автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.15, диссертация на тему:Формирование потребительских свойств продовольственных товаров, содержащих яйцепродукты, полученные путем глубокой переработки куриного яйца

На правах рукописи

ДЬЯКОНЕНКО АННА НИКОЛАЕВНА

Формирование потребительских свойств продовольственных товаров, содержащих яйцепродукты, полученные путем глубокой переработки куриного яйца

Специальность 05.18.15 - Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

19 2014

Москва-2014

005549897

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых производств»

Научный руководитель: Войно Людмила Ильинична

кандидат технических наук, профессор

Официальные оппоненты:

Афанасьев Григорий Дмитриевич

доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры интенсивных технологий ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А.Тимирязева»

Гурьева Ксения Борисовна

кандидат технических наук, заведующая лабораторией ФГБУ Научно-исследовательский институт проблем хранения Росрезерва

Ведущая организация: ГНУ ВНИИ Птицеперерабатывающей Промышленности Россельхозахадемии

Защита состоится «30» июня 2014 г. в 12 часов в ауд. 302 на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.148.08 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д. 11. ^^

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО МГУПП.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д. 11, МГУПП, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.148.08

С авторефератом диссертации можно ознакомиться на сайтах ВАК РФ Министерства образования и науки РФ http://vak.ed.gov.ru/dissertation и ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» http://mgupp.ru

Автореферат разослан 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.х.н

Штерман ВС.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Полноценное питание является одним из важнейших факторов, определяющих здоровье человека. Структура питания населения страны в последнее время претерпевает существенные изменения, что обусловлено снижением трудозатрат и уменьшением потребности в пище. Вместе с этим, потребность в важнейших нутриентах (белках, углеводах, жирах, витаминах, минеральных веществах и воде) остается на прежнем уровне.

Куриное яйцо является важным источником пищевых веществ в рационе современного человека. Одно яйцо массой 45-50 г обеспечивает до 10% от рекомендуемого суточного потребления белка, 15% витамина В2, 3% витамина Е, 6% витамина А, а также является источником насыщенных и полиненасыщенных жирных кислот, фосфолипидов. В пищевой промышленности в качестве сырья широко используются сухие яйцепродукты. Использование натуральных яичных продуктов существенно усложняет организацию производства продукции, резко увеличивает микробиологическую опасность. Применение сухих яичных продуктов позволяет исключить ряд операций и существенно упростить процесс подготовки сырья к производству, а также исключает проблему сезонности яйценоскости кур. Значительный спрос сухих яйцепродуктов предусматривает увеличение доли яиц, подвергающихся глубокой переработке. Продукты высокотехнической переработки яиц обладают рядом преимуществ по сравнению с использованием в качестве сырья яиц в скорлупе.

Разработка методов глубокой переработки куриного яйца позволит получить сухой яичный белок с повышенными пенообразующей способностью и пеностойкостью с использованием нового фермента, содержащего глюкозооксидазу (ГлО) и каталазу (Кат), сухой яичный желток с пониженным уровнем холестерина и повышенной эмульгирующей способностью. Предполагается актуальным получение и использование муки из яичной скорлупы в мучных кондитерских изделиях с целью их минерального обогащения. Представляется перспективным применить полученный результат для производства кондитерских изделий, майонеза и др. пищевых продуктов, в технологиях изготовления которых предусматривается обязательное их внесение. Использование модифицированных белка и желтка в производстве кондитерских изделий и майонеза позволит получить продовольственные товары с повышенными потребительскими характеристиками.

Степень разработанности темы исследований

В развитие фундаментальных исследований в области формирования потребительских свойств продовольственных товаров, содержащих яйцепродукты, большой вклад внесли российские и зарубежные ученые: A.J1. Штеле, В.В Копеч, В.П. Агафонычев, Г.Г. Дубцов, Л.Г. Стоянова, В.И. Криштафович, Б.Ф. Бессарабов, Г.Н. Горячева, В.А. Васькина, Т.В. Савенкова, Smith L.L, Nakamura Y., Okamura Т., и другие. При этом следует учесть, что исследование потребительских свойств сухих яйцепродуктов, полученных путем ферментативной обработки и циклодекстринов, ранее не проводилось. Маркетинговые исследования отражают высокий потребительский спрос сухих яйцепродуктов.

Цель и задачи исследования

Целью настоящей диссертационной работы является формирование улучшенных потребительских характеристик продовольственных товаров, содержащих яйцепродукты полученные путем глубокой переработки куриного яйца. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Провести маркетинговые исследования с целью выяснения отношения потребителей и производителей продовольственных товаров к сухим яйцепродуктам.

2. Оценить потребительские свойства нативного белка и желтка куриных яиц.

3. Разработать биотехнологию получения ферментного препарата, содержащего глюкозооксидазу и каталазу.

4. Разработать технологию получения модифицированного яичного белка.

5. Исследовать влияние бетациклодекстринов на снижение холестерина в яичном желтке и фермента фосфолипазы А2 на эмульгирующие свойства желтка.

6. Разработать технологию получения и применения яичной скорлупы в качестве минерального обогатителя.

7. Разработать технологии и рецептуры кондитерских изделий и майонеза с использованием модифицированных яйцепродуктов и провести апробацию в производстве.

8. Разработать проекты технической документации на новые виды изделий.

Научная новизна работы

На основании исследований и подбора условий культивирования генно-инженерного штамма E.coli, режимов выделения и очистки получен новый

комплексный ферментный препарат глюкозооксидазы и каталазы с высокой активностью.

Установлена возможность применения ферментов: глюкозооксидазы, каталазы, фосфолипазы для получения новых видов модифицированных сухих яичного белка и желтка.

Определены зависимости степени ферментативной обработки, условия ферментолиза и режимы ультрафильтрации получения сухого яичного белка с улучшенными потребительскими свойствами.

Установлена возможность применения бетациклодекстринов для снижения холестерина в яичном желтке на основе оптимальных параметров комплексообразования холестерин-бетациклодекстрин. Разработана математическая модель оптимизации технологических параметров получения бесхолестеринового желтка.

Показано, что введение в рецептуру кондитерских изделий и майонеза новых модифицированных сухих яйцепродуктов, в том числе муки из яичной скорлупы, повышает потребительские свойства продовольственных продуктов.

Практическая значимость работы

Разработана технология глубокой переработки куриного яйца. Получены новые виды сухих модифицированных яйцепродуктов.

Разработана биотехнология получения нового комплексного ферментного препарата глюкозооксидазы и каталазы на основе генно-инженерного штамма Е.соН.

Разработана технология новых видов модифицированных сухих яичных белка и желтка с повышенными потребительскими свойствами.

Разработаны рецептуры и технологии кондитерских изделий и майонеза с сухими яйцепродуктами, что открывает новые возможности для расширения сырьевой базы и ассортимента продуктов питания повышенной пищевой ценности.

Предложенные рецептуры и технологии кондитерских изделий и майонеза апробированы в производственных условиях ООО «Апрель», ООО «Диаком» и подтверждены актами.

Разработаны проекты технической документации на мучные кондитерские изделия и соус «Майонез».

Апробация работы

Основные положения работы докладывались на X Международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая

безопасность населения» (Москва, 2012 г.); межведомственной научной практической конференции «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров» (Москва 2013).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 4 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки РФ.

Основные положения, выносимые на защиту:

-Результаты анализа рынка и исследования потребительских предпочтений и мотиваций сухих яйцепродуктов.

