Удосконалення технології олійних продуктів підвищеної біологічної цінності

Abstract

Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуального науково-практичного завдання удосконалення технології емульсійних харчових продуктів на олійно-жировій основі шляхом підвищення їх біологічної цінності та окислювальної стабільності. У контексті сучасного розвитку харчових технологій дедалі більшої актуальності набуває створення продуктів, які поєднують високу поживну та біологічну цінність із гарантованою безпечністю та стабільністю якості протягом усього нормативного терміну зберігання. Особливої уваги потребують емульсійні продукти, зокрема майонези, що є одними з найбільш масових продуктів повсякденного споживання та водночас містять значну частку ліпідної фази, чутливої до окислювальних процесів. У світовій практиці харчування спостерігається стійка тенденція до зниження споживання насичених жирів і трансжирних кислот та зростання інтересу до рослинних олій як джерела моно- та поліненасичених жирних кислот. Особливу увагу приділяють поліненасиченим жирним кислотам родин ω-3 та ω-6, які відіграють важливу роль у профілактиці серцево-судинних, метаболічних та запальних захворювань. Водночас наукові дослідження свідчать, що не лише абсолютний вміст зазначених жирних кислот, але й їх співвідношення є критичним фактором формування біологічної цінності жировмісних продуктів. Нормативні рекомендації Всесвітньої організації охорони здоров’я та Європейського агентства з безпечності харчових продуктів передбачають оптимізацію співвідношення ω-6/ω-3 у раціоні людини, що створює передумови для перегляду традиційних рецептур майонезів, у яких переважають олії з високим вмістом лінолевої кислоти. Проте зростання частки поліненасичених жирних кислот у складі жирової фази супроводжується підвищенням її схильності до автоокиснення, що негативно впливає на сенсорні властивості, харчову цінність і безпечність продукту. Процеси ліпідного окиснення є складними багатостадійними реакціями, що включають утворення первинних, вторинних і третинних продуктів пероксидації. Накопичення перекисів, альдегідів і кетонів не лише погіршує органолептичні характеристики майонезів, але й може призводити до утворення сполук із потенційно токсичною дією. У зв’язку з цим забезпечення окислювальної стабільності емульсійних продуктів є одним із ключових завдань сучасної олійно-жирової промисловості. У дисертаційній роботі запропоновано комплексний підхід до вирішення зазначеної проблеми, який базується на науково обґрунтованому купажуванні рослинних олій із різним жирнокислотним складом і різною стійкістю до окиснення. Як об’єкти купажування обрано лляну, оливкову та соняшникову олії, що суттєво відрізняються за вмістом α-ліноленової, олеїнової та лінолевої кислот. Лляна олія є одним із найбагатших природних джерел ω-3 жирних кислот, проте характеризується низькою окислювальною стабільністю. Оливкова олія, навпаки, має високий вміст мононенасиченої олеїнової кислоти, що забезпечує їй підвищену стійкість до окиснення. Соняшникова олія використовується як технологічно доцільний компонент для балансування жирнокислотного складу та сенсорних характеристик купажу. Метою дисертаційної роботи є удосконалення технології виробництва майонезних емульсій підвищеної біологічної цінності шляхом оптимізації складу жирової фази та забезпечення її окислювальної стабільності протягом зберігання. Для досягнення поставленої мети в роботі передбачено вирішення комплексу наукових і прикладних завдань, які охоплюють аналіз сучасного стану проблеми, обґрунтування вибору сировини, розроблення купажів рослинних олій, дослідження технологічних параметрів емульгування, а також оцінку якості готової продукції в динаміці зберігання. Об’єктом дослідження є технологія виробництва майонезу «Провансаль 67%» підвищеної біологічної цінності з використанням купажованих рослинних олій вітамінізованих (КРОВ) на основі лляної, оливкової та соняшникової олій з комплексом вітамінів-антиоксидантів A, D₃, E і C. Предметом дослідження є фізико-хімічні, структурно-механічні та біохімічні показники, що характеризують окислювальну стабільність жирової фази, зміни жирнокислотного складу, а також якість і стабільність емульсійної системи в цілому. Методологічна база дослідження ґрунтується на використанні сучасних аналітичних і експериментальних методів. У роботі застосовано методи визначення перекисного та анізидинового чисел, показника TBARS, інтегрального індексу TOTOX, газохроматографічний аналіз метилових ефірів жирних кислот (GC/FAME), а також сенсорну оцінку якості. Для узагальнення та інтерпретації результатів використано методи математичної статистики, а також функцію бажаності Харрінгтона для комплексної оцінки якості. Особливу увагу в роботі