Материал: Разработка малобелковых продуктов для детского питания на основе крахмала

Разработка малобелковых продуктов для детского питания на основе крахмала

Оглавление

Введение

. Крахмал как компонент детского и диетического питания (литературный обзор)

.1 Строение и синтез крахмала

.2 Физические свойства крахмала

.3 Химические свойства крахмала

1.4 Характеристика крахмала из различных видов сырья

.5 Классификация и характеристика модифицированных крахмалов

1.6 Современное производство сахаристых веществ на основе разных видов крахмала и их применение в детском питании

.7 Роль крахмала в детском и диетическом питании

2. Разработка малобелковых продуктов для детского питания на основе крахмала

2.1 Пищевая ценность продуктов детского питания

.2 Особенности химического состава и пищевой ценности ПДП

.3 Технология производства малобекового набухающего крахмала

.4 Классификация и ассортимент продуктов детского питания на зерновой основе

.5 Продукты функционального назначения на основе крахмала для детского питания

.6 Требования к детскому питанию

2.7 Условия и сроки хранения продуктов детского питания

. Охрана труда и окружающей среды

Выводы и рекомендации

Список использованной литературы

Введение

Производство крахмала известно с глубокой древности. Пшеничный крахмал получали уже в античную эпоху на островах Средиземноморья, в Древней Греции и Риме. Зерна пшеницы замачивали подслащенной водой в деревянных чанах, подвергали брожению, после чего разминали ногами, затем массу пропускали через льняную ткань или сито; полученную крахмальную суспензию осаждали в специальных отстойниках, сырой крахмал намазывали на камни и высушивали на солнце.

Рисунок 1. Схема основных операций древнего способа производства пшеничного крахмала

Начало производства крахмала из пшеницы в других европейских странах относится к XVI в. В XVII в. почти одновременно с распространением культуры картофеля, завезенного из Америки, стали вырабатывать картофельный крахмал. Более широкое развитие производство картофельного крахмала получило в конце XVIII в. после изобретения ручной терки и перевода её на машинный привод [32].

В 1842 г. по предложению американского предпринимателя Т. Кингсфорда впервые начали вырабатывать крахмал из кукурузы [31]. Технология получения крахмала возникла в России в конце ХVIII в. на основе переработки картофеля. Производство же крахмала из кукурузы, появилось намного позднее.

В России производство крахмала было организовано в 1909 г. во Владикавказе в качестве сырья использовались зерна кукурузы, выращенной на Северном Кавказе[31].

Лишь в 70-80-х годах ХХ в. структура сырья, перерабатываемого на крахмал, существенно изменилась. В 1990 г. предприятия крахмалопаточной промышленности переработали около 300 тыс. т кукурузы, из которой было получено около 90% крахмалопродуктов, остальное приходилось на картофель и очень немного на пшеницу[28]. В зависимости от зернового сырья, используемого для получения крахмала, его подразделяют на кукурузный (гранулы многогранной формы с трещиной посередине диаметром 0,02-0,03 мм), пшеничный (гранулы округлой удлиненной формы диаметром 0,04 мм) и другой (ржаной, ячменный). До начала 90-х годов XX века крахмалопаточная промышленность развивалась достаточно интенсивно, обеспечивая потребности народного хозяйства. Отсутствие продуманной экономической политики в период проведения реформ в России в 90-х годах в надежде на действие стихийных законов рынка, а также мер по защите отечественного производителя от массированных импортных поставок и отмена государственных дотаций на основное сырье отрасли - картофель привели к массовому сокращению производства [31].

Объемы производства крахмалопаточной продукции сократились в 2,5 раза, в том числе объем производства патоки сократилось вдвое, крахмала более чем в 5 раз, картофельного крахмала в 10 раз.

Начиная с 1995 года, на многих предприятиях отрасли происходит смена формы собственности с государственной на частную, которая становится преобладающей формой для предприятий отрасли. Постепенно производство и капитал концентрируются в крупных частных компаниях, где контрольный пакет акций может принадлежать зарубежным инвесторам [28]. Приток частных инвестиций, в основном иностранных, способствовал тому, что крахмалопаточная отрасль России начинает выходить из кризиса и постепенно наращивает объемы производства крахмала. Предприятия проводят техническое перевооружение производства, расширяют номенклатуру выпускаемой продукции, осуществляют меры по повышению конкурентоспособности отечественных крахмалов. На внутреннем рынке спрос на крахмал и продукты его переработки непрерывно растет, доля российских товаров в общем объеме потребления продукта также имеет тенденцию к росту [27].

