температуры продукта. Полученные результаты имеют практическую значимость для проектирования и оптимизации работы вакуумных сушильных аппаратов.
Бесплатно
Методические аспекты выработки биологически полноценного йогурта
Статья научная
Йогурт отличает сбалансированность по всем элементам питания, особенно по содержанию биологически важных полноценных белков. Более детальное изучение технологических особенностей йогурта, как наиболее популярного и востребованного у потребителей напитка, позволит совершенствовать его технологию и вырабатывать продукт с новыми биологическими свойствами, повысить степень усвояемости. В силу дефицита белка в рационе питания людей актуальным становится продолжение проведения исследований по совершенствованию методологических подходов к технологии производства наиболее популярного у населения молочного напитка. Для потребителей всегда важна консистенция – плотная, густая, без отделения сыворотки. регулирование консистенции йогурта можно добиться технологическими приемами. Цель работы провести исследование факторов, формирующих идентификационные характеристики консистенции биологически полноценного йогурта. В соответствии с целью исследования были сформированы задачи по совершенствованию рецептур биойогурта на базе молочного сырья отечественного производителя. Изучалась роль составных частей молока- белка и жира в составе рецептурной смеси, а также сухого обезжиренного молока в формировании нормативных характеристик консистенции йогурта. Рассматривалась взаимосвязь между рецептурными компонентами и структурно-механическими свойствами кислотного геля йогурта. Химический состав молочной смеси характеризуется наличием молочного жира, который в отвердевшем виде влияет на характер консистенции йогурта. Установлена зависимость, что: с повышением содержания жира йогурт характеризуется как плотный и густой. По всем критериям качества оптимальными дозами в составе йогурта являются: массовая доля жира 2,6–6,1%., сухого обезжиренного молока от 10,5 до 12,5%. Биохимические процессы сквашивания связанные с видом микрофлоры закваски, которые формируют консистенцию йогурта. Для производства йогурта рекомендованы к использованию комбинированные закваски. Активность комбинированного состава бактериальной закваски (St- 3 + AT-5; St - 3 + F-811) позволяет быстрее достичь нормируемых значений кислотности в йогурте и тем самым, сократить технологический цикл производства на 1 час. при наилучших показателях консистенции.
Бесплатно
Методы активной упаковки: сравнительный анализ технологий продления срока годности продуктов
Статья научная
Статья представляет обзор и систематизацию подходов активной упаковки пищевых продуктов с акцентом на механизмы действия и эффективность по ключевым категориям товаров. Цель работы — описать, какие решения (поглотители кислорода и влаги, этилен‐ловушки, антимикробные системы, а также упаковка в модифицированной газовой среде, MAP) обеспечивают наибольшее продление срока годности и снижение микробной нагрузки, и в каких случаях их целесообразно комбинировать. Проведено обобщение экспериментальных данных из рецензируемых публикаций и промышленных кейсов с приведением ориентировочных количественных эффектов. Показано, что O₂-поглотители на основе железа в вакууме или в сочетании с MAP снижают остаточный кислород до сотых процента и продлевают хранение мяса до 21–28 суток; для рыбы отмечено двукратное и более увеличение сроков свежести. Для фруктов и овощей наибольший эффект даёт связка этилен-поглотителя с оптимальным газовым режимом (прибавка 2–4 недели), тогда как для хлебобулочных изделий высоко-CO₂-MAP обеспечивает 14–21 день «без плесени». Влагоабсорбенты уменьшает экссудат и косвенно сдерживают порчу, а антимикробные покрытия добавляют 2–5 дней и дают снижение на 1–2 log. Наилучшие результаты достигаются при комбинировании технологий с учётом чувствительности продукта к кислороду, влаге и рисков анаэробного роста; предложена сводная таблица для практического выбора решений.