-Результаты научного и экспериментального исследований технологии расширения сырьевой базы и получения новых видов сухих модифицированных яйцепродуктов.

-Результаты разработки биотехнологии получения нового ферментного препарата, содержащего глюкозооксидазу и катапазу.

-Результаты экспериментальных исследований по обработке яичного белка и желтка с улучшенными потребительскими характеристиками.

-Экспериментальные подтверждения применения яичной скорлупы в производстве бисквита в качестве обогатителя его кальцием.

-Результаты исследований по использованию новых сухих яйцепродуктов в рецептурах и технологиях кондитерских изделий и майонеза, позволившие получить продукты с повышенными потребительскими характеристиками.

Достоверность результатов исследований подтверждается проведением экспериментов в многократной повторное™ с применением стандартных и высокоинформационных методов исследований, а также статистической обработкой данных при доверительной вероятности 0,95 % с использованием компьютерных программ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, библиографического списка, включающего 219 источника и 18 приложений. Работа изложена на 171 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформирована цель работы, определены задачи исследования и научные положения, выносимые на защиту, показана научная новизна и практическая ценность проведенных исследований.

В первой главе проведен анализ научно-технической и патентной литературы, касающийся темы диссертации. Проанализированы актуальные направления развития производства сухих яйцепродуктов. Обобщены современные сведения о производстве и потреблении яиц и сухих яйцепродуктов. Рассмотрены куриные яйца как один из важных и перспективных объектов сырья с точки зрения получения продуктов, необходимых для обеспечения высокого качества жизни людей. Оценено состояние яйцеперерабатывающей отрасли, перспективы развития ассортимента и увеличения производства сухих яйцепродуктов функционального и специального назначения, преимущества использования сухих по сравнению с натуральными яйцепродуктами отечественными и зарубежными специалистами. Приведены способы переработки куриных яиц. Рассмотрены препараты нового поколения: ферменты глюкозооксидаза, каталаза, фосфолипаза, бетацикло декстрины и мембранной технологии, их использования в различных отраслях промышленности.

Во второй главе представлена информация об объектах и методах исследований применяемых в работе. Объектами исследований явились куриное яйцо разных производителей; генно-инженерный штамм Е. coli - продуцент глюкозооксидазы и каталазы, ферментные препараты ГлО и Кат, фосфолипаза, бетациклодекстрины и сырье, используемое в кондитерской отрасли, соответствующее ГОСТ.

Для исследования использовали стандартные или общепринятые методы: физические, физико-химические, математические, органолептические, биотехнологические, микробиологические. Полуфабрикаты и изделия (бисквитные, полуфабрикаты, торты, майонез) готовили по унифицированным или модифицированным рецептурам. При планировании экспериментов и обработке результатов использовали программу Microsoft Excel 2007. В работе представлены средние результаты с достоверностью 95%. В соответствии с поставленной целью и задачами исследований разработана схема проведения эксперимента (рисунок 1).

Маркетинговые исследования проводили методом анкетирования жителей города Фрязино Московской области.

Рисунок 1 - Схема проведения экспериментальных исследований

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В третьей главе представлены маркетинговые исследования. Целью исследования является изучение процесса принятия решения о покупке, реакции на покупку, факторов, определяющих поведение потребителей. В нашем исследовании в качестве метода сбора первичной информации был использован опрос потребителей,

6

служащий не только основным инструментом определения показателей спроса, но и являющийся универсальным методом анализа и диагностики рынка. Первый этап касался маркетинговых исследований рынка продовольственных товаров, в состав которых входят сухие яйцеппродукты. Второй этап исследований проводился по опросным листам с целью выявления предпочтений покупателей продовольственных товаров, в состав которых входят сухие яйцепродукты.

В ходе исследования выяснилось, что данные, полученные в результате первого этапа исследования, состоящего в анализе выбора лидеров продовольственных товаров, в состав которых входят сухие яйцепродукты (40-% кондитерские изделия; 35 %- соусы и майонезы, 15% макаронные изделия, 4% - холодные жировые закуски, 3%-детское питание, 35%- другие виды продуктов) (рисунок 2).

Фп кондитерские изделия Я соусы, майонезы

□ макаронные изделия

□ холодные жировые начинки

■ продукты детского

питания а другие виды продуктов

Рисунок 2 - Оценка лидеров продовольственных товаров, в состав которых входят сухие яйцепродукты

Анкетирование показало, что потребители покупают ежедневно не более трех видов изделий, в состав которых входят сухие яйцепродукты. Диапазон покупки зависит от состава семьи и платежеспособности потребителя. Самым популярным мучным кондитерским изделием среди опрошенных признается бисквитные изделия (30%), 22% опрошенных чаще покупают зефир и пироженое безе- 17%, и лишь 4% -торты. Самым популярным изделием из категории соусы и майонезы среди опрошенных признается майонез 70%, соус «Цезарь»-8%, соус «Итальянский» 5%, соус «Болоньез» - 5% и другие соуса-12%. Мнения потребителей о наиболее значимых показателях при покупке изделий в состав которых входят сухие яйцепродукты распределились следующим образом: качество - 40%; вкус -25%; завод изготовитель - 10%; цена-25%.

В качестве метода измерения данных критериев, наиболее подходящего при экспертном оценивании, было избрано ранжирование, в ходе которого проводилась процедура упорядочивания факторов, выполняемая экспертом. Производители кондитерских изделий и масложировой продукции, детского питания полностью

отдают предпочтения только сухим яйцепродуктам, отвечающим требованиям нормативной документации.

Таким образом, по данным маркетинговых исследований выявили, что предпочтение яичным продуктам в сухом виде отдают производители кондитерских и десертных изделий, майонезов и соусов, детского питания. Производители отдают предпочтение яйцепродуктам специального назначения: желток с повышенной эмульгирующей способностью и низким содержанием холестерина, а кондитеры белку с повышенной взбиваемостью, растворимостью, безпигментному (белого цвета), с высокой пеностойкостью.

Товароведная характеристика нативного белка и желтка куриных яиц.

Куриное яйцо включает три составляющих: белок, желток и скорлупа; является богатым источником основных нутриентов белков, жиров, минеральных веществ и витаминов А, В, Д, Е, К и других (Таблица 1). Яичный белок - коллоидное, желеобразное вещество, слабо окрашенное, реакция его щелочная (рН = 8,4 - 8,6), плотность 1,0459 -1,01515 г/ см3, температура свертывания - 61 °С. Желток - наиболее ценная часть куриного яйца. На долю желтка приходится до 31% жидкого содержимого яйца. Желток содержит примерно 60 ккалорий, что в три раза больше чем в белке. Желток одного крупного куриного яйца содержит примерно: 2,7 г протеинов, 210 мг холестерина, 0,61 г углеводов и 4,51 г жиров. Больше всего в яичном желтке витаминов:Е, О, В9, В1, В2, В12, А, И, К и более 50 минеральных веществ.

Таблица 1 — Химический состав, калорийность и масса в 100 г. исследуемых составляющих куриного яйца_____(____

Показатель Целое яйцо Скорлупа Содержимое без скорлупы Желток Белок

Вода, % 65,6 1,6 73,6 48,7 87,9

Сухое вещество, % 34,4 98,4 26,4 51,3 12,1

Белки (протеины), % 12,1 4-6 12,8 16,6 10,6

Липиды (жир), % 10,5 следы 11,8 32,6 следы

Углеводы, % 0,9 - 1,0 1,0 0,9

Минеральные вещества, % 10,9 94-96 0,8 1,1 0,6

Составляющие яйца: в г 60,0 6,5 53,5 18,5 35,0

в% 100,0 10,8 89,2 30,8 58,4

Калорийность 1 яйца, ккал 81 - 81 65 16

Таким образом, куриное яйцо многокомпонентный продукт, содержащий различные органические вещества, выполняющие определенные функции в организме человека.

