КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 25-26-00543
НазваниеИнкапсулирование антоцианов в инулинсодержащие пищевые матрицы: научно-практические основы, технологические процессы и потенциальные возможности применения
Руководитель Максименко Юрий Александрович, Доктор технических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный технический университет" , Астраханская обл
Конкурс №118 - Конкурс на получение грантов РНФ по мероприятию «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» приоритетного направления деятельности Российского научного фонда «Поддержка проведения научных исследований и развития научных коллективов, занимающих лидирующие позиции в определенных областях науки»
Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-302 - Функциональные и специальные продукты питания
Ключевые слова Инкапсулирование, комбинированная микроволново-ультразвуковая экстракция, сушка, биологически активные вещества, инулин, антоцианы, биодоступность, функциональные продукты питания
Код ГРНТИ65.00.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
В настоящее время в науке о питании активно развивается направление – функциональное питание, а внедрение технологий инкапсулирования применительно к пищевым системам является актуальным современным трендом здорового питания.
В качестве компонентов функционального питания активно исследуются и внедряются инкапсулированные формы биологически активных веществ, использование которых в составе функциональной продукции, является актуальным направлением развития пищевых технологий. Очевидно, что исследования в области инкасулирования при сочетании различных биологически активных веществ в качестве основного инкапсулируемого и инкапсулирующего материалов очень перспективны. Данная тематика в настоящее время является фронтиром научных исследований, все больше привлекает внимание ученых всего мира, однако остается пока ещё недостаточно изученной, требует фундаментального обоснования применительно к различным пищевым системам, но обладает большими прикладными перспективами.
Научная проблема, на решение которой направлен проект, заключатся в отсутствии результатов исследований для научно-практического обоснования и разработки эффективных способов экстракции инулина, антоцианов и технологии получения инкапсулированных форм антоцианов в инулинсодержащие пищевые матрицы как компонентов функционального питания.
Достаточно изучены технологии инкапсулирования некоторых веществ методом конвективной сушки, однако, с учетом результатов, полученных командой проекта, предлагается реализовать инкапсулирование распылительной сушкой при объемном комбинированном конвективно-радиационном энергоподводе, что обеспечит практически мгновенное инкапсулирование и снижение температурного воздействия на биологически активные вещества при интенсивной влагоотдаче. Такой метод инкапсулирования ранее не был изучен и представлен в научно-технической литературе.
Известны методы экстракции инулина и антоцианов из различного сырья, включая сочетание нескольких методов интенсификации этого процесса: механическое, роторно-пульсационное, микроволновое или ультразвуковое воздействие и др. В этой связи наши исследования будут направлены на создание эффективных способов интенсивного и полноценного экстрагирования и поиск новых источников данных компонентов, и их извлечение из отходов промышленной переработки плодов и овощей.
В научной литературе имеются некоторые сведения о применении микроволново–ультразвуковой экстракции различных компонентов, однако для промышленной реализации требуется полноценное научно-практическое обоснование эффективного применения этого способа для экстракции инулина и антоцианов, включая разработку режимных параметров для различного сырья и конструкций технологических аппаратов для осуществления комбинированного способа.
В рамках обозначенной научной проблемы по проекту предлагается: разработка эффективного способа экстракции ценных компонентов из растительного сырья, основанного на одновременном микроволново – ультразвуковом воздействии на экстракционную смесь в сочетании с механическим и циркуляционным перемешиванием, и разработка режимных параметров экстракции инулина и антоцианов из различного сырья; разработка технологии инкапсулирования полученных антоцианов в инулинсодержащие пищевые матрицы методом распылительной сушки при комбинированном конвективно-радиационном энергоподводе; исследование комплекса свойств сырья, экстрактов, инкапсулированных форм антоцианов, и разработка технологических решений по созданию пищевой продукции функционального назначения.