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлена комплексная математическая модель тепло- и массообмена для процесса вакуум-сублимационной сушки высокопористого материала в сверхвысокочастотном (СВЧ) поле. Модель разработана с целью адекватного описания интенсивных и нестационарных процессов, характерных для данного способа сушки. В разделе материалов и методов обоснован учет ключевых особенностей процесса: объемного характера сушки и СВЧ-нагрева, изменяющейся пористой структуры материала, наличия трех форм влаги, а также необходимости анализа полей температуры, влагосодержания и давления. Процесс представлен как совокупность взаимосвязанных элементарных процессов. Основным результатом является система дифференциальных уравнений в цилиндрических координатах, описывающая внутренний тепло- и массообмен с учетом теплопроводности, парообразования, фазовых переходов и СВЧ-нагрева. Система дополнена граничными условиями. Для практических расчетов предложены упрощения, например, пренебрежение переносом жидкости после завершения вспучивания. Конкретизированы подмодели для описания сопутствующих процессов. Предложена эвристическая модель вспучивания, связывающая коэффициент расширения материала с минимальной температурой, и выведены формулы для определения переменного радиуса жгута, объемной концентрации сухого вещества и пористости. Разработана модель фазовых переходов (кристаллизация/плавление) на основе локальных условий и введено слагаемое в уравнение теплопроводности. Для моделирования СВЧ-нагрева предложена формула с учетом селективности поглощения энергии разными компонентами материала. Введен способ аналитической оценки коэффициента диэлектрических потерь через объемные доли компонентов. Главным выводом исследования является создание целостного математического аппарата, позволяющего моделировать сложный процесс сушки с учетом взаимного влияния теплофизических, структурных и электродинамических факторов. Модель обеспечивает возможность анализа распределения ключевых параметров (температуры, влажности, давления) в объеме материала на всех стадиях процесса, что является основой для оптимизации технологических режимов.
Бесплатно
Модель автоматизированной системы тепловой обработки для аппарата по консервированию томатного сока
Статья научная
В статье представлена усовершенствованная модель автоматизированной системы тепловой обработки (АСУТП) для аппарата по консервированию томатного сока. Основное внимание уделено разработке и верификации модели, обеспечивающей оптимизацию управляющих воздействий с целью повышения качества готового продукта при минимальных энергетических и экономических затратах. Методологической основой исследования стали статистические и математические методы, описывающие изменение текстурных характеристик томатного сока в процессе пастеризации. Проведённый анализ термической обработки позволил выявить ключевые параметры, влияющие на сенсорные и микробиологические свойства продукта. Разработанная модель АСУТП апробирована на лабораторной установке с применением современного контрольно-измерительного оборудования и программного обеспечения на базе контроллера Siemens S7–1200 и SCADAинтерфейса. Экспериментально установлены оптимальные параметры пастеризации (85 °C, 5 минут), обеспечивающие сохранение цвета, текстуры и органолептических характеристик при гарантированной микробиологической стабильности. Разработанная адаптивная модель управления позволяет существенно повысить эффективность технологического процесса, демонстрируя снижение энергопотребления на 12-15% при одновременной минимизации отклонений качества продукции менее 5%. Практическая значимость исследования заключается в возможности повышения рентабельности производства за счет сокращения брака на 18-20%, уменьшения энергозатрат и стабилизации качества продукции. Предложенная методология обладает значительным потенциалом для применения при обработке других жидких пищевых продуктов и может быть адаптирована для модернизации существующих производственных линий. Перспективными направлениями дальнейшего развития исследования видятся интеграция с системами Industry 4.0, разработка предиктивных алгоритмов на основе машинного обучения и создание цифровых двойников для различных типов пищевого сырья. Полученные результаты подтверждают высокую эффективность предложенного подхода как с технологической, так и с экономической точек зрения, открывая новые возможности для совершенствования процессов тепловой обработки в пищевой промышленности.
