автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Исследование и разработка технологии биопродукта с использованием белково-углеводного сырья

0@4ь11547 На правах рукописи

КАЩЕЕВА НАТАЛЬЯ ЛЕОНИДОВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ БИОПРОДУКТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕЛКОВО-УГЛЕВОДНОГО СЫРЬЯ

Специальность 05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 8 ОКТ 2010

Кемерово 2010

004611547

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный аграрный университет» (ФГОУ ВПО ОмГАУ)

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Гаврилова Наталья Борисовна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Смирнова Ирина Анатольевна

кандидат технических наук, доцент Шадрин Максим Александрович

Ведущая организация:

ООО «Манрос М» филиал ОАО «Вимм-Билль-Данн»

Защита диссертации состоится «13» ноября 2010 г. в 10е0 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.089.01 в ГОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» по адресу: 650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности». С авторефератом можно ознакомиться на сайте КемТИППа (www.kemtipp.ru)

Автореферат разослан «6» октября 20 Юг

Ученый секретарь диссертационного совета ____H.H. Потипаева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Важным и необходимым условием для сохранения жизни, здоровья и работоспособности населения страны является полноценное и здоровое питание, в организации которого превалирующее место в основной группе жизненеобходимых продуктов занимают молоко и молочные продукты.

Вследствие чего, во внимании ведущих учёных и специалистов России постоянно находятся вопросы развития технологий в молочной промышленности. Международная молочная федерация (IDF) также характеризует молочную промышлешюсть, как наиболее динамичный сектор сельского хозяйства, направленный на генерацию инноваций и их практическое использование.

Перспективной областью инноваций является разработка технологий продуктов функционального питания с использованием белково-углеводного сырья, пробиотиков и пребио-тиков, стимулирующих рост и жизнедеятельность собственной (индигенной) защитной микрофлоры человека.

Теоретические практические аспекты технологии производства продуктов функционального питания изложены в научных трудах отечественных и зарубежных ученых: А.Г. Храмцова, В.Д. Харитонова, H.H. Липатова, П.Ф. Крашенинина, И.А. Евдокимова, Л.А. Остроумова, Ю.Я. Свириденко, И.С. Хамагаевой, В.И. Ганиной, Н.И. Дунченко, Б.Н. Шсндсрова, З.С. Зобковой, H.A. Тихомировой, Л.В. Голубевой, Л.А. Забодаловой, Г.Б. Гаврилова, Н.Б. Гавриловой, М.С. Уманского, A.A. Майорова, И.А. Смирновой, А.Ю. Просекова, М.Б. Данилова, Л. В. Терещук, Л.М. Захаровой, М.П. Щетинина, И.В. Буяновой, О.В. Буянова, Н. D. LiUu, R. Stilwell, R. Fuller, G. Gibson и др.

Работа выполнялась в рамках госзаказа Минсельхоза РФ по реализации Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 г г. (№ 01.2.00609542), а также в соответствии с зарегистрированной НИР «Разработка теоретических основ создания новой технологии и техники для производства безопасных продуктов питания с функциональными свойствами» (№01.2.006 09463).

Цель и задачи исследований. Целью данной научной работы является исследование и разработка технологии биопродукта на основе белково-углеводного молочного сырья, обогащенного пробиотиками, иммобилизованными в гель биополимеров, функциональными ингредиентами (пребиотиками) и растительными компонентами, регулирующими его органо-лептические показатели.

Для реализации поставленной цели в работе решались следующие задачи исследований:

- провести аргументированный скрининг ассоциации пробиотических микроорганизмов (пробиотиков);

- исследовать процесс иммобилизации пробиотических культур (пробиотиков) в гель

биополимеров;

- изучить качество иммобилизованных пробиотиков в виде пленок (мембран) и уста-

новить способ пролонгирования срока их годности;

- разработать технологию получения иммобилизованных пробиотиков в виде мембран и нормативную документацию для их практического применения;

- исследовать процесс ферментации (сквашивание) пахты иммобилизованными про-биотическими микроорганизмами (пробиотиками),

- подобрать функциональный ингредиент в виде фосфолипидов, установить его количество.

- определить приоритетные растительные компоненты, изучить их влияние на орга-нолептические и физико-химические показатели продукта. На основе математического моделирования, полученных в ходе исследования экспериментальных данных,

оптимизировать оптимальное количество компонентов, установить базовую рецептуру продукта.

- изучить процесс хранения нового биопродуста и установить срок его годности. Оп-

ределить биологическу, пищевую, энергетическую ценность нового продукта;

- разработать технологию и техническую документацию для его производства, про-

вести промышленную апробацию. Установить экономические показатели его производства.