приділено методиці відбору та підготовки зразків жирової фази майонезних емульсій. Олію виділяли безтермічним методом струшування, що дозволило мінімізувати додаткове окиснення ліпідів і забезпечити достовірність отриманих результатів. Такий підхід є методично важливим, оскільки традиційні методи екстракції можуть суттєво впливати на інтенсивність окислювальних процесів. У результаті експериментальних досліджень обґрунтовано оптимальний склад купажу рослинних олій, що включає 30 % лляної, 60 % оливкової та 10 % соняшникової олій. Встановлено, що використання зазначеного купажу забезпечує сприятливе співвідношення ω-3 та ω-6 жирних кислот, високу частку мононенасичених кислот і водночас підвищену окислювальну стабільність жирової фази. Застосування такого купажу в рецептурі майонезу дозволяє знизити швидкість накопичення первинних і вторинних продуктів окиснення порівняно з традиційними жировими системами. Дослідження змін показників окислення протягом 90 діб зберігання показали закономірне зростання перекисного та анізидинового чисел, а також показника TBARS у всіх дослідних зразках. Водночас зразки майонезу з купажованою жировою фазою характеризувалися менш інтенсивною динамікою окислювальних процесів і більш стабільними сенсорними характеристиками. Газохроматографічний аналіз засвідчив збереження основних закономірностей жирнокислотного складу при помірному зниженні частки поліненасичених жирних кислот, що узгоджується з результатами визначення показників окиснення. Наукова новизна дисертаційної роботи полягає в науковому обґрунтуванні складу купажу рослинних олій для майонезних емульсій із урахуванням одночасного забезпечення біологічної цінності та окислювальної стабільності, що створює наукове підґрунтя для пролонгування терміну придатності майонезних продуктів шляхом оптимізації складу жирової фази. Подальшого розвитку набули підходи до комплексної оцінки якості емульсійних продуктів на основі інтегральних показників. Практичне значення одержаних результатів полягає у можливості їх використання при розробленні та удосконаленні технологій виробництва майонезів і майонезних соусів функціонального та масового призначення. Запропоновані підходи можуть бути використані для оптимізації рецептур, розроблення технологічної документації, а також прогнозування змін якості продукції під час зберігання. Матеріали дисертаційної роботи впроваджено в навчальний процес закладів вищої освіти при підготовці фахівців у галузі харчових технологій.The dissertation is devoted to solving a relevant scientific and practical problem of improving the technology of oil-and-fat–based emulsion food products by enhancing their biological value and oxidative stability. In the context of modern food technology development, increasing importance is placed on the creation of products that combine high nutritional and biological value with guaranteed safety and stable quality throughout their shelf life. Special attention is paid to emulsion products, particularly mayonnaise, which are among the most widely consumed foods and at the same time contain a significant lipid fraction that is highly susceptible to oxidative degradation. Global dietary trends indicate a steady reduction in the consumption of saturated fats and trans fatty acids and a growing interest in vegetable oils as sources of mono- and polyunsaturated fatty acids. Particular attention is given to omega-3 and omega-6 polyunsaturated fatty acids, which play an important role in the prevention of cardiovascular, metabolic, and inflammatory diseases. At the same time, scientific evidence shows that not only the absolute content of these fatty acids but also their ratio is a critical factor in determining the biological value of lipid-containing foods. Recommendations of the World Health Organization and the European Food Safety Authority emphasize the optimization of the omega-6/omega-3 ratio in the human diet, which necessitates revising traditional mayonnaise formulations dominated by oils rich in linoleic acid. However, increasing the proportion of polyunsaturated fatty acids in the lipid phase is accompanied by a higher susceptibility to oxidation, which adversely affects sensory properties, nutritional value, and product safety. Lipid oxidation is a complex multistage process involving the formation of primary, secondary, and tertiary oxidation products. The accumulation of peroxides, aldehydes, and ketones not only deteriorates the organoleptic characteristics of mayonnaise but may also result in the formation of compounds with potentially toxic effects. Therefore, ensuring the oxidative stability of emulsion products remains one of the key challenges in the modern oil-and-fat industry. This dissertation proposes an integrated