Бесплатно
Нут: функциональные свойства и технологии переработки
Статья обзорная
Нут сорта Хабиб (Cicer arietinum L.) - среднеспелый крупнозёрный сорт, включённый в Госреестр по Центрально-Чернозёмному и Северо-Кавказскому регионам РФ, с содержанием белка до 25%, массой 1000 семян 299-399 г и максимальной урожайностью 44,4 ц/га. Семена нута содержат 17-25% белка (скор незаменимых аминокислот DIAAS 0,67-0,84), крахмал с долей амилозы 32-45%, пищевые волокна 18-22% сухого вещества (СВ), липиды 4-8% СВ с преобладанием линолевой кислоты (43-62%). Функционально-технологические свойства (ФТС) нутовой муки и белковых препаратов: водопоглощающая способность 1,2-2,1 г/г, водоудерживающая 3,5-5,0 г/г белка, эмульгирующая активность 60-75%, минимальная гелеобразующая концентрация 10-14%. Биоактивация семян проращиванием при 20-25°С в течение 48-72 ч снижает содержание антипитательных факторов (АПФ): ингибиторов протеаз на 30-70%, фитатов на 20-50%, олигосахаридов на 40-80%. Проращивание в молочных средах (пахта, сыворотка) при соотношении с водой 1:2 повышает содержание свободных аминокислот в проростках на 15-30% относительно водного контроля. Щелочная экстракция при pH 8-10 с изоэлектрическим осаждением при pH 4,5 обеспечивает выход белковых изолятов с содержанием белка 85-95%; воздушная классификация даёт концентраты 50-65% при сохранении нативных ФТС. Ферментативный гидролиз при степени гидролиза 5-10% улучшает растворимость и ФТС; при степени гидролиза 15-25% образуются биоактивные пептиды с антигипертензивной и антиоксидантной активностью. Пастообразные продукты из биоактивированного нута содержат на 25-40% больше свободных аминокислот, чем необработанное сырьё, при влажности 65-75%. Сравнительный анализ с сортами Приво 1, Триумф, Номинал и Краснокутский 36 подтверждает преимущества сорта Хабиб по крупнозёрности, суммарному белковому сбору с единицы площади и фитосанитарной устойчивости, что обосновывает его приоритетность как сырья для получения белковых препаратов и функциональных пищевых продуктов.
Бесплатно
Обоснование применения хитина и хитозана для псевдокапсулирования рыбных комбикормов
Статья научная
В статье представлено комплексное научное и технологическое обоснование применения хитина и его производного хитозана для создания защитных инертных оболочек (псевдокапсул) на гранулах рыбных комбикормов. Актуальность работы обусловлена необходимостью решения ключевых проблем современной аквакультуры, связанных с потерями водорастворимых нутриентов, окислением липидов и микробиологической порчей кормов, особенно при использовании альтернативных, в том числе растительных, компонентов с высоким содержанием жиров. Авторы доказывают, что хитин, как высокомолекулярный аминополисахарид, полученный из панцирей ракообразных, обладает уникальным сочетанием свойств, делающих его идеальным материалом для псевдокапсулирования. К ним относятся химическая инертность, механическая прочность, термостойкость, нетоксичность, биоразлагаемость и, что особенно важно, выраженные барьерные и антимикробные свойства. Образующаяся хитиновая пленка предотвращает вымывание витаминов, аминокислот и минеральных веществ в воду, защищает жиры от прогоркания, подавляет развитие патогенной микрофлоры (включая золотистый стафилококк) и тем самым существенно увеличивает срок хранения корма. В технологическом аспекте статья описывает усовершенствованный процесс производства, включающий экструзию, вакуумную пропитку гранул жидкими компонентами и финишное нанесение хитиновой оболочки. Это позволяет программировать свойства корма, такие как плавучесть и скорость погружения, и обеспечивает высокую водостабильность гранул, что критически важно для кормления ценных видов рыб (осетровых, лососевых). Практическая ценность исследования подтверждена результатами производственных испытаний на осетровых рыбах. Применение псевдокапсулированных комбикормов позволило повысить усвояемость питательных веществ на 10–12%, увеличить привесы на 10–12% и снизить конверсию корма на 15%. Экономический эффект выразился в сокращении затрат корма на единицу продукции на 8–12%. Представленные рецептуры стартового и продукционного кормов соответствуют физиологическим потребностям рыб, а микробиологический анализ подтвердил их экологическую чистоту и улучшенные санитарные показатели. Таким образом, исследование демонстрирует, что псевдокапсулирование с использованием хитина и хитозана является эффективным инновационным решением. Оно направлено на повышение питательной ценности, сохранности и экономической эффективности комбикормов, что способствует устойчивому развитию индустриальной аквакультуры.