Таким образом, обоснован комплексный подход к разработке технологии инкапсулирования, которая будет включать следующие основные стадии: экстракция инулина, экстракция антоцианов, фильтрование и концентрирование экстрактов, создание композиции (смешивание и гомогенизация компонентов), инкапсулирование методом распылительной сушки.
Ожидаемые результаты
Разработка технологии инкапсулирования антоцианов в инулинсодержащие пищевые матрицы методом распылительной сушки предполагает исследование свойств сырья, экстрактов и инкапсулированных форм антоцианов; разработку способов, режимных параметров и конструкций аппаратов для эффективной экстракции и инкапсулирования; разработку составов и исследование свойств инулинсодержащих пищевых матриц для инкапсулирования; математическое моделирование исследуемых процессов; тестирование, апробацию и разработку рекомендаций по практическому применению в пищевой промышленности результатов исследований.
Общий план работ по каждому году проекта включает: анализ научной, научно-технической литературы и патентной информации; планирование и выполнение экспериментально-аналитической части работы; формулирование выводов и результатов; патентование и публикация результатов; представление, обсуждение и апробация результатов на различных научных мероприятиях.
Необходимое оборудование имеется, методики исследований освоены. При проведении экспериментов, обработке их результатов, решении физико-математических моделей процессов экстрагирования и инкапсулирования будут использованы: современные исследовательское, лабораторное и измерительное оборудование, компьютерные программы и экспериментальные установки. Достоверность основных положений, результатов, выводов и рекомендаций работы будут обеспечиваться проведением необходимого объема теоретических и экспериментальных исследований, тестированием и апробацией полученных результатов.
Ожидаемые результаты первого года выполнения проекта:
- Способ микроволново-ультразвуковой экстракции инулина: технологическая схема, машинно-аппаратурная схема и параметры.
- Способ микроволново-ультразвуковой экстракции антоцианов: технологическая схема, машинно-аппаратурная схема и параметры.
- Конструкция микроволново-ультразвукового экстрактора: принципиальная схема и описание принципа работы.
- Способ получения инкапсулированной формы антоцианов в инулинсодержащей пищевой матрице: технологическая схема, машинно-аппаратурная схема и параметры.
- Опытные образцы инулина из клубней топинамбура и корней цикория и данные об их свойствах (протоколы испытаний).
- Опытные образцы антоцианов из черного риса и выжимок винограда красных сортов и данные об их свойствах (протоколы испытаний).
- Опытные образцы инкапсулированных форм антоцианов в инулинсодержащих пищевых матрицах и данные об их свойствах (протоколы испытаний).
Ожидаемые результаты второго года выполнения проекта:
- Конструкция установки для инкапсулирования методом распылительной сушки при конвективно-радиационном энергоподводе: принципиальная схема и описание принципа работы.
- Технология инкапсуляции антоцианов из различного растительного сырья в инулинсодержащие пищевые матрицы: технологическая схема, машинно-аппаратурная схема и параметры.
- Математическая модель процесса микроволново-ультразвуковой экстракции: система математических объектов и их соотношений (чисел, переменных, множеств), которая описывает технологический процесс при действительных производственных условиях.
- Математическая модель процесса инкапсулирования методом распылительной сушки при комбинированном конвективно-радиационном энергоподводе: система математических объектов и их соотношений (чисел, переменных, множеств), которая описывает технологический процесс при действительных производственных условиях.
- Опытные и опытно-промышленные образцы инкапсулированных форм антоцианов в инулинсодержащих пищевых матрицах и данные об их свойствах (протоколы испытаний).
Ожидаемые результаты будут полезны как с точки зрения создания пищевой продукции с улучшенными потребительскими характеристиками и биологической ценностью, так и для эффективной комплексной переработки сельскохозяйственного сырья и его отходов. Разрабатывая эффективные способы инкапсулирования антоцианов, возможно сохранить их биологически активную форму, эффективность и повысить их биодоступность в организме.