Введение
Одним из приоритетных направлений Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013 - 2020 годы является развитие биотехнологии и рациональное стимулирование роста производства основных видов сельскохозяйственной продукции и производства пищевых продуктов.
Отходы пищевой промышленности, в большинстве случаев, в умеренных количествах могут быть непосредственно использованы в сельском хозяйстве для кормления животных. Они обладают высокой энергетической и биологической активностью, безвредны, гипоаллергенны, легко поддаются ферментативной и микробиологической биоконверсии, различным видам переработки. Лимитирующим фактором, при этом, обычно является большое содержание в отходах воды, что повышает стоимость транспортировки, ограничивает количество этих отходов в рационах и не способствует длительному хранению продукта.
На большинстве картофелеперерабатывающих заводов, в связи с отсутствием утилизационных цехов для переработки отходов, рационально используется только их небольшая часть для кормовых целей. В то же время, количество отходов постоянно растет. Известно, что при переработке картофеля образуются побочные продукты, имеющие повышенное количество влаги [5]. Только в России за год образуются следующие отходы картофельного производства: мезга – 60-70 тыс. тонн, отходы при производстве сухого картофельного пюре – до 10 тыс. тонн, сточные воды – 100-120 тыс. тонн [1, 8].
Только на территории Кемеровской области ежедневно перерабатывается до 600 тысяч тонн картофеля различных сортов для получения различных видов продукции, и в процессе переработки остаётся до 30-50% картофельных отходов, из которых можно получить крахмал [10, 13, 14].
Несмотря на тот факт, что химический состав и свойства картофеля и его отходов производства достаточно подробно освещены в справочной литературе, они значительно варьируют в относительных цифрах в зависимости от различных факторов [7, 9, 11].
На основании вышеизложенного целью данной работы является исследование химического состава и показателей безопасности отходов картофельного производства.
Объектами исследований явились: отходы картофельного производства (картофельная мезга, клеточный сок, крахмал).
При выполнении работы использовали стандартные, общепринятые и оригинальные методы исследований, в том числе физико-химические: спектрофотометрия, поляриметрия, микроскопия, рефрактометрия. Определение физико-химических показателей проведено в соответствии с ГОСТ 7698-78. «Отбор проб и методы анализа». Полученные результаты сравнивались с предъявляемыми нормами и требованиями к качеству картофельного крахмала по ГОСТ Р 53876-2010 «Крахмал картофельный. Технические условия».
Результаты исследований
При использовании картофельной мезги и клеточного сока на пищевые или кормовые цели необходимо знание их химического состава и других показателей, оценивающих их технологические свойства. Поэтому, для уточнения химического состава картофельной мезги и клеточного сока проведены исследования в направлении оценки их качества и безопасности.
В таблице 1 представлены пределы изменения показателей физико-химических свойств картофельной мезги и клеточного сока.
Таблица 1
Химический состав картофельной мезги и сока
Показатели |
Значение |
|
Мезга |
Клеточный сок |
|
Сухие вещества, % |
14,6±6,6 |
1,5±0,5 |
Зола, % |
0,33±0,05 |
0,87±0,15 |
Сырой протеин, % |
0,79±0,09 |
0,34±0,04 |
Крахмал, % |
10,15±0,61 |
6,22±0,3 |
Редуцирующие сахара, % |
0,63±0,03 |
0,93±0,25 |
Жир, % |
0,06±0,01 |
- |
Клетчатка, % |
13,4±1,6 |
0,15±0,01 |
Содержание крахмала в мезге зависит от степени измельчения картофеля, характеризуемой коэффициентом извлечения крахмала, который находится в пределах 75-83%. На коэффициент извлечения крахмала в большей степени влияет сорт картофеля.
В таблице 2 приведены данные изменения влажности картофельной мезги и клеточного сока, полученные в лабораторных и производственных условиях. В период исследований пределы изменения влажности (среднее значение) картофеля в лабораторных и производственных условиях были равны соответственно 86,65±4,6% и 97,4±0,85%. Высокая влажность получаемых побочных продуктов не позволяет длительно их хранить.
Таблица 2
Изменение влажности картофельной мезги и клеточного сока
Влажность, % |
|||
Мезга |
Клеточный сок |
||
Лабораторные условия |
Производственные условия |
Лабораторные условия |
Производственные условия |
88,0±2,0 |
85,3±7,2 |
97,3±0,2 |
97,5±1,5 |
Значение рН сока составляет 5,6-6,2. Высокая кислотность клеточного сока обусловлена наличием в клубнях значительного количества органических кислот. Среди них лимонная, яблочная, щавелевая, пировиноградная, винная, янтарная и некоторые другие кислоты. Особенно много в клубнях лимонной кислоты (до 0,4-0,6%).
Полагая, что технологические свойства биологических объектов определяются содержанием в них белковых веществ и содержащихся в них аминокислот, поэтому одним из перспективных источников природного растительного белка мог бы стать картофельный сок. При исследовании клеточного сока в этом направлении обнаружено не менее 12 свободных аминокислот, среди которых имеются жизненно необходимые аминокислоты: валин, лейцин, метионин, лизин, аргинин.
В свежем картофельном соке и мезге содержатся также такие витамины, такие как С, РР, В9, каротин, пантотеновая кислота. Однако при соприкосновении с железными деталями оборудования содержание некоторых витаминов, особенно витамина С, в картофельном соке значительно снижается по сравнению с их содержанием в клубнях.