Научная новизна работы. Впервые исследован процесс иммобилизации ассоциации пробиотических микроорганизмов, подобранных на основании аргументированного скрининга, в гель биополимеров методом наслаивания. Доказано, что эффективным носителем (подложкой) для иммобилизации ассоциации пробиотических микроорганизмов является раствор биополимеров пектина и желатина, взятых в соотношении 2:1. Изучены качественные показатели пленок (мембран), полученных при иммобилизации. В качестве пролонгирования срока годности использована сублимационная сушка. Установлено, что общее количество жизнеспособных клеток пробиотических микроорганизмов в процессе хранения мембран не снижается и составляет 1,Ы010 КОЕ/см3.

Изучен процесс ферментации пахты ассоциацией пробиотических микроорганизмов в иммобилизованном виде и определены его параметры. Подобран функциональный ингредиент - меланж, который обогащает биопродукт фосфолипидами (лецитином). Изучено пре-биотическое влияние фосфолипидной добавки и определен коэффициент стимуляции роста пробиотических микроорганизмов. На основании математического анализа экспериментальных данных получены регрессионные уравнения и 3(1 модели, позволяющие оптимизировать вид и количество растительного компонента. Проведена оптимизация базовой рецептуры продукта.

Изучен процесс хранения биопродукта. Установлен срок его годности. Определена биологическая, пищевая и энергетическая ценность нового биопродукта.

Практическая ценность работы. В результате проведения экспериментальных исследований разработаны технология бактериального концентрата иммобилизованных культур пробиотических микроорганизмов СТО 97887659-002-2010 и технология биопродукта (СТО 49527279-001-2008).

Новизна технического решения отражена в патентах на изобретение «Способ производства десертного продукта» № 2368144 и «Способ получения ферментированного продукта из пахты» № 2380912. Технология нового продукта прошла промышленную апробацию на молочном предприятии ООО «Манрос М» филиал ОАО «Вимм- Билль -Данн» (г. Омск).

Апробация работы. Основные положения работы изложены в докладах международного сборника «Молочная отрасль Сибири» (Омск, 2007); международной научно-практической дистанционной конференции «Современные наукоемкие технологии переработки сырья и производства продуктов питания: состояние, проблемы и перспективы развития» (Омск, 2008); в сборнике научных трудов с международным участием «Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока» (Барнаул, 2008); международной научно-практической конференции «Пища. Экология. Качество.» (Новосибирск, 2008); VI специализированном конгрессе - Молочная промышленность Сибири (Барнаул, 2008); 11 Международной практической конференции «Технология и продукты здорового питания» (Саратов, 2008); научно-техническом форуме «Реализация Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, инновации, проблемы, перспективы» (Омск, 2009); международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения» (Ульяновск, 2009); международной научно-практической конференции «Инновационные технологии и оборудование для пищевой промышленности» (Воронеж, 2009); в сборнике научных трудов с международным участием «Актуальные проблемы техники и

технологии переработки молока» (Барнаул, 2009); III международной научно-практической конференции «Технология и продукты здорового питания» (Саратов, 2009); международной научно-практической конференции «Социально-экономические и правовые проблемы развития информационного общества» (Омск, 2009); международном научно-практическом семинаре «Современные технологии продуктов питания: теория и практика производства» (Омск, 2010).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 16 печатных работ, в том числе одна в журнале, рекомендованном ВАК «Молочная промышленность».

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, литературного обзора, методологии проведения исследований, экспериментальной части, в которой приведены результаты исследований и их анализ, выводов, списка использованных источников и приложений. Диссертация изложена на 125 листах, содержит 65 таблиц, 32 рисунков и 14 приложений. Список использованных источников включает 160 наименований.

МЕТОДОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Экспериментальные исследования проводились в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 1. При составлении схемы использовали следующие условные обозначения: 1 - кислотность титруемая и активная, 2 - массовая доля сухих веществ, 3 - массовая доля углеводов, 4 - количество минеральных веществ, 5 - количество витаминов, 6 - количество би-фидобактерий, 7 - количество ацидофильной палочки, 8 - общее количество молочнокислых микроорганизмов, 9 - органолептические показатели, 10 - динамическая вязкость, 11- количество аминокислот, 12 - количество жирных кислот, 13 - влагоудерживающая способность, 14 - энергетическая ценность, 15 - устойчивость к антибиотикам, 16 - активность воды, 17 - перевариваемость белков пищеварительными ферментами «in vitro», 18 - температура, 19 - время, 20 - антагонистическая активность.

На первом, теоретическом этапе исследований, изучена техническая и пате!ггаая литература, проведен анализ существующих технологий ферментированного продукта на основе белково-углеводного молочного сырья. Определены требования к новому продукту, в соответствии с техническим регламентом на молоко и молочную продукцию, сформулированы научные задачи

На втором, экспериментально - аналитическом этапе, был проведен аргументированный скрининг состава биопродукта и подобрана ассоциация пробиотических микроорганизмов.

