«БИОТЕХНОЛОГИЯ НАПИТКОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ АЛОЭ ВЕРА (ALOE VERA)» - Магистерская работа

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПРОДУКТЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ АЛОЭ ВЕРА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) 7

1.1. Характеристика функциональных продуктов питания 7

1.2. Алоэ настоящий (Aloe vera), как ингредиент функционального питания 12

1.2.1. Систематическое положение Алоэ вера 12

1.2.2. Морфофизиологические особенности Алоэ вера 14

1.2.3. Химический состав и фармакологическое действие Алоэ вера 18

1.2.4. Использование Алоэ вера и продуктов его переработки в производстве функциональных продуктов питания 32

1.2.5. Калорийность и пищевая ценность Алоэ вера 41

1.2.6. Продукты на основе Алоэ вера 44

1.3. Натуральные сахарозаменители для напитков функционального назначения 46

1.3.1. Стевиозиды и ребаудиозид А 47

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 50

2.1. Сырье для функциональных напитков 50

2.2. Технология функциональных напитков 50

2.3. Технология подбора воды 51

2.4. Методика разработки технических условий 51

2.5. Методика лабораторных исследований 54

2.6. Математическая обработка результатов 55

ГЛАВА 3. БИОТЕХНОЛОГИЯ НАПИТКОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ АЛОЭ ВЕРА (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ) 56

3.1. Разработка напитка на основе Алоэ вера (Aloe vera) и натурального сахарозаменителя из растения Стевия медовая (Stevia rebaudiana Bertoni) 56

3.2. Органолептические характеристики функционального напитка на основе Алоэ вера 61

3.3. Физико-химические характеристики функционального напитка на основе Алоэ вера 62

3.4. Микробиологические характеристики функционального напитка на основе Алоэ вера 62

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА НАПИТОК НА ОСНОВЕ АЛОЭ ВЕРА 63

4. 1. Область применения 63

4.2. Нормативные ссылки 64

4.3. Требования к качеству безопасности 66

4.3.1. Нормативные документы 66

4.3.2. Органолептические показатели 66

4.3.3. Физико-химические показатели 67

4.3.4. Содержание токсичных элементов 67

4.3.5 Микробиологические показатели 68

4.4. Требования к сырью 68

4.5. Маркировка 68

4.6. Упаковка 70

5. Правила приемки 71

6. Методы контроля 71

7. Правила транспортировки и хранения 72

8. Пищевая ценность продукта 73

9. Требования безопасности и охраны окружающей среды 73

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 75

ВЫВОДЫ 76

БИБЛИОГРАФИЯ 77

ПРИЛОЖЕНИЯ 83

---

Введение

Актуальность исследования. Разработка продуктов функционального назначения является одним из важнейших направлений современной пищевой биотехнологии. Перспективным в создании таких продуктов и, в частности, напитков функционального назначения является применение растительного сырья, содержащего широкий спектр биологически активных веществ. Напитки, обогащенные природными физиологически значимыми и биологически ценными компонентами, и создающие определенный уровень их содержания в организме человека, способны оказывать оздоровительное или профилактическое действие. Потребление подобных напитков обеспечивает нормальное функционирование нервной, сердечно-сосудистой, пищеварительной и выделительной систем организма человека, повышает его тонус, адаптивные возможности и устойчивость к неблагоприятным факторам окружающей среды (Аникина, 2010; Поверин, 2001; Пехтерева, 2004; Зуев, 2004; Белецкая, 2008; Holmes, 20011; Кунакова и др., 2016; Хасанов и др., 2017). В связи с этим разработка оригинальных технологий функциональных напитков с использованием растительного сырья и учетом его специфики (способов получения, химического состава, органолептических, физико-химических, биохимических, микробиологических и технологических характеристик и лечебно-профилактических свойств) становится очевидной.

Объекты исследования. Растение Алоэ вера (Aloe vera), а также произведённые из него по разным технологиям напитки функционального назначения с использованием растения-сахарозаменителя Стевия медовая (Stevia rebaudiana Bertoni).

Цель и задачи исследования. Разработка технологии высококачественных и конкурентоспособных функциональных напитков на основе растения Алоэ вера (Aloe vera) и растения-сахарозаменителя Стевия медовая (Stevia rebaudiana Bertoni).

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1. Изучение литературных данных по истории и современному состоянию вопроса.