Период с 2007 по 2011 гг. в России характеризовался устойчивым ростом производства крахмалопаточной продукции, что связано расширением и модернизацией производственного потенциала предприятий (табл. 1) [2].

Таблица 1

Объёмы производства крахмалопаточной продукции в 2008-2013 гг.

Производство крахмала и крахмалопродуктов в России увеличилось на 31,6% и достигло 737,4 тыс. т. в основном, за счёт увеличения производства сахаристых продуктов (патока крахмальная карамельная, мальтозная, глюкозно-фруктозные сиропы и др.), что позволило сократить за этот период импорт сахаристых продуктов с 13,4 до 6,5%. Рост производства сахаристых продуктов достигнут, в основном, за счет увеличения выработки мальтозной патоки, технология производства которой разработана в ГНУ ВНИИК, а технология ее применения в пивоваренной промышленности освоена совместно с ГНУ ВНИИПБиВП [8].

В 2012 г. темпы роста производства крахмала сохранились, однако объемы выпускаемых сахаристых продуктов сократились из-за снижения их потребления в кондитерской и пивоваренной отраслях [2].

Снижение объемов производства сахаристых продуктов из крахмала, отмеченное в 2012 г. и в I полугодии 2013 г., в значительной степени связано с принятием Постановления Правительства РФ от 28.12.2012 г. №1460, на основании которого были сняты субсидии по компенсации процентной ставки банковских кредитов на закупку зерна для предприятий крахмалопаточной промышленности. Это повысило себестоимость производства крахмалопродуктов и замедлило темпы роста отрасли. Хотя, по условиям ВТО, субсидирование сельхозпроизводства в первую очередь должно осуществляться через субсидирование предприятий сельхозпереработки [35].

Цель данной работы обусловлена необходимостью обратить внимание на значимость повышения производства как крахмала так и продуктов на его основе для использования в производстве детского питания а также детского профилактического питания. Особое внимание предлагается обратить на разработку малобелковых продуктов питания для детей раннего возраста.

1. Крахмал как компонент детского и диетического питания (литературный обзор)

.1 Строение и синтез крахмала

Термин "крахмал" произошел от немецкого kraft mehl, что означает "крепкая мука". Этот белый мучнистый, безвкусный, пылеобразный порошок больше всего напоминает муку, он плохо растворяется в холодной воде, при сжатии порошка крахмала в руке он издаёт характерный хруст, вызванный трением частиц.

Крахмал - природный полисахарид, синтезируется в листьях в ходе фотосинтеза.

Крахмал может запасаться в самых разных органах растений: листьях, корнях (корнеплодах), стеблях (особенно много его в видоизменениях стеблей, называемых клубнями), плодах, семенах. В клетках растений он находится в виде плотных образований, получивших название крахмальных зерен.

Крахмал образуется в результате фотосинтеза в зеленых листьях растений из диоксида углерода, воды и минеральных солей под воздействием солнечной радиации.

При образовании 1 кг чистого сухого крахмала поглощается 1,58 кг углекислого газа и выделяется 1,12 кг кислорода.

Крахмальное зерно состоит из образовательного центра (центр наслоения), на который происходит наслоение крахмала. Крахмальные зерна бывают простыми, полусложными и сложными (рис. 2).

Рисунок 2. Крахмальные зерна в клубне картофеля:

- простое крахмальное зерно, 2 - сложное, 3 - полусложное

В синтезе крахмала активно участвуют ферменты фосфотрансферазы. Под их действием происходит перенос остатков фосфорной кислоты от АТФ (биохимически доступную энергию) на глюкозу или фруктозу с образованием промежуточных соединений фосфатов глюкозы и аденозиндифосфата (рис. 3).

Рисунок 3. Процесс образования зерна крахмала

Синтезируемый крахмал разделяется на две группы: транзитный и резервный. Первый из них аккумулируется на короткий период в хлоропласте в течение дня, затем гидролизуется и транспортируется в другие части растений в виде сахаров, где резервный крахмал накапливается в виде зерен в амилопласте (пластиде) [2].