Широко представлены зольные элементы сока. Около 60% золы приходится на долю оксида калия. В золе сока содержатся практически все микроэлементы. Замечено, что значительных различий в количестве минеральных веществ в исследуемых образцах не наблюдалось.
Исследование углеводов клеточного сока показало, что они, в основном, представлены моносахарами: глюкозой, маннозой, фруктозой. Содержание редуцирующих сахаров зависит от сорта, степени зрелости клубней, условий выращивания и хранения. При увеличении содержания редуцирующих сахаров в клубнях до 0,5% картофелепродукт приобретает коричневую окраску и горьковатый привкус, недопустимые для конечного продукта.
В ходе исследований изучено содержание в исследуемых образцах токсичных элементов, нитратов, пестицидов и радионуклидов. Результаты исследований представлены в таблицах 3-4.
Таблица 3
Показатели безопасности картофельной мезги и клеточного сока
Наименование |
Допустимый уровень содержания мг/кг, не более |
Мезга |
Клеточный сок |
Содержание нитратов, мг/кг, не более |
300,0 |
92,5 |
87,0 |
Содержание нитритов, мг/кг, не более |
50,0 |
2,21 |
1,19 |
Содержание микотоксинов, мг/кг, не более: охратоксин А стеригматоцистин Т-2 токсин патулин |
0,05 0,05 0,1 0,5 |
- - - 0,001 |
- - - - |
Содержание маркерных полихлорированных бифенилов, мг/кг, не более: |
0,2 |
- |
- |
Диоксиноподобных полихлорированных бифенилов нг ВОЗ-ТЭФ/кг, не более: |
0,35 |
- |
- |
Свинец |
0,5 |
0,25 |
0,11 |
Цинк |
10,5 |
10,4 |
3,4 |
Кадмий |
0,3 |
0,21 |
0,05 |
Ртуть |
- |
- |
- |
Радиоактивный цезий, Бк/кг |
200,0 |
79±4 |
43±4 |
Радиоактивный стронций, Бк/кг |
140,0 |
14,5±0,8 |
7,5±0,6 |
Таблица 4
Микробиологические показатели картофельной мезги и клеточного сока
Наименование |
Допустимый уровень содержания |
Мезга |
Клеточный сок |
1 |
2 |
3 |
4 |
ОЧГ, КОЕ/г, не более |
1·103 |
4·102 |
2·102 |
КМАФАнМ, КОЕ/г, не более |
5·105 |
8,0·101 |
8,5·101 |
БГКП (колиформы), в 0,01 г |
не допускаются |
не обнаружены |
не обнаружены |
Наличие патогенных микроорганизмов: |
|||
сальмонеллы в 50,0 г |
не допускаются |
не обнаружены |
не обнаружены |
патогенные эшерихии в 50,0 г |
не допускаются |
не обнаружены |
не обнаружены |
Дрожжи, КОЕ/г, не более |
5·102 |
2,3·102 |
менее 1,0·101 |
Плесени, КОЕ/г, не более |
5·102 |
менее 1,0·101 |
менее 1,0·101 |
Отмечено, что содержание радионуклидов в мезге и клеточном соке не превышает действующих допустимых уровней. Наличие токсичных веществ и патогенных микроорганизмов в исследуемых образцах сырья и побочных продуктов его переработки не обнаружено. Ртуть, мышьяк, микотоксины и пестициды в картофельной мезге и клеточном соке не обнаружены. Содержание нитратов в картофельной мезге и клеточном соке в среднем равно 89,75 мг/кг.
Установлено, что контролируемые потенциально опасные химические вещества содержатся в продукте в концентрациях, не превышающих установленных нормативов, и соответствуют требованиям СанПин 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов» и технического регламента таможенного союза «О безопасности кормов и кормовых добавок».
Таким образом, анализ литературных и собственных экспериментальных данных показал, что химический состав и показатели, характеризующие физико-химические и технологические свойства картофельной мезги и клеточного сока в большей степени зависят от качества исходного сырья. Это предопределяет дальнейшие исследования по использованию в пищевой промышленности. Химический состав побочных продуктов переработки картофеля свидетельствует о возможности их использования в качестве компонентов пищевых продуктов. В то же время, основные показатели технологических свойств побочных продуктов свидетельствует о необходимости применения специальных приемов их обработки или подготовки.
С внедрением инновационных технологий переработки, с изменением спроса на вырабатываемую продукцию отходы пищевых производств могут менять свою общественную полезность и стать исходным сырьем для получения новых высококачественных кормов.
Рецензенты:
Курбанова М.Г., д.т.н., доцент, заведующая кафедрой «Технология хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» ФГБОУ ВПО «Кемеровского государственного сельскохозяйственного института», г. Кемерово.
Попов А.М., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Прикладная механика» ФГБОУ ВПО «Кемеровского технологического института пищевой промышленности», г. Кемерово.
Библиографическая ссылка
Дышлюк Л.С., Асякина Л.К., Карчин К.В., Зимина М.И. ИЗУЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И ПОКАЗАТЕЛЕЙ БЕЗОПАСНОСТИ ОТХОДОВ КАРТОФЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 3. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=13587 (дата обращения: 08.12.2024).