2. Освоение методик проведения экспериментальных исследований.

3. Отбор, оценка и анализ растительного сырья для производства функциональных напитков.

4. Анализ произведенных функциональных напитков по

органолептическим показателям.

5. Разработка технических условий на предлагаемые функциональные напитки.

Практическая значимость и новизна. Проведен анализ растительного сырья для производства напитков функционального назначения. Предложена оригинальная биотехнология изготовления функциональных напитков из растения Алоэ вера (Aloe vera) и растения-сахарозаменителя Стевия медовая (Stevia rebaudiana Bertoni).

Изложенные в диссертационной работе результаты исследования дополняют имеющиеся научные данные по технологиям напитков функционального назначения.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на VII-ой Международной молодежной конференции «Современные аспекты изучения экологии растений» (Уфа, БГПУ им. М.Акмуллы, 2019); VII-ой Международной научно-практической конференции «Биотехнология: наука и практика» (Севастополь, 2019); VIII-ой Международной научно-практической конференции «Биотехнология: наука и практика» (Ялта, 2020).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 работы, а также заявлена база данных на получение Свидетельства о государственной регистрации базы данных «Напитков функционального назначения на основе Алоэ вера (Aloe vera)».

Объем и структура. Диссертационная работа изложена на 81 страницах печатного текста и состоит из введения, 4-х глав (включающих материалы, методы и результаты исследования), заключения, выводов, библиографического списка, состоящего из 51 литературных источников, 16 таблиц, 9-ти рисунков и 3-х приложений на 10-ти листах.

---

Выдержка из текста работы

ГЛАВА I. ПРОДУКТЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ АЛОЭ ВЕРА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Характеристика функциональных продуктов питания

Функциональные продукты питания (ФПП) - продукты питания, предназначенные для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами здорового населения с целью, во- первых, снижения риска развития заболеваний, связанных с питанием, и, во- вторых, - сохранения и улучшения здоровья за счет наличия в них физиологически функциональных пищевых ингредиентов (Шендеров Б.А., 2008). Другими словами, ФПП помимо традиционных эффектов (удовлетворения потребностей человека в энергии и пищевых веществах) содержат компоненты, которые оказывают выраженное целенаправленное влияние на одну или несколько физиологических функций, способствующих улучшению здоровья и качества жизни (ГОСТ Р 52349 - 2005).

Влияние питания на возможное формирование алиментарных зависимых заболеваний давно известно и продолжает активно изучаться. Начиная с искусственного вскармливания и несвоевременного введения продуктов прикорма у младенцев, односторонних рационов с недостаточным содержанием отдельных ингредиентов необходимых для нормального роста и развития детей и подростков, кончая нерациональным питанием с упором на фаст-фуды (гамбургеры, картофель-фри, хот-доги, чипсы и сухарики, сэндвичи, булочки, жареные в масле, лапшу быстрого приготовления, пиццу, бульонные кубики, куры-гриль, сосиски, сладкие напитки) и сухоедение у взрослых зачастую являются причинами развития задержки физического развития, анемии, нарушений фосфорно-кальциевого обмена, иммунного статуса и общего метаболизма организма человека, хронических заболеваний желудочно-кишечного тракта, опорно-двигательной и сердечно-сосудистой систем. Так, в продуктах фаст-фуда содержится повышенное количество трансизомеров жирных кислот, которые могут являться причиной нарушения иммунитета, снижения количества тестостерона, нарушения обмена простагландинов, цитохром-С-оксидазы (блокатор канцерогенов и некоторых лекарственных токсинов). Имея привлекательный вид (за счет добавления красителей) и запоминающийся усиленный вкус (за счет добавки глутамата натрия) такая еда становится ежедневной насущной потребностью современного человека. То есть пища на современном этапе из «лекарства» стала одним их этиологических факторов развития болезней цивилизации, таких, например, как ожирение, дислипидемия, артериальная гипертония, атеросклероз, нарушение толерантности к глюкозе, сахарный диабет 2 типа, нарушения гемостаза, гиперурикемия (Лукоянова О.Л. и др., 2013).

Выявление взаимосвязи между изменением питания и ростом метаболических нарушений привело к пониманию, что пища необходима для регуляции многочисленных функций и биохимических процессов в организме человека, для поддержания здоровья, снижения риска развития заболеваний, что особенно важно в период детства, когда закладываются основы здоровья, активного долголетия и интеллектуального потенциала. В этой связи особое значение приобретают физиологически значимые функциональные продукты питания (ФПП), содержащие ингредиенты, придающие им функциональные свойства (Квитайло И.В., 2007).