Рисунок 4. Структура зерна крахмала

Зерна нативных крахмалов имеют кольца роста, которые представляют собой чередующиеся слои различной плотности, кристалличности и сопротивляемости химическим и ферментным модификациям (рис. 3). Широкие слои образуются в результате альтернативного наполнения и отвода молекул в пластидах с последовательным отложением больших нерастворимых и малых растворимых молекул; при этом в плотных слоях превалируют высокомолекулярные фракции амилопектина [28].

Степень кристалличности зерен крахмала находится в пределах от 14 до 67% и зависит от соотношения содержания амилозы и амилопектина. К примеру, степень кристалличности зерен рисового крахмала составляет 67%, а картофельного - только 24%. При этом, чем меньше крахмальное зерно, тем выше степень его кристалличности. Этим можно объяснить высокую температуру клейстеризации мелких фракций крахмала (табл. 2) [27]. Амилоза и амилопектин формируют структурный комплекс зерен, который состоит из кристаллической и аморфной частей (рис. 3). Кроме того, в самих слоях амилопектиновые молекулы имеют ритмичное чередование рядов гроздей. Зернообразующая синтаза является основным ферментом, который действует в изоморфах при образовании и формировании криталлитов крахмала. В этом процессе участвуют также и другие ферменты, поэтому механизм формирования зерен с различным соотношением амилозы и амилопектина, кристаллической и аморфной частей очень сложен (рис. 3) [28].

Таблица 2

Свойства нативных крахмалов

Рисунок 5. Зерна крахмала под микроскопом: а - картофельного; б - пшеничного; в - кукурузного; г - рисового

Форма и размеры зерен имеют существенное значение при определении способов извлечения крахмала и установлении параметров разделяющих ситовых и осаждающих центрифугальных аппаратов [2].

По внешнему виду чистый товарный крахмал представляет собой белоснежный сыпучий порошок, состоящий из зерен различного размера. При микроскопическом исследовании по виду зерен можно определить природу крахмала (рис. 5) [11]. Зерна картофельного крахмала могут иметь размер от 15 до 120 мкм и считаются самыми крупными из известных видов крахмалсодержащего сырья. Им свойственна эллиптическая форма с несимметрично расположенным глазком и явно выраженной слоистостью. Более мелкие зерна имеют округлую форму. Крахмал, состоящий из крупных зерен, отличается более высоким качеством.

Крахмальные зерна ржи, пшеницы и ячменя наиболее сходны между собой. Они имеют преимущественно простые концентрические слои, сплошные или с внутренней полостью, от которой в разные стороны расходятся звездообразные трещины. Зерна крахмала злаков значительно меньше по размеру, от 2 до 35 мкм, и имеют слабо выраженную слоистость. Кукурузный крахмал мучнистой части зерна состоит из зерен округлой формы, а роговидной - многоугольной.

Товарный кукурузный крахмал составляют зерна величиной от 5 до 25 мкм, с большим круглым глазком на поверхности. Для крахмалов ржи, пшеницы и ячменя характерно бимодальное распределение зерен по размерам, выраженное наличием двух фракций - крупнозернистой (крахмал А) и мелкозернистой (крахмал Б) (рис. 6).

Рисунок 6. Подкрашенные йодом зерна крахмала под микроскопом

Такое распределение зерен оказывает влияние не только на технологические процессы их извлечения, но и на структуру, содержание амилозы, термодинамические и реалогические характеристики крахмала.

Пшеничный крахмал содержит фракции крупных зерен от 20 до 35 мкм и мелких от 2 до 10 мкм. Зерна пшеничного крахмала имеют плоскую эллиптическую или круглую форму с глазком, расположенным в центре.

Крахмалы ржаной и ячменный сходны по внешнему виду зерен с пшеничным. Рисовый крахмал имеет многогранную форму. Крупнозернистая фракция крахмала ячменя имеет размер зерен 11-26 мкм, а мелкозернистая - 2-10 мкм. Для рисового и ячменного крахмалов, содержащих значительное количество белка, при их сушке в производственных условиях характерно образование из зерен конгломератов размерами до 500 мкм.. Зерна крахмала имеют большую поверхность. Например, поверхность зерен картофельного крахмала составляет 11 м²/кг. Они хорошо сорбируют красители и другие вещества.

Форма и размер зерен имеют существенное значение при определении способов извлечения крахмала и установлении параметров разделяющих ситовых и осаждающих центрифугальных аппаратов.