Исследован процесс иммобилизации ассоциации пробиотических микроорганизмов в гель желатина и пектина. Изучены качественные показатели полученных мембран, разработан способ их получения, а также технология бактериального концентрата на их основе. Исследован процесс ферментации пахты ассоциацией пробиотических микроорганизмов, определены его технологические параметры. Обоснован выбор функционального ингредиента. С помощью математического моделирования оптимизирован вид и количество растительного компонента Установлен срок годности нового продукта, его пищевая, биологическая и энергетическая ценность.

На завершающем практическом этапе, на основании результатов теоретических и экспериментальных исследований, разработана технология, техническая документация, рассчитаны экономические показатели и проведена промышленная апробация продукта, на молочном предприятии ООО «Макрос- М» филиал ОАО «Вимм-Бшшь-Данн» (г. Омск). Экспериментальные исследования проводились в трех - пятикратных повторностях по общепринятым, стандартным методам исследований физико-химических и микробиологических показателей сырья и готовой продукции.

Антагонистическую активность к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам исследуемой ассоциации пробиотических микроорганизмов определяли методом

6 Этапы исследования Исследуемые показатели, используемые методы

Изучение научно-технической литературы по вопросу «Современные направления и перспективы производства ферментированных продуктов с использованием белково-углеводного сырья» Постановка цели и научных задач исследования

*

Аргументированный скрининг ассоциации пробиотических микроорганизмов Микробиологические показатели, время ферментации, влагоудерживающая способность сгустка 1,6,7,8,13,15,20

+

Исследование процесса иммобилизации пробиотических микроорганизмов в гель биополимеров —► Химические, микробиологические и органолептические показатели 1,2,6,7,8,9,16,18

Изучение качества иммобилизованных пробиотиков в виде пленок (мембран) и установление способа пролонгирования срока их годности Химические, микробиологические и органолептические показатели 1,2,6,7,8,9,16,18

+

Практическая реализация результатов исследования Технология и техническая документация на бактериальный концентрат иммобилизованных культур пробиотических микроорганизмов

*

Исследование процесса ферментации пахты иммобилизованными пробиотическими микроорганизмами - Химические, микробиологические и органолептические показатели, время ферментации, влагоудерживающая способность сгустка 1,2,6,7,8,9,13,19

. _ _ » _.......

Выбор функционального ингредиента, определение его количества Химические, микробиологические и органолептические показатели 1,2,3,6,7,8,9

Подбор растительных компонентов. Математическое .моделирование экспериментальных данных и оптимизация их количества Химические, микробиологические и органолептические показатели 1,2,3,6,7,8,9

1 Химические, микробиологические,

Изучение процесса хранения биопродукта. Определение срока его годности, биологическая, пищевая, | энергетическая ценность органолептические и реологические показатели, аминокислотный состав, минеральные вещества, витамины 1,2,4,5,6,7,8,9,10,11,12,15,17

*

Практическая реализация результатов исследования. — Технология и техническая документация на биопродукт. Экономические показатели

Рис. 1 Схема проведения экспериментальных исследований

последовательных разведений и развивающихся смешанных популяций в сравнении с ростом тест-культур в жидкой питательной среде, с последующим высевом на плотную питательную среду. Резистентность к антибиотикам определяли по методу серийных разведений в жидкой питательной среде.

Аминокислотный, витаминный и минеральный состав биопродукта определяли с использованием системы капиллярного электрофореза «Капель 105». Динамическую вязкость определяли на вискозиметре Гепплера, количество белка на анализаторе общего белка/белка rapid N cube. Статистическую обработку полученных экспериментальных данных проводили с использованием регрессионного анализа в программах MathCard и Microsoft Exel.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Аргументированный скрининг ассоциации пробиотических микроорганизмов (пробиотиков)

При разработке технологии биологических продуктов (по техническому регламенту -биопродукта) заквасочная микрофлора должна содержать живые пробиотические микроорганизмы (пробиотики).

В качестве стартовых культур были выбраны следующие микроорганизмы: Lactobacilli acidophilus, штамм La-5 (далее L. acidophilus), Bifidobacterium lactis штамм BB-12 (далее В. lactis), Streptococcus salivarius subsp. thermophilus (далее S. thermophilus). Данные культуры обладают пробиотическими, иммуностимулирующими, выраженными антагонистическими свойствами, антибиотикорезистентностью и высоким уровнем жизнеспособности пробиотических микроорганизмов при производстве продуктов в промышленных условиях и в период их хранения.

Для выбора рационального соотношения пробиотических микроорганизмов в ассоциации изучался процесс ферментации, а также определялись химические, микробиологические и органолептические показатели опытных продуктов при варьировании соотношения