Бесплатно
Статья научная
Оптимизация противотуберкулезной терапии остается одной из актуальных задач современной медицины. Ингаляционная доставка антибиотиков может способствовать повышению эффективности лечения туберкулеза, поскольку обеспечивает достижение высоких локальных концентраций препарата в легких и снижает риск системных побочных эффектов. Цель исследования – обосновать эффективность ингаляционного противотуберкулезного препарата с пролонгированным высвобождением изониазида методами моделирования фармакокинетики и фармакодинамики. Для описания фармакокинетики были построены многокамерные фармакокинетические модели для перорального и ингаляционного введения изониазида. Параметры модели для пероральной доставки были определены на основании опубликованных данных клинических исследований. Скорость абсорбции для ингаляционной формы была определена по экспериментальным данным проницаемости изониазида через мембрану в системе in vitro. Фармакодинамическая модель учитывала рост и гибель внеклеточной популяции Mycobacterium tuberculosis в зависимости от концентрации препарата. Совмещенное фармакокинетико-фармакодинамическое моделирование показало, что ингаляционная доставка препарата обеспечивает более высокую локальную экспозицию в эпителиальной легочной жидкости при низких концентрациях в плазме и способствует более эффективному подавлению бактериальной популяции, чем пероральный путь. Для дозы 300 мг за двое суток ранняя бактерицидная активность составила (РБА): РБА = 0,568 log10КОЕ/мл/сут (пероральное введение); РБА= 0,677 log10КОЕ/мл/сут (ингаляционное введение, респирабельная фракция (РФ) = 0,6); РБА= 0,688 log10КОЕ/мл/сут (ингаляционное введение, РФ = 1). Общая экспозиция препарата в эпителиальной легочной жидкости (AUC) за 48 часов составила: AUC = 15,31 мг(ч/л (пероральное введение); AUC = 29,06 мг(ч/л (ингаляционное введение, РФ = 0,6); AUC = 48,44 мг(ч/л (ингаляционное введение, РФ = 1). Расчет динамики внеклеточной бактериальной популяции при ингаляционном введении изониазида (15 – 450 мг) позволил определить, что при дозировке 50 – 100 мг изониазида 1 раз в сутки (РФ = 0,6), достигаются значения ранней бактерицидной активности близкие к максимальным. Математическое моделирование подтверждает преимущества ингаляционного пути и служит эффективным инструментом для обоснования доз и разработки ингаляционных лекарственных форм.
Бесплатно
Определение биологически активных веществ в зерне пшеницы и чечевицы
Статья научная
В статье представлен обзор современных методов определения биологически активных соединений в сельскохозяйственном сырье растительного происхождения, охватывающий спектр аналитических подходов — от классических химических и титриметрических методов до высокоэффективных инструментальных техник, включая высокоэффективную жидкостную хроматографию, масс-спектрометрию. Целью исследований являлось проведение анализа существующих методов и выявление наиболее целесообразного для определения биологически активных веществ в исследуемом сельскохозяйственном сырье. Для проведения исследований выбраны образцы пшеницы и чечевицы, выращиваемые в Омской области, модифицированные методами биофортификации, в частности селекцией. Анализ и сравнительная оценка доступных методик позволили обоснованно выбрать наиболее простой и точный метод количественного определения биологически активных веществ в исследуемом сырье, адаптированный к специфике его химического состава - метод определения суммарного содержания фенольных соединений, позволяющий получать более точные данные, а также повысить безопасность работы при сокращении времени экстракции. Что формирует предпосылки для его широкого применения в пищевой промышленности. Согласно полученным данным, исследуемые образцы отличаются высокой белковой ценностью. Итогом стало количественное определение фенольных соединений на начальном этапе в образцах модифицированного растительного сырья. Результаты подчёркивают, что пигментированные сорта зерновых и бобовых обладают повышенной нутриентной и биологической ценностью по сравнению с традиционными и могут быть использованы в качестве функционального сырья при разработке функциональных и специализированных продуктов питания и биологически активных компонентов. Полученные данные по содержанию двух ключевых компонентов — белка и фенольных соединений — могут служить основой для дальнейших исследований, направленных на изучение взаимодействия этих веществ в составе модифицированного сырья. Проведение данных исследований является первой ступенью комплексного эксперимента в рамках разработки многокомпонентного биологически активного компонента – нутрицевтика. Обзор представляет интерес для исследователей, аналитиков и специалистов в области пищевой отрасли, стремящихся к надёжному и эффективному контролю содержания биологически активных веществ в сырье и производству функциональных продуктов питания и биологически активных веществ.