Разработка технологии модификации яичного белка перед сушкой. При высокой температуре углеводы белка вступают в реакцию с аминокислотами (реакция Майяра) в результате которой снижается качество сухого продукта и его сроки хранения. Возникает необходимость удаления углевода - глюкозы из белка перед сушкой. В связи с этим был определен способ и экспериментально обоснованы условия обессахаривания яичного белка. При выборе способа проводили сравнительное исследование ферментативного и мембранного метода. Наиболее эффективным способом является ферментативный. Применение ферментативного катализа способствует интенсификации биотехнологических процессов, повышение качества и сохранности готовой продукции, созданию новых функциональных продуктов. Обработка яичного белка перед сушкой глюкозооксидазой и каталазой позволяет получить белок с улучшенными потребительскими свойствами, что исключает образование повышенной цветности и сохраняется качество в сухом продукте. В связи с этим одной из задач диссертационного исследования явилось изучение возможности создания биотехнологии ферментного комплексного препарата, содержащего ГлО и Кат.

Разработка биотехнологии получения ферментного препарата, содержащего глюкозооксидазу и каталазу. В рамках диссертационной работы была разработана технология получения ферментного препарата, содержащего глюкозооксидазу и каталазу. В качестве продуцента использовали генно-инженерный штамм Е.соН АТСС 25922. Культивирование продуцента вели глубинным спрсобом в ферментере объемом 1 м3.

Важными факторами, влияющих на биосинтез ферментов, являются условия культивирования. В процессе исследования последовательно варьировали следующие факторы: содержание источника углерода (глюкоза), источника азота (азотокислый калий) и их соотношение в питательной среде, рН питательной среды, длительность культивирования, возраст посевного материала, концентрацию микроэлементов. Исследования показали, что изменяя соотношение концентраций в среде глюкозы (источник С) и азотнокислого калия (источник Ы), можно подавить способность продуцента к образованию каталазы, и в тоже время предельно повысить продуктивность культуры по глюкозооксидазе, снизив концентрацию азота в среде.

Варьируя соотношением в питательной среде идет синтез высокоактивной глюкозоосидзы без присутствия каталазы, а при повышении содержания источника

9

азота в соотношении С:Ы=10:3, одновременно образуется ГлО и Кат; рН питательной среды варьировали от 5,0-7, 5 при длительности культивирования 30-48 часов, возраст посевного материала 12-18 часов, посевная доза - 103-107 кл/см3 . Согласно результатам, полученным на этапе разработки условий культивирования Е.соН АТСС 25922 на среде, содержащей глюкозу и КЫОЗ в соотношении 10:3, триптон, дрожжевой экстракт, получен активный комплексный препарат ГлО и Кат при рН среды 7,4-7,6 и длительности культивирования 36 часов при 1=37°С.

Полученная глубинная культура Е.соН, содержащая ГлО и Кат, подвергалась центрифугированию с целью отделения клеток продуцента от культуральной жидкости. Полученный фильтрат концентрировали методом ультрафильтрации. Исследовали несколько видов мембран ПАН-10, 20, 100 и 300, отличающихся пределом задерживания (кДА), производительностью и сохранением ферментов в ультраконцентрате. Эффективным оказалась мембрана ПАН-100; полученный ультраконцентрат обладал активностью Гл0-140 ед/мг белка и каталазы 127 ед/мг белка, оптимум рН диапазоне 6,0-8,5, температурный рабочий диапазон 25-30 °С, Юш=30°С.

Полученный ферментный препарат по физико-химическим, органолептическим, биохимическим, микробиологическим показателям соответствует указанным в таблице 2.

Таблица 2. Характеристика полученного ферментного препарата

Наименование показателя Характеристика и нормы

Внешний вид Жидкость

Цвет Светло-коричневый

Вкус и запах Специфические

Массовая доля сухих веществ,% 30

Содержание белка, мг/ см1 29

Активность ГлО, ед/мг белка 140 ±10

Активность Кат, ед/мг белка 127 ±10

Количество мезофильных аэробных и факультативных -анаэробных микроорганизмов КМАФАнМ),КОЕ в 1 г. препарата 1*102

Бактерии группы кишечной палочки в 1 г. Продукта Не выявлено

Патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы, в 25 г. препарата Не выявлено

Еоо1ив25 г. проекта Не выявлено

Наличие: плесени дрожжей Не выявлено

Наличие клеток продуцента в 1 г. продукта Не выявлено

Таким образом, получен высокоочшценный бактериальный комплексный ферментный препарат глюкозооксидазы и каталазы в жидком виде. Препарат

исследовали для проведения ферментативного катализа нативного белка с целью удаления глюкозы перед его высушиванием.

Исследование ферментативной обработки яичного белка. Для эффективного обессахаривания белка были взяты два препарата ферментов: коммерческий препарат №1 - высокоочищенные порошкообразные ГлО и Кат (Ыоуогутез) и препарат №2 жидкий препарат, полученный микробиологическим путем на основе генно-инженерного штамма Е.соН, содержащий ГлО и Кат. ГлО и Кат применяются совместно, так как их каталитическая активность взаимосвязана. Для определения условий биокатализа было исследовано влияние концентрации глюкозооксидазы и катапазы на степень окисления глюкозы и расщепление образовавшейся перекиси водорода. Процесс вели по методике, описанной в разделе 2. Концентрацию ферментов рассчитывали в единицах на 1 г белка.

На рисунке 3 представлена динамика окисления глюкозы в зависимости от концентрации глюкозооксидазы (препарат №1) и температуры (рисунок 4) биокатализа.

I i

время ферментативной обработки, иин,

90т 5? 80 Í 70

0

£ 60

5

к

X

X

g 30

1 20 i 10 о

Io

lo То Jo Ü20 fEo río"

время ферментативной обработкй, мин

Рисунок 3 - Динамика окисления глюкозы Рисунок 4 - Динамика окисления глюкозы

в зависимости от концентрации в зависимости от температуры

глюкозооксидазы при t=37 °С ферментолиза

Исследование динамики окисления глюкозы ГлО №1 при разных его концентрациях показало, что более 50% глюкозы окисляется при концентрации 25-35 единиц за 90 минут. С увеличением времени ферментолиза до 120 мин., степень окисления достигает 75% за это же время, а при 35 единицах - 85% за 180 мин ферментолиза бактериальным препаратом остаточное количество глюкозы 0,05%. С увеличением температуры степень окисления глюкозы увеличивается (рисунок 4). Однако повышение температуры свыше 37 °С ограничено из-за возможной коагуляции яичного белка. С учетом этого, наиболее эффективной концентрацией фермента, обеспечивающей степень окисления глюкозы более 85% рекомендованы следующие режимы ферментолиза: концентрация фермента в реакционной смеси 35 ед/г белка, температура 37 "С и время обработки 180 минут.

Сравнительное изучение ферментативной обработки нативного белка препаратами №1 (грибной) и № 2 (бактериальный).

Установив условия биокатализа, исследовали процесс ферментолиза препаратом №1 и препаратом №2 для получение модифицированного белка (таблица 3).