approach to addressing this problem based on the scientifically substantiated blending of vegetable oils with different fatty acid compositions and varying resistance to oxidation. Flaxseed, olive, and sunflower oils were selected as blending components due to their substantial differences in α-linolenic, oleic, and linoleic acid contents, respectively. Flaxseed oil is one of the richest natural sources of omega-3 fatty acids but exhibits low oxidative stability. In contrast, olive oil contains a high proportion of monounsaturated oleic acid, which provides enhanced resistance to oxidation. Sunflower oil was used as a technologically appropriate component to balance the fatty acid composition and sensory properties of the oil blend. The aim of the dissertation is to improve the production technology of mayonnaise emulsions with enhanced biological value by optimizing the composition of the lipid phase and ensuring its oxidative stability during storage. To achieve this aim, a set of interrelated scientific and applied tasks was addressed, including analysis of the current state of the problem, justification of raw material selection, development of vegetable oil blends, investigation of emulsification parameters, and evaluation of product quality dynamics during storage. The object of the study is emulsion food products of the mayonnaise type with a fat content of 67%, produced using blended vegetable oils. The subject of the study includes physicochemical, structural-mechanical, and biochemical parameters characterizing the oxidative stability of the lipid phase, changes in fatty acid composition, and the overall quality and stability of the emulsion system. The methodological framework of the study is based on modern analytical and experimental methods. Peroxide value, anisidine value, TBARS index, and the integrated TOTOX index were determined. Fatty acid composition was analyzed by gas chromatography of fatty acid methyl esters (GC/FAME). Sensory evaluation of product quality was conducted. Mathematical statistics, correlation and regression analyses, and the Harrington desirability function were applied to generalize and interpret the experimental data. Special attention was given to the methodology of sampling and preparation of the lipid phase from mayonnaise emulsions. Oil was isolated using a non-thermal shaking method, which minimized additional lipid oxidation and ensured the reliability of the obtained results. This methodological approach is particularly important, as conventional extraction techniques may significantly influence the intensity of oxidative processes. As a result of the experimental studies, the optimal composition of a vegetable oil blend consisting of 30% flaxseed oil, 60% olive oil, and 10% sunflower oil was substantiated. The use of this blend provides a favorable omega-3/omega-6 fatty acid ratio, a high proportion of monounsaturated fatty acids, and enhanced oxidative stability of the lipid phase. Incorporation of the proposed blend into mayonnaise formulations reduced the rate of accumulation of primary and secondary oxidation products compared to conventional lipid systems. Investigation of oxidation dynamics over 90 days of storage revealed a predictable increase in peroxide value, anisidine value, and TBARS in all samples. However, mayonnaise samples containing the blended lipid phase exhibited a slower progression of oxidative processes and more stable sensory characteristics. Gas chromatographic analysis confirmed the preservation of general fatty acid composition trends, with a moderate decrease in polyunsaturated fatty acids consistent with the oxidation indices obtained. The scientific novelty of the dissertation lies in the scientific substantiation of the composition of vegetable oil blends for mayonnaise emulsions, taking into account the simultaneous provision of biological value and oxidative stability, which creates a scientific basis for extending the shelf life of mayonnaise products through optimization of the fat phase composition. Further development was given to approaches for comprehensive quality assessment of emulsion products based on integral indicators. The practical significance of the results lies in the possibility of their application in the development and improvement of technologies for the production of mayonnaise and mayonnaise sauces for both functional and mass-market purposes. The proposed approaches may be used to optimize formulations, develop technological documentation, and predict quality changes during storage. The materials of the dissertation have been implemented in the educational process of higher education institutions for the training of specialists in the field of food technologies.