История разработки концепции функционального питания связана с внедрением в Японии в 1955 году первого ферментированного кисломолочного продукта на основе лактобацилл. В 1989 году там официально было признано новое научно-прикладное направление в диетологии. Термин ФПП был внедрен в практику, а в 1991 году законодательно оформлена система одобрения ФПП, разработана концепция «пищевые продукты, используемые для поддержания здоровья (food for specified health use - FOSHU). Таким образом, начало гласной «Оздоровительной революции» положили японские специалисты - нутрициологи, в конце 80-х - начале 90-х годов прошлого столетия впервые озвучив понятие «функциональные пищевые продукты» (ФПП) и их характерные (основные) критерии:

- ФПП это продукты питания (не таблетки, капсулы, порошки и пр.), которые сформированы на основе биологически активных натуральных компонентов (БАНК) в виде природных полноценных белков, витаминов, макро- и микроэлементов, пищевых волокон и пр.

- ФПП должны быть ежедневным питанием, сохраняющим и улучшающим здоровье и снижающим риск развития алиментарных заболеваний.

Постепенно идея функционального питания приобрела популярность во всем мире. В СССР в 1970-1990 годы активно разрабатывались биопрепараты на основе живых бифидобактерий для профилактики и лечения кишечных инфекций, запоров, аллергии, нейродермитов, внутрибольничных инфекций, дисбактериозов. Термин «функциональное питание» был официально принят в России в 1993 году.

В настоящее время принято выделять 7 видов функциональных ингредиентов: пищевые волокна (растворимые и нерастворимые); витамины; минеральные вещества; полиненасыщенные жирные кислоты; антиоксиданты; пробиотики; пребиотики. Многочисленные представители перечисленных выше категорий являются предшественниками или обязательными участниками синтеза и проявлений функциональной активности медиаторов нервных, гуморальных, иммунных, окислительно-восстановительных реакций и других процессов, обеспечивающих работу всех физиологических систем, течение метаболических и поведенческих реакций (Шендеров, 2008).

Области применения функциональных компонентов в питании чрезвычайно разнообразны. К таким функциональным компонентам по праву относят пребиотики - галакто - и фруктоолиго сахариды, способствующих росту собственной здоровой микрофлоры кишечника, комфортному пищеварению.

В настоящее время в профилактической и лечебной медицине широко используют специально подобранные пробиотические микроорганизмы. Их влияние на поддержание здоровья самых различных групп населения, включая младенцев, невозможно переоценить. Существует значительное многообразие видов и штаммов пробиотиков. Современные методы изучения микробиома женского молока позволили выделить наиболее предпочтительные для организма ребенка штаммы бифидо-и лактобактерий (Bacillus lactis, Lactobacillus. ramnosus, Lactobacillus reuteri) и ввести их в состав молочных формул для детского питания (Сафроненко Л.В. и др., 2001).

Длинноцепочечные полиненасыщенные жирные кислоты (ДЦПНЖК)- докозогексаеновая и арахидоновая - грудного молока оказывают положительное влияние на развитие нервной системы и органа зрения, познавательное и психомоторное развитие младенцев, иммуномодулирующий эффект. Технология изготовления этих функциональных компонентов из морских водорослей и одноклеточных грибов сложна, но их введение в молочные смеси в оптимальном соотношении обеспечивают высокую функциональность жировой составляющей продукта (Ладнова О.Л., 2013).

Согласно современным рекомендациям предпочтение здесь отдается продуктам промышленного изготовления. Современные производители обогащают каши, овощные, мясо-овощные, рыбо-овощные, фруктовые пюре и соки, кисломолочные продукты разнообразными функциональными компонентами: витамины, минеральные вещества, пре - и пробиотиками, ведутся разработки новых пищевых композиций с введением отдельных микроэлементов, таких, например, как йод или селена, что имеет важное значение для дефицитных по данным элементам регионов (Большакова Л.С. и др., 2014).

Таким образом, обеспечение людей в современных условиях питанием с включением функциональных ингредиентов позволит существенно повысить качество жизни, длительно сохранять физическое, духовное и нравственное здоровье, снизить риск наиболее распространенных заболеваний.