Таблица 3. Сравнительная характеристика процесса ферментолиза препаратами №1 и

№2

Ферментный препарат рН Массовая доля белка, % Массовая доля глюкозы, %

Нач. Кон. Нач. Кон. Нач. Кон.

№1 5,9 6,0 10,6 10,75 0,55 0,10

№2 7,1 7,2 10,6 10,8 0,55 0,05

Сравнивая полученные результаты выявлено, что оба препарата эффективно окисляют глюкозу яичного белка при оптимальных условиях биокатализа. Вместе с тем, препарат бактериальный, полученный на основе генно-инженерного штамма E.coli окисляет глюкозу эффективнее коммерческого препарата (№1) и за более короткое время.

Исследуя динамику ферментолиза (рис. 5) этими препаратами отмечена высокая скорость окисления глюкозы препаратом №2. Практически за 120 мин. ферментолиза достигнуто снижение содержания глюкозы более половины исходного количества, а за 180 мин. остаточное содержание глюкозы в белке составило 0,05%. Проведенные сравнительные исследования с сухим коммерческим препаратом (№1) ГлО показали, что бактериальный препарат №2 эффективнее осуществляет процесс окисления глюкозы в глюконовую кислоту.

Рисунок 5 - Динамика ферментативного окисления глюкозы яичного белка Таким образом, разработана биотехнология получения ферментного препарата ГлО и Кат. Получен новый жидкий ферментный препарат с содержанием сухих веществ 30%, активностью 140-147 ед/мг белка. Проведен ферментативный биокатализ, позволивший снизить содержание углеводов (глюкозы) в белке при

концентрации фермента в реакционной смеси 35-36 ед/см3, при температуре 37° в течение 150-180 мин.

Разработка технологии модификации яичного белка методом ультрафильтрации. Мембранные технологии позволяют разделить низко и высокомолекулярные соединения. Вместе с ферментативной обработкой яичного белка исследовали удаление глюкозы и других низкомолекулярных соединений методом ультрафильтрации. Яичный белок в своем природном виде представляет собой вязкую жидкость. Для процесса ультрафильтрации это является серьезным препятствием, скапливаясь на поверхности мембраны, образуется поляризационный слой и процесс идет медленно или останавливается. Для того чтобы устранить данное препятствие, необходимо было уменьшить вязкость яичного белка. Как известно, яичный белок растворяется в воде и слабых солевых растворах. Исследованы четыре варианта растворения яичного белка: в воде, 1%-ном растворе NaCl, в 5%-ном растворе NaCI, в 15 %-ном растворе NaCl. Наиболее удачными вариантами растворения яичного белка были 1%-ный и 5%-ный растворы NaCl, в которых вязкость белка снизилась, по сравнению с нативным белком в 18 раз.

Ультрафильтрацию проводили при давлен™ 3,5 атм., на мембране УПМ — 50 с разной концентрацией яичного белка в солевом 1%-ном и 5%-ном растворе. Путем ультрафильтрации разбавленный солевой раствор белка, сконцентрирован до содержаниея высокомолекулярных веществ с массовой долей 11,5 %, остаточное содержание глюкозы - 0,15%.

Полученные результаты процесса ультрафильтрации показали, что удаление глюкозы и низкомолекулярных веществ из яичного нативного белка составило 8085%.

Согласно полученным результатам, удаление глюкозы и низкомолекулярных включений можно проводить и методом ультрафильтрации, основываясь на подборе мембран, наличии высокого давления и соблюдения условий ультрафильтрации.

Оценка качества сухого яичного белка. Обессахаренный яичный белок после ферментативной обработки и мембранной фильтрации высушивали конвективным способом. Полученные сухие продукты по структуре - порошок, однородный, белого цвета, без комочков, вкус и запах типичный для сухого яичного белка. Важными показателями качества готового сухого яичного белка является его растворимость, пенообразующая способность и пеностойкость. Эти показатели определяют технологичность белка и его потребительские свойства. Микробиологические показатели характеризуют безопасность яйцепродуктов (таблица 4).

Наименование показателя Нормируемые значения Обозначение нормативного документа Значение показателей по результатам исследования

Ферментативная обработка Мембранная фильтрация

Массовая доля влаги,% Не более 10 ГОСТ 30364.1-97 8,0 8,0

Массовая доля белка, % 85 ГОСТ 30364.1-97 87 86

Содержание глюкозы, % 0,1-0,15 0,09 0,15

РН Не менее 7 ГОСТ 30364.1-97 7,8 7,5

Раствори мость,% не менее 90,0 ГОСТ 30363-96 95,3 93,4

Стабильность пены, мл Не 115 ГОСТ 30363-96 123 119

КМАФАнМ, КОЕ\г 1*10* ТР ТС 021/2011 1*10° 1*10'

БГКП, в 0,4г Не допускается ТР ТС 021/2011 Не выявлено Не выявлено

Патогенная микрофлора в 25г Не допускается ТР ТС 021/2011 Не выявлено Не выявлено

Полученный сухой яичный белок отвечает требованиям существующей

нормативной документации на яичные продукты, а по технологическим показателям превосходят нормируемые значения. Таким образом, обработку нативного яичного белка перед сушкой эффектино вести как ферментативным катализом, так и методом ультрафильтрации. При обработке ферментативным катализом яичный белок имеет более высокие показатели качества. Полученный сухой белок обладает высокими потребительскими свойствами.

Разработка технологии модифицированного сухого яичного желтка

В нативном желтке содержится от 150 до 300 мг холестерина, что является верхним допустимым уровнем потребителя. Уменьшая количество вводимого в организм холестерина, во многих случаях удается снова восстановить в кровяной сыворотке нормальное его содержание. Известно несколько способов снижения холестерина и его эфиров в биологических объектах, но многие из них не могут быть использованы из-за химического изменения важных компонентов, и как следствие потере органолептических и питательных свойств желтка.

Одним из перспективных направлений, позволяющих снизить долю холестерина в нативном желтке перед сушкой, является обработка его бетациклодекстринами (БЦД). БЦД-циклические олигосахариды, состоящие из семи молекул глюкозы, расположенных в форме усеченного конуса, полость которого носит гидрофобный характер, так как все гидроксильные группы глюкозидных остатков располагаются вне полости, а внутри нее находятся атомы водорода СН2-группировок и глюкозидные атомы кислорода. Благодаря такому строению БЦД

способны образовывать комплексы-включения с различными молекулами, изменяя их физико-химические свойства.

Обосновано и экспериментально были определены условия комплексообразования холестеринциклодекстрины: температура, время комплексоформирования, рН, гидромодуль и соотношение БЦЦ:холестерин. Варьируя эти условия на различном уровне, оказалось, что определяющими факторами процесса является степень разбавления (гидромодуль) - вода: желток и молярное соотношение БЦЦ:холестерин, а факторы рН, температура можно сдерживать на постоянном уровне. Для подтверждения определяющего влияния варьируемых факторов (х\ и х2) и построение математической модели был использован статистический анализ экспериментальных данных.

Выполненный с помощью Excel корреляционный анализ показал (таблица 5), что включение парных и квадратичных слагаемых в уравнение у = я0 + а,х, + а2х2 + аъ jc, jr2 + at дс,2 + aix21 (1),

описывающего процесс комплексообразования, нецелесообразно, так как в этом случае коэффициенты множественной регрессии незначимы.

Таблица 5 - Результаты корреляционного анализа для модели (1).