Бесплатно
Статья научная
Корень солодки (Glycyrrhiza glabra L.) является ценным лекарственным сырьем, содержащим комплекс биологически активных веществ с антиоксидантной активностью. Оптимизация процесса экстракции позволяет повысить эффективность извлечения целевых компонентов. Целью исследования является определение оптимальных параметров экстракции для максимального извлечения фенольных соединений и достижения высокой антиоксидантной активности экстрактов корня солодки. Для оптимизации процесса экстракции использован метод планирования эксперимента по Боксу-Бенкену с тремя факторами: продолжительность экстракции (60-120 мин), гидромодуль (1:10-1:30) и температура (50-70°C). В качестве откликов определяли антиоксидантную активность методом DPPH (АОА, %), содержание общих фенольных соединений методом Фолина-Чокалтеу (ОФС, мг ГК/г) и выход сухого вещества (СВ, %). Статистическая обработка данных проведена с построением математических моделей зависимости откликов от варьируемых факторов. Получены уравнения регрессии, описывающие зависимость антиоксидантной активности, содержания фенольных соединений и выхода сухого вещества от параметров экстракции. Установлено, что наибольшее влияние на все исследуемые отклики оказывает гидромодуль. Для антиоксидантной активности (Y1) и выхода сухого вещества (Y3) определяющими являются линейный и квадратичный члены гидромодуля. Содержание общих фенолов (Y2) зависит от продолжительности экстракции, гидромодуля и взаимодействия гидромодуля и температуры экстракции. Максимальная антиоксидантная активность (16,4%) и наибольший выход сухого вещества (3,05%) достигаются при продолжительности экстракции 120 мин, гидромодуле 1:10 и температуре 60°C. Методом планирования эксперимента по Боксу-Бенкену определены оптимальные параметры экстракции биологически активных веществ из корня солодки. Полученные математические модели позволяют прогнозировать качественные характеристики экстрактов в зависимости от условий процесса. Результаты исследования могут быть использованы для разработки технологии получения стандартизованных экстрактов солодки с заданными свойствами.
Бесплатно
Оптимизация режимов сушки семян киноа в барабанной сушилке с канальной насадкой
Статья научная
Приводятся результаты экспериментальных исследований первичных технологических процессов переработки семян киноа отечественной селекции на пилотной сушильной установке. Цель исследования – выявить рациональные значения параметров процесса послеуборочной сушки семян в барабанной сушилке непрерывного действия. Объектом исследований являлся процесс конвективной сушки семян киноа отечественной селекции НПО «КВИНОА ЦЕНТР», г. Новокубанск Краснодарского края, сорта Кади, урожая 2024 года. Эксперимент проведен на пилотной установке барабанной сушилки с канальными насадками для поперечной подачи сушильного агента. Изучено влияние на процесс основных технологических параметров (температура и расход теплоносителя, производительность по влажному материалу). Оптимизация сушки проводилась из условия минимизации удельных энергозатрат при достижении влажности семян киноа до 8,0–8,5 % на выходе из сушилки. Многокритериальная задача оптимизации решалась с использованием метода трехфакторного планирования эксперимента Бокса-Уилсона. Дисперсионный анализ проводился по методу ANOVA. Для анализа и визуализации экспериментальных данных использована методология поверхности отклика. Нахождение области оптимальных значений проводилось по функции желательности Харрингтона. Из анализа массива решений установлены рациональные интервалы значений входных факторов: температура теплоносителя на входе в барабан 323–325 град. К; расход теплоносителя 0,312–0,316 м3/с; производительность по влажным семенам 1583,8–1586,12 кг/ч. Применение указанных режимов удаления влаги из семян киноа обеспечивает минимизацию энергозатрат на процесс сушки при требуемых показателях хранения.