Многочисленные исследования последних десятилетий убедительно показали, что продукты питания содержат природные компоненты, не только обладающие пищевой ценностью для организма, но и регулирующие его

многочисленные функции. Предметом обсуждения все чаще становятся проблемы рационального и так называемого оптимального (здорового) питания, которое предусматривает индивидуальный подбор пищи, в максимальной степени удовлетворяющий потребностям человека в энергетических, пластических и регуляторных компонентах. При этом биологически активные вещества, содержащиеся в продуктах питания, при систематическом употреблении способны поддерживать и регулировать конкретные физиологические функции организма, биохимические и поведенческие реакции, что может способствовать сохранению здоровья человека, формированию устойчивости к заболеваниям (Ипатова Л.Г., Кочеткова А.А., Нечаев А.П., 2007)

«Функциональное питание» предусматривает систематическое употребление продуктов естественного происхождения, оказывающих регулирующее воздействие на организм человека. Питание может считаться функциональным, если продукты, входящие в его состав, положительно влияют на одну или несколько функций организма.

Статистика развитых стран отмечает быстрый рост и потребление продуктов питания, которые предоставляют преимущества для здоровья.

Функциональное питание предполагает специализированные рационы питания, такие как, диетическое, лечебное, детское, школьное, профессиональное, спортивное, геронтологическое, ориентированное на эффективное функционирование следующих систем и органов: сердечно - сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта, метаболизм основных веществ, устойчивость к окислительному стрессу, рост, развитие и дифференциацию организма, поведение и психологические функции.

1.2. Алоэ настоящий (Aloe vera), как ингредиент функционального питания

1.2.1. Систематическое положение Алоэ вера

Домен: Эукариоты

Царство: Растения

Отдел: Цветковые

Класс: Однодольные

Порядок: Спаржецветные

Семейство: Асфоделовые

Род: Алоэ

Вид: Алоэ настоящее - Aloe vera (L.)

Родовое название алоэ восходит к греч. аХоп, которое выводится из арабского (Ъ^ / альва) или древнееврейского (^ПХ / ахал, часто упоминается в тексте Библии). В переводе с арабского означает «горький», поскольку в листьях растения содержатся горькие на вкус вещества.

Из греческого слово заимствовано в латинский язык в форме а1оё. Более точное написание научного названия — А1оё, где буква ё — не русская «ё», а латинская e со знаком диерезиса, означающая, что в данном случае сочетание oe произносится как два раздельных звука («оэ»).

Алоэ - род цветковых растений семейства асфоделовых (по данным системы классификации APG IV (2016), которая вернула род Алоэ из семейства Ксанторреевых в семейство Асфоделовых). Большинство представителей рода - суккуленты, растущие в засушливых регионах тропического пояса и имеющие механизмы для сохранения воды. При этом растения отличаются любовью к свету и теплу. Алоэ весьма разнообразны как по своему виду, так и по своим размерам. Это могут быть и деревья высотой 10 м, и небольшие растения. Характерный признак представителей рода - отходящие во все стороны от ствола толстые мечевидные листья, обычно покрытые беловатым налетом и оснащенные по краям шипами. Листья растения как раз и служат для накопления влаги.

В природе существует огромное разнообразие видов Алоэ. Микс разновидностей этого растения насчитывает более 500 позиций, но популярными являются всего несколько десятков видов алоэ, таких как Алоэ древовидное, Алоэ остистое, Алоэ дихотомическое, Алоэ складчатое, Алое сокотринское, Алоэ тигровое и др.

Рассмотрим один из них «Алоэ настоящее», также известное как «Алоэ вера» и «Алоэ истинное», именно так оно звучит в переводе с латинского языка. В древности его называли «растением бессмертия», позже - домашним доктором, а сейчас часто называют «панацеей от многих болезней».

Алоэ настоящее, или Алоэ вера (лат. Aloe vera) — суккулентное травянистое растение; вид рода Алоэ (Aloe) подсемейства Асфоделовые (Asphodeloideae) семейства Асфоделовые (Asphodelaceae).

Алоэ вера - это культивируемый суккулент, не произрастающий в естественном виде в природе, хотя тесно связанные с ним виды алоэ встречаются в Северной Африке.