Коэффициенты Стандартная ошибка (-статистика Р-Значение

у-пересечение -205,84 169,54 -1,21 0,26

х, 52,05 94,97 0,55 0,60

х, 50,62 30,70 1,65 0,13

х,х, 1,88 5,24 0,36 0,73

х,! -2,98 14,46 -0,21 0,84

X -5,78 3,21 -1,80 0,11

Методом последовательного исключения незначимых коэффициентов установлено, что модель исследуемого процесса действительно определяется только двумя взаимонезависимыми факторами - х,,хг, а функция отклика описывается уравнением вида

у = а0+ал + а2х2 (2), Данный вывод подтверждает регрессионный анализ с помощью метода последовательного исключения отдельных факторов

Корреляционный анализ, выполненный в Excel, показал что модель исследуемого процесса действительно определяется только двумя взаимонезависимыми факторами xi (гидромодуль вода:желток) и хг (молярное

15

соотношение БЦЦ:холестерин) и уравнение ^=109,57 +40,5*1+10,37*2, адекватно описывает процесс комплексообразования БЦД - холестерин.

С учетом полученного уравнения функции отклика методом линейного программирования с помощью Excel была проведена оптимизация процесса, в области проведенных экспериментальных данных, которая показала, что наиболее эффективное удаление холестерина -ymlx в исследованной области выполняется при следующих условиях: х, = 3,6 и х2 = 4,8; = 86,33%.

Таким образом, построенная регрессионная модель адекватно описывает процесс удаления холестерина и может быть использована для нахождения оптимальных условий проведения процесса.

Оптимизируя процесс методом линейного программирования, с помощью Excel, показано, что наиболее оптимальными условиями для снижения холестерина в исследуемой области являются следующие: гидромодуль Xi=3,6; соотношение БЦД:холестерин х2=4,8; рН реакционной смеси=9,0; температура комплексообразования +4°С, время - 1час; удалено холестерина из желтка (выход процесса) у= 86,3 %. Остаточноесодержание холестерина в желтке 13,7%

Бесхолестериновую фракцию желтка, полученную после отделения комплекса холестерин - БЦД высушивали конвективным методом. В готовом продукте определяли содержание влаги, липидов, холестерина, белка, оценивали общую микробную обсемененность (Таблица 6).

Таблица 6 - Химические и микробиологические показатели сухого яичного желтка

Наименование показателя Нормируемые значения Обозначение нормативного документа Значение показателей по результатам исследования сухого яичного желтка

Массовая доля влаги,% Не более5 ГОСТ 30364.1-97 4,0

Массовая доля белка,% Не менее 35 ГОСТ 30364.1-97 35

Массовая доля липидов(жиров),% Не более 53 ГОСТ 30364.1-97 49

Массовая доля свободных жирных кислот в жире, в перерасчете на олеиновую кислоту,% Не более 3,5 ГОСТ 30364.1-97 3,0

КМАФАнМ,КОЕ\г Не более 1*10" TP ТС 021/2011 1'10'

Патогенная микрофлора в 25г Не допускается TP ТС 021/2011 Не выявлено

БГКП, в 0,1 г Не допускается TP ТС 021/2011 Не выявлено

Согласно полученным результатам бесхолестериновый желток соответствует нормативным показателям.

Исследование эмульгирующих свойств яичного желтка. Желток яйца является хорошим эмульгатором. Эмульгирующую способность, а следовательно и потребительские свойства, можно увеличить предварительно обрабатывая его препаратами фосфолипазы А2. Фосфолипаза А2 - фермент, катализирующий гидролиз сложноэфирной связи во втором положении глицерофосфолипидов. Эффективность эмульгатора оценивают по стойкости обратной эмульсии во времени. Обработку бесхолестеринового желтка вели различной дозой ферментного препарата: 0,003; 0,05; 0,1% к массе желтка.

Рисунок 6 - Стойкость эмульсии в зависимости от дозы вносимого препарата

Разработка технологии получения и использования муки из яичной скорлупы. Получение муки из яичной скорлупы вели по схеме (рисунок 7). Скорлупа яиц содержит 11,5% сырого протеина, 30...35% кальция и 1% фосфора. Основные компоненты минеральных веществ, содержащихся в яичной скорлупе: углекислый кальций СаСО 3 - 98,4%, углекислый магний М§СО 3 - 0,9 %, фосфорнокислые соли кальция и магния Са3(Р04) 2 - 0,7 %, а также в скорлупе содержатся белковые вещества 3,3 % и 1,6 % влаги. В протеине яичной скорлупы обнаружено 15 различных аминокислот. Исследовалась возможность использования ее как ингредиента в бисквитный полуфабрикат. Мука вносилась в рецептурную смесь в количестве 5% к массе пшеничной муки с дисперсностью 20*10"6 м на стадии взбивания, при перемешивании остальные ингредиенты были внесены согласно рецептуре. Пенообразующая способность белка при взбивании образца с добавлением муки яичной скорлупы возрастала по сравнению с образцом без внесения муки яичной скорлупы. Полученный бисквитный полуфабрикат по органолептическим и физико-химическим свойствам не отличался от контрольного, а содержание кальция в

17

опытном образце увеличилось в два раза, что удовлетворяет суточную потребность человека на 45-50%.

Таким образом, использование муки из яичной скорлупы в рецептуре и технологии приготовления воздушного полуфабриката позволяет получить качественный продукт и удовлетворяет потребность организма человека в кальции (от 400-500 до 800+1000 мг) в сутки в зависимости от возраста.

Рисунок 7 - Схема переработки яичной скорлупы в муку с размером частиц не более

20x1

Апробация продуктов, полученных методом модификации яйцепродуктов.

В настоящее время концепция государственной политики в области здорового питания населения России предусматривает повышение качества, расширение ассортимента и улучшение питательной ценности и вкусовых достоинств мучных кондитерских изделий и масложировой продукции. Лучшим решением этой задачи является использование ингредеентов с высокими потребительскими свойствами, позволяющие создать новые продукты повышенного качества.

Апробация модифицированного белка при получении воздушных полуфабрикатов. Ферментированный яичный белок апробировали в производстве

воздушного полуфабриката по типовой рецептуре в сравнении с нативным сухим белком. Процесс сбивания вели согласно технологической инструкции. При производстве воздушного полуфабриката использование сухого модифицированного яичного белка позволило получить более эластичную структуру продукта, с нетрескающей поверхностью и высокой стабильностью, гарантируя фасовку розничных единиц без изменения свойств во время хранения. При использовании полученного нами модифицированного сухого яичного белка повышается эластичность и структура воздушной массы, введен в товароведную оценку внешнего вида такой дескриптор, как флейвор. Разработана пятибальная шкала оценки качества воздушного полуфабриката (рисунок 8).

Рисунок 8 - Профилограмма органолептической оценки воздушного полуфабриката.

Органолептические показатели исследуемых образцов воздушного полуфабриката показали, что вариант №2 (высушенный нативный белок) имеет более низкие потребительские характеристики в сравнении с вариантом №1 (сухой ферментированный белок). А такой показатель воздушного бисквита, как флейвор, имел наивысший балл у варианта №1.

Апробация модифицированного белка при получении зефира «Ванильного». Зефир относится к группе сбивных кондитерских изделий, рекомендуемых для питания в детских садах и школах. Отличительные свойства зефира - высокое содержание яичного белка и пенообразная структура. Получение зефира осуществляли по унифицированной рецептуре, в качестве контроля использовали нативный сухой необработанный белок (вариант 1) и новый модифицированный белок (вариант 2). Качество полученного зефира «Ванильного» оценивали по 5-ти бальной шкале, характеризующей потребительские свойства. Органолептические показатели, включающие внешний вид, поверхность форму,

консистенцию, цвет, запах, вкус и флейвор вели в сравнении зефиром полученным с использованием нативного белка (рисунок 9).