Бесплатно
Статья научная
Облепиха (Hippophae rhamnoides L.) является ценным источником биологически активных веществ, в том числе фенольных соединений с выраженной антиоксидантной активностью. Целью исследования являлась оптимизация параметров ультразвуковой водной экстракции ягод облепихи для максимизации выхода фенольных соединений и антиоксидантной активности с использованием метода планирования эксперимента Бокса-Бенкена. В качестве независимых переменных выбраны температура экстракции (50-90 °C), время ультразвуковой обработки сонотродом (0-5 мин в рамках 45 мин общего времени экстракции) и гидромодуль (1:10-1:30). Оценивались три отклика: антирадикальная активность IC50, общее содержание фенольных соединений (ОСФС) по методу Фолина-Чокальтеу и содержание сухих веществ СВ (%). Проведено 15 экспериментов, включая три повтора в центральной точке. Разработаны математические модели второго порядка с высокими коэффициентами детерминации (R² = 0.898 для IC50, R² = 0.983 для ОСФС, R² = 0.889 для СВ). Установлено, что температура экстракции оказывает значимое положительное влияние на IC50 (-2,45) и на ОСФС (+3.74). А гидромодуль на СВ - отрицательное влияние (-1,11). Время ультразвуковой обработки статистически незначимо влияло на все исследуемые отклики. Определены оптимальные параметры: для максимизации FRSA - температура 90 °C, гидромодуль 1:12-15 (прогноз IC50 ≈ 5,4-7,6); для максимизации ОСФС - температура 90 °C, гидромодуль 1:30 (прогноз TPC ≈ 22 мг ГК/г). Разработанные модели могут применяться для промышленного получения экстрактов облепихи с заданными свойствами.
Бесплатно
Опыт получения ХС из побочных продуктов переработки пресноводных рыб
Статья научная
Статья посвящена анализу источников, методов получения и биомедицинского потенциала хондроитин сульфата (ХС), с особым акцентом на возможность его экстракции из побочных продуктов переработки пресноводных рыб. ХС, как сульфатированный гликозаминогликан, является ключевым структурным и функциональным компонентом внеклеточного матрикса, играя критическую роль в поддержании здоровья суставов, нейропластичности, регенерации тканей и модуляции воспалительных процессов. Его биологическая активность напрямую зависит от структурных особенностей, таких как степень сульфатирования («сульфатный код»), молекулярная масса и пространственная организация, которые, в свою очередь, определяются источником сырья и технологией выделения. В работе подчеркивается, что традиционное промышленное производство ХС опирается на сырье животного происхождения (хрящи крупного рогатого скота, свиней, кур), что сопряжено с рядом ограничений, включая религиозные аспекты, риски зоонозных заболеваний и нестабильность сырьевой базы. В этом контексте гидробионты, и особенно побочные продукты рыбоперерабатывающей промышленности (скелеты, хрящи, головы), рассматриваются как перспективная и устойчивая альтернатива. Использование такого сырья позволяет решить проблему утилизации отходов и соответствует принципам экономики замкнутого цикла. В статье проводится детальный обзор традиционных (щелочной и кислотный гидролиз) и современных (ферментативный, ультразвуковой, микроволновой, сверхкритическая флюидная экстракция) методов извлечения ХС. Делается вывод, что разработка эффективных и рентабельных технологий получения ХС из рыбных отходов представляет собой актуальную научно-практическую задачу. Такие технологии должны обеспечивать не только высокий выход и чистоту, но и сохранение специфической структуры сульфатированных изоформ, что определяет их терапевтическую эффективность. Внедрение подобных решений позволит расширить сырьевую базу для производства ХС, создать новые цепочки добавленной стоимости в рыбной отрасли и удовлетворить растущий рыночный спрос на функциональные нутрицевтики и биомедицинские материалы с предсказуемыми свойствами.
Бесплатно