Относительно родины Алоэ настоящего нет единого мнения. Одни авторы полагают, что этот вид произрастает на островах Канарских и Зеленого Мыса; другие считают областью его естественного произрастания СевероВосточную Африку, а возможно также и Аравийский полуостров. С давних времен алоэ настоящее культивировали как лекарственное растение по всему Средиземноморью, и во многих районах оно натурализовалось. Испанцами это растение было завезено в Новый Свет, где оно также натурализовалось, особенно широко в Вест-Индии - на острове Барбадос. С этого острова оно в конце XVI в. попало в ботанические сады Англии. В культуре алоэ настоящее распространилось в Индию, Южный Китай и некоторые районы ЮгоВосточной Азии.

---

Заключение

«Стратегия повышения качества пищевой продукции в Российской Федерации до 2030» (распоряжение Правительства РФ от 29. 06.2016 г. № 1364-р), принятая Правительством РФ 29.06.2016г. предполагает разработку и внедрение технологий функциональных пищевых продуктов. Известно, что оптимальной формой лечебно-профилактического продукта являются напитки с научно обоснованным и физиологически ценным составом, а также высокими органолептическими характеристиками, особое значение приобретает разработка рецептур и технологий напитков функционального назначения, при этом физиологическая ценность является ключевым фактором, способным активизировать деятельность основных систем организма и, соответственно, определяющим их назначение и полезность для потребителя. В связи с этим особое место занимают напитки на основе растительного сырья, чрезвычайно богатого натуральными физиологически активными веществами, в случае же разработки низкокалорийных напитков с высокой физиологической ценностью особое значение приобретают растения, обладающие широким спектром противовоспалительного, дезинфицирующего, бактерицидного действия, ограничивающие чрезмерные процессы гнилостного брожения в желудочно-кишечном тракте, к которым, безусловно, относится растение Алоэ вера (Aloe vera) и растение-сахарозаменитель Стевия медовая (Stevia rebaudiana Berrtoni). Особый интерес представляет разработка функциональных напитков на основе растения Алоэ вера с использованием натурального сахарозаменителя из растения Стевия медовая. Осуществлена разработка рецептуры и технологии приготовления напитка функционального назначения на основе Алоэ вера с использованием стевиозида из Стевии медовой, аскорбиновой кислоты, как источника витамина С. Проведены органолептические, физико-химические и микробиологические исследования данного напитка, показавшего его соответствие нормативным требованиям и разработаны технические условия с целью его последующего производства и реализации.

---

Список литературы

1. Андрева И.И. Ботаника / Л.С.Родман.- М.:Колос, 2001.- С.488

2. Аникин Ю.Я. Лекарственные растения и их применение / Ю.Я. Аникин. - Москва: Планета, 2010. - 146 с.

3. Бавтуто Г.А. Лабораторный практикум по анатомии и морфологии растений / Г.А.Бавтуто. - Минск, 1985. - С.352.

4. Большакова Л.С., Лисицын А.Б., Черпуха И.М., Зубцов Ю.Н., Литвинова Е.В. Оценка эффективности использования молочного иодированного белка для улучшения обеспечения йодом девушек // Вопросы питания. - 2014. -Т.83, №3. -С. 69-73.

5. Воронин Н.С. Руководство к лабораторным занятиям по анатомии и морфологии растений: учеб. пособие для студентов естеств. факультетов пед. институтов / Н.С.Воронин. - М.: Просвещение, 1972. - С.160.

6. Вульф Е.В., Малеева О.Ф. //Мировые ресурсы полезных растений. Пищевые, кормовые, технические, лекарственные и др. Справочник /отв.ред.Ф.Х.Бахтеев; БИН АН СССР. - Л: Наука, 1969.- с.81. 566 с.

7. Глущенко С.Н., Шмыгарева А.А., Саньков А.Н. Морфолого-анатомическое исследование листьев алоэ-вера // Вестник ВГУ, серия: Химия. Биология, Фармация, 2018, № 3. - 205-210.

8. Голубев В.Б., Ремизов А.С. Мир комнатных растений. - М.: Изд-во Астрель, АСТ, 2006. - с.252.

9. Горбунова Т.А. Атлас лекарственных растений. - М.: АСТ, 1995. - с.352.

10. Гурьянова, А.В. Производство соков. Плюсы и минусы технологий. Часть 1 / А.В. Гурьянова, О.А. Иванченко // Индустрия напитков. - 2007. - № 1. - С. 18-20

+ еще 60 источников.

---