Внеонш вид.поверхноспв, форма

Флейвор

Консистнция

Флейвор

Спрукпура

-*— Вариант1 » Варианп2

Цве:

Вкус

Запах

Рисунок 9 - Профилограмма органолептической оценки зефира

Анализ органолептических показателей исследуемых образцов зефира показал, что вариант №2 (сухой модифицированный белок) имеет высокие потребительские характеристики в сравнении с вариантом № 1 (с нативным белком).

Апробация нового вида модифицированного желтка в производстве майонеза. Майонезы представляют собой сложную тонкодисперсную, устойчивую в довольно широком интервале температур жиро-водную эмульсию прямого типа, в которой равномерно распределены все компоненты рецептурного состава. Равномерное распределение рецептурного состава зависит от жироэмульгирующей способности яичного желтка. Исследовали два варианта сухого желтка: вариант №1-необработанный; вариант, №2-модифицированный, бесхолестериновый с повышенной эмульгирующей способностью (рисунок 10). Органолептические показатели определялись по 5-ти бальной системе. Важным показателем майонеза является консистенция. Расслаивание - порок качества. Майонез, приготовленный с желтком (вариант №1 - контроль) через 3 часа расслаивался, консистенция становилась неоднородной. Опытный вариант №2 в течение этого времени сохранял однородную, мажующую консистенцию, без расслаивания в течение 3-х часов при комнатной температуре.

Рисунок 10 - Профилограмма органолептической оценки майонеза.

Анализируя данные полученной профилограммы (рис.10) следует, что майонез полученный с желтком - вариант №2 (опытный), обладает высокими потребительскими характеристиками, по сравнению с вариантом №1 (контрольный).

Новые виды яйцепродуктов, полученные модификацией препаратами нового поколения, могут быть рекомендованы для многих отраслей промышленности, не только в кондитерской и масложировой, апробированных нами. На рис. № 11 представлены возможные сферы использования новых видов модифицированных сухих яйцепродуктов.

Рисунок 11 - Сферы применения сухих яйцепродуктов.

Промышленная апробация опытных партий бисквита, зефира ванильного, воздушного полуфабриката проведена на базе ОАО «Диаком», приготовление майонеза на базе ООО «Апрель». Представлены акты производственных испытаний продукции, полученной с использованием сухих яйцепродуктов. Они подтверждают целесообразность производства кондитерских изделий и майонеза по предложенным технологиям. Разработана техническая документация (см. приложение).

ВЫВОДЫ

Разработана технология глубокой переработки куриного яйца с целью расширения сырьевой базы и получения новых видов сухих модифицированных яйцепродуктов. Проведенные исследования с использованием препаратов нового поколения позволили сделать следующие выводы:

- Проведены маркетинговые исследования предпочтений потребителей и на основе результатов изучения определена актуальность производства новых видов сухих модифицированных яйцепродуктов.

- Разработан новый ферментный препарат, содержащий глюкозооксидазу (ГлО) и каталазу (Кат) на основе генноинженерного штамма E.coli АТСС 25922 для модификации яичного белка перед сушкой.

- Проведены исследования условий культивирования генноинженерного штамма E.coli АТСС 25922: состав питательной среды, соотношение источника углерода и азота в среде, рН-среды, длительность культивирования, и установлены оптимальные параметры биосинтеза, при которых синтезируются глюкозооксидаза (ГлО) 50-55 ед/см3 и каталаза (Кат) - 45-47 ед/см3 в культуральной жидкости.

- Изучены условия выделения и очистки нового ферментного препарата, содержащего глюкозооксидазу (ГлО) и каталазу (Кат) из КЖ с использованием мембранной технологии. Получен высокоочшценный жидкий ферментный препарат с массовой долей сухих веществ - 30%, с активностью по глюкозооксидазе (ГлО) MO-ISO ед/мг белка и по каталазе (Кат) 127-130 ед/мг белка.

- Проведены исследования влияния полученного ферментного препарата на модификацию яичного белка

- Изучены факторы, влияющие на ферментолиз яичного белка и установлены оптимальные параметры: доза ферментного препарата 35-36 ед/г белка, температура 37° С, время ферментации 180 мин. Проведение ферментолиза яичного белка в оптимальных условиях позволяет снизить содержание глюкозы в продукте на 8590%.

- Проведены сравнительные исследования влияния ультрафильтрации на снижение содержания глюкозы и других низкомолекулярных соединений яичного белка. Выявлено, что эффективное удаление глюкозы из яичного белка происходит на мембране УПМ-50 и давлении 0,15 мПА. Остаточное содержание глюкозы в яичном белке составляет 0,10-0,15%.

- Разработана технология модификации яичного желтка с использованием бетациклодекстринов для снижения содержания холестерина. Проведены исследования процесса комплексообразования бетациклодекстрины-холестерин и определены оптимальные параметры, которые позволяют удалить до 86,3% холестерина из желтка.

- Установлено, что обработка нативного и бесхолестеринового яичного желтка ферментным препаратом «фосфолипаза А2» повышает эмульгирующую способность желтка в 4 раза.

- На основе новых видов сухих модифицированных яйцепродуктов разработаны рецептуры и технологии воздушного полуфабриката, ванильного зефира и майонеза. Установлено, что разработанные продукты отличаются от традиционых более высокими физико-химическими и органолептическими показателями качества.

- На основе муки из яичной скорлупы разработана технология воздушного полуфабриката с повышенным содержанием кальция. Внесение в рецептуру воздушного полуфабриката муки из яичной скорлупы в количестве 5% к массе муки, позволяет удовлетворить потребность человека в кальции (от 400-500 до 800-1000 мг/сутки в зависимости от возраста).

- Разработаны проекты технической документации, рецептуры кондитерских изделий и ммайонеза с использованием сухих модифицированных яйцепродуктов.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Дьяконенко А. Н. Ферментативная обработка яичного желтка перед сушкой /Войно Л.ИШишевая промышленность России.-2012. - №. 10. - С. 30-31

2. Дьяконенко А.Н. Влияние яичного белка на качество кондитерских изделий/Войно Л.И.// Хлебопекарное и кондитерское производство. -2012. - №. 12. -С. 29-31

3. Дьяконенко А.Н. Влияние некоторых физико-химических характеристик на снижение содержания холестерина в яичном желтке /Войно Л.И., Угрозов В.В., Орлова И.В.// Хранение переработка сельхозсырья. -2013 - №. 12. - С.13-16.

4. Дьяконенко А.Н. Получение сухого яичного белка с улучшенными потребительскими качествами методом ультрафильтрации/Войно Л..И.// Естественные и технические науки.-2014. №2. С. 252-254

Статьи и материалы конференций:

5. Дьяконенко А.Н. Дрожжевая ферментация яичного белка перед сушкой/Войно Л.И// Сборник материалов юбилейной X научно-практической конференции с международным участием «Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты» /МГУУП - М., 2012. - С. 122-124

6. Дьяконенко А.Н. Получение желтка с пониженным содержанием холестерина /Войно Л.И// Сборник материалов 2 межведомственной научно -практической конференции «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров» /МГУУП - М., 2013. - С. 109-111

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

БЦЦ - бетациклодекстрины; ГлО - глюкозооксидаза; Кат - каталаза;

БГКП - бактерии группы кишечной палочки; КЖ - культуральная жидкость;

КМАФАнМ - количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов;

КОЕ - колониеобразующая единица; РВ - редуцирующие вещества; МКИ - мучные кондитерские изделия;

Подписано в печать 12.05.14. Формат 60*90 Печ. л. 1,1 Тирах 100 экз. Изд. №80. Заказ 149.

Издательский комплекс О1АК0М 61153, Харьков пр. 50-ле-пи ВЛКСМ, 56. оф.326

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ»

На правах рукописи

04201456655

ДЬЯКОНЕНКО Анна Николаевна

ФОРМИРОВАНИЕ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ ПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ ТОВАРОВ, СОДЕРЖАЩИХ ЯЙЦЕПРОДУКТЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ ПУТЕМ ГЛУБОКОЙ ПЕРЕРБОТКИ КУРИНОГО ЯЙЦА

Специальность: 05.18.15 - «Технология и товароведение пищевых

продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель Войно Л.И. канд.техн.наук, профессор

Москва, 2014

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................4

1. Обзор литературы......................................................................9

1.1 Национальные проблемы в области питания...................................9

1.2 Куриное яйцо - источник всех питательных веществ для человека......11

1.3 Использование препаратов нового поколения в технологии сухих

яйцепроду ктов.............................................................................32

Заключение по обзору литературы...................................................37

2. Объекты и методы исследования....................................................39

2.1. Организация проведения экспериментов.......................................39

2.2 Методы исследования...............................................................41

3. Результаты исследований и их обсуждение......................................48

3.1. Маркетинговые исследования отношения производителей и потребителей к продовольственным товарам, в состав которых

входят сухие яйцепродукты..............................................................48

3.2. Товароведная характеристика нативного белка и желтка куриных яиц...53

3.3. Разработка технологии модификации яичного белка перед сушкой......54

3.4. Биотехнология получения ферментных препаратов глюкозооксидазы (ГлО) и каталазы (Кат)............................................55

3.5. Исследование ферментативной обработки яичного белка.........................................................................................57

3.6. Разработка технологии модифицированного яичного белка

методом ультрафильтрации.............................................................59

3.7. Товароведная оценка сухого модифицированного яичного белка.........61

3.8. Разработка технологии модифицированного сухого

яичного желтка с пониженным содержанием холестерина.......................63

3.9. Исследование влияния фермента фосфолипазы А2

на эмульгирующие свойства яичного желтка.......................................70

3.10. Исследование минерального состава яичной скорлупы....................72

4. Апробация полученных модифицированных яйцепродуктов.................74

4.1. Апробация модифицированного белка при получении

воздушных полуфабрикатов............................................................74

4.2. Апробация модифицированного белка при получении зефира.............76

4.3. Апробация бесхолестеринового желтка с повышенной

эмульгирующей способностью........................................................77

ВЫВОДЫ..................................................................................80

Библиографический список............................................................81

ПРИЛОЖЕНИЯ.....................................................................................................

ВВЕДЕНИЕ

Полноценное питание является одним из важнейших факторов, определяющих здоровье человека. Структура питания населения страны в последнее время претерпевает существенные изменения, что обусловлено снижением трудозатрат и уменьшением потребности в пище. Вместе с этим, потребность в важнейших нутриентах (белках, углеводах, жирах, витаминах, минеральных веществах и воде) остается на прежнем уровне.

Куриное яйцо является важным источником пищевых веществ в рационе современного человека. Одно яйцо обеспечивает до 10% от рекомендуемого суточного потребления белка, 15% витамина В2, 3% витамина Е, 6% витамина А, а также является источником насыщенных и полиненасыщенных жирных кислот, фосфолипидов. В пищевой промышленности в качестве сырья широко используются сухие яйцепродукты. Использование натуральных яичных продуктов существенно усложняет организацию производства продукции, резко увеличивает микробиологическую опасность. Применение сухих яичных продуктов позволяет исключить ряд операций и существенно упростить процесс подготовки сырья к производству, а также исключает проблему сезонности производства яйца. Значительный спрос сухих яйцепродуктов предусматривает увеличение доли яиц, подвергающихся глубокой переработке. Продукты высокотехнической переработки яиц обладают рядом преимуществ по сравнению с использованием в качестве сырья яиц в скорлупе. К ним относятся следующие факторы: качество и безопасность, удобство, экономичность и практичность.

Это делает актуальным выполнение работ, направленных на получение

сухих яйцепродуктах стабильного качества для использования в

кондитерской промышленности и других отраслях. Актуальным является

4

исследование, направленное на улучшение потребительских свойств сухих яйцепродуктов и продвижение их на отечественном рынке на основе анализа потребительских предпочтений и мотиваций.

Степень разработанности темы исследований

В развитие фундаментальных исследований в области формирования потребительских свойств продовольственных товаров, содержащих яйцепродукты, большой вклад внесли российские и зарубежные ученые: A.JL Штеле, В.В Копеч, В.П. Агафонычев, Г.Г. Дубцов, Л.Г. Стоянова, В.И. Криштафович, Б.Ф. Бессарабов, Г.Н. Горячева, В. А. Васькина, Т.В. Савенкова, Smith L.L, NakamuraY., Okamura Т., и другие. При этом следует учесть, что исследование потребительских свойств сухих яйцепродуктов, полученных путем ферментативной обработки и циклодекстринов, ранее не проводилось. Маркетинговые исследования отражают высокий потребительский спрос сухих яйцепродуктов.

Цель и задачи исследования

Целью настоящей диссертационной работы является формирование улучшенных потребительских характеристик продовольственных товаров, содержащих яйцепродукты полученные путем глубокой переработки куриного яйца.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Провести маркетинговые исследования с целью выяснения отношения потребителей и производителей продовольственных товаров к сухим яйцепродуктам.

2. Оценить потребительские свойства нативного белка и желтка куриных яиц.

3. Разработать биотехнологию получения ферментного препарата, содержащего глюкозооксидазу и каталазу.

4. Разработать технологию получения модифицированного яичного белка.

5. Исследовать влияние бетациклодекстринов на снижение холестерина в яичном желтке и фермента фосфолипазы А2 эмульгирующие свойства желтка.

6. Разработать технологию получения и применения яичной скорлупы в качестве минерального обогатителя.

7. Разработать технологии и рецептуры кондитерских изделий и майонеза с использованием модифицированных яйцепродуктов и провести апробацию в производстве.

8. Разработать проекты технической документации на новые виды изделий.

Научная новизна работы

На основании исследований и подбора условий культивирования генно-инженерного штамма Е.соН, режимов выделения и очистки получен новый комплексный ферментный препарат глюкозооксидазы и каталазы с высокой активностью.

Установлена возможность применения ферментов: глюкозооксидазы, каталазы, фосфолипазы для получения новых видов модифицированных сухих яичного белка и желтка.

Определены зависимости степени ферментативной обработки, условия ферментолиза и режимы ультрафильтрации получения сухого яичного белка с улучшенными потребительскими свойствами.

Установлена возможность применения бетациклодекстринов для снижения холестерина в яичном желтке на основе оптимальных параметров комплексообразования холестерин-бетациклодекстрин. Разработана математическая модель оптимизации технологических параметров получения бесхолестеринового желтка.

Показано, что введение в рецептуру кондитерских изделий и майонеза новых модифицированных сухих яйцепродуктов, в том числе муки из яичной скорлупы, повышает потребительские свойства продовольственных продуктов.

Практическая значимость работы

Разработана технология глубокой переработки куриного яйца. Получены новые виды сухих модифицированных яйцепродуктов.

Разработана биотехнология получения нового комплексного ферментного препарата глюкозооксидазы и каталазы на основе генно-инженерного штамма Е.соН.

Разработана технология новых видов модифицированных сухих яичных белка и желтка с повышенными потребительскими свойствами.

Разработаны рецептуры и технологии кондитерских изделий и майонеза с сухими яйцепродуктами, что открывает новые возможности для расширения сырьевой базы и ассортимента продуктов питания повышенной пищевой ценности.

Предложенные рецептуры и технологии кондитерских изделий и майонеза апробированы в производственных условиях ООО «Апрель», ООО «Диаком» и подтверждены актами.

Разработаны проекты технической документации на мучные кондитерские изделия и соус «Майонез».

Апробация работы

Основные положения работы докладывались на X Международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» (Москва, 2012 г.); межведомственной научной практической конференции «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров» (Москва 2013 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 4 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки РФ.

Основные положения, выносимые на защиту:

-Результаты анализа рынка и исследования потребительских предпочтений и мотиваций сухих яйцепродуктов.

-Результаты научного и экспериментального исследований технологии расширения сырьевой базы и получения новых видов сухих модифицированных яйцепродуктов.

-Результаты разработки биотехнологии получения нового ферментного препарата, содержащего глюкозооксидазу и каталазу.

-Результаты экспериментальных исследований по обработке яичного белка и желтка с улучшенными потребительскими характеристиками.

-Экспериментальные подтверждения применения яичной скорлупы в производстве бисквита в качестве обогатителя его кальцием.

-Результаты исследований по использованию новых сухих яйцепродуктов в рецептурах и технологиях кондитерских изделий и майонеза, позволившие получить продукты с повышенными потребительскими характеристиками.

Достоверность результатов исследований подтверждается

проведением экспериментов в многократной повторности с применением стандартных и высокоинформационных методов исследований, а также статистической обработкой данных доверительной вероятности 0,95% с использованием компьютерных программ

1. Обзор литературы

1.1 Национальные проблемы в области питания. Вопросы рационализации питания населения являются крупной физиолого-гигиенической проблемой в современном мире. Материалы исследований показывают, что фактическое питание отдельных групп населения страны характеризуется в последние годы снижением потребления мясных, молочных, рыбных продуктов, растительного масла, свежих овощей и фруктов. Как неблагоприятный факт следует рассматривать понижение потребления с пищей энергии (91%), особенно за счёт белков животного происхождения. Это создаёт предпосылки для формирования у отдельных, особенно низко доходных, категорий населения признаков белково-энергетической недостаточности. Содержание витаминов в рационах питания отдельных групп населения составляет 55-60% от рекомендованного уровня. Несбалансированность структуры продуктовых наборов и фактического питания сопровождается нарушениями физического развития, напряжённостью обменных процессов и адаптационных механизмов, увеличением анемизации, высоким уровнем заболеваемости, что вынуждает отнести значительную часть населения к группам повышенного риска[ 1,2,3].

В последнее десятилетие мировое сообщество по-новому осознает и

осмысливает важнейшее значение проблемы питания населения. В мире

возникают институты питания международного уровня, в исследованиях

которых проблемы питания населения рассматриваются с позиции

международного сотрудничества: в 1995 г. создан Институт питания и

сельского хозяйства при ООН (г. Будапешт); в 1997 г. организован

Объединенный Североамериканский Совет по вопросам питания; в Японии

работает институт по сохранению и развитию национальной культуры

9

питания, в связи с ростом числа людей, отказывающихся от национальной кухни в пользу менее полезного фастфуда; в Испании в сентябре 2011 года открылся Университет научной кулинарии. Создание и деятельность этих институтов актуализирует проблему рационального питания населения, как в отдельных государствах, так и в мире в целом[1,3].

В стране проблема качественного питания признана ключевым фактором повышения уровня жизни населения. Питание напрямую влияет на здоровье нации, демографическую ситуацию в целом, оно учитывается как базовый элемент национальной безопасности страны.

Анализ статических материалов, характеризирующих рацион питания населения, свидетельствует о необходимости решения проблем организации питания и контроля его качества на государственном уровне, так как именно качество пищи в немалой степени определяет низкую продолжительность жизни[2,6].

Среди пищевых факторов, имеющих особое значение для поддержания здоровья, качества и продолжительности жизни человека, важная роль принадлежит белкам.

Сегодня в мире существует дефицит пищевого белка и недостаток его в ближайшие десятилетия, вероятно сохранится. На каждого жителя Земли приходится около 60 г белка в сутки, при норме 70. По данным Института питания РАМН, начиная с 1992 г. в стране потребление животных белковых продуктов снизилось на 25-35% и соответственно увеличилось потребление углеводсодержащей пищи (картофеля, хлебопродуктов, макаронных изделий). Среднедушевое потребление белка уменьшилось на 17-22%: с 47,5 до 38,8 г/сут, белка животного происхождения (49% против 55% рекомендуемых); в семьях с низким доходом потребление общего белка в сутки не превышает 29-40 г[43].

По данным Института питания РАМН, ежегодный дефицит пищевого белка превышает 1 млн т.

Постоянный контроль за протеиновым статусом населения, разработка и выполнение масштабных программ, направленных на устранение и профилактику имеющего дефицита, оптимизацию качественного и количественного состава пищевых продуктов массового потребления является важнейшей задачей современной медицины и науки о питании. Эта проблема в международной практике формулируется как повышение пищевой плотности рациона.

Современное представление о количественных и качественных потребностях человека в пищевых веществах нашли отражение в концепции сбалансированного питания, разработанной в XX веке. Успехи ученых в области науки о питании и химического анализа пищи позволили не только создать данную концепцию, но и выявить недостаток в рационах ряда незаменимых факторов питания и разработать дифференциальные нормы питания различных групп населения. Под сбалансированным питанием понимают снабжение организма пищей в количествах необходимых для оптимального функционирования, роста и развития[48].

Нет в природе другого более замечательного пищевого сырья, чем куриное яйцо. Оно является самым лучшим источником аминокислот, экзогенных жирных кислот, витаминов, минеральных соединений.

Индустрия питания в своем развитии находит оптимальные решения проблемы нехватки продукции при помощи новых технологий. Изучение данного аспекта прямо влияет на качество жизни населения и должно учитываться при организации питания современного общества [7,9].

1.2 Куриное яйцо - источник всех питательных веществ для человека

В кулинарном производстве яйца являются незаменимыми. Широкое

использование яиц в пищевом производстве обусловлено высокой пищевой

ценностью, способностью образовывать пену при сбивании, эмульгировать

жиры, высокой вязкостью. Яйца способствуют получению объемных

продуктов с нежной консистенцией, эластичных и сжимаемых, которые после

11

сжимания полностью восстанавливают объем, что особенно ценится потребителями. Следует упомянуть об использовании яиц в других отраслях промышленности: медицинской для изготовления бактериальных сред и фармацевтических препаратов, косметической - для изготовления кремов и мазей, полиграфической - для придания светочувствительности литографским доскам, в живописи - для изготовления красок и других отраслях народного хозяйства.

Куриное яйцо - продукт питания ассиметрично-овальной формы, покрытый скорлупой и состоящий внутри из желтка и белка, получаемый от разнообразных пород домашних кур в результате их репродуктивной способности [77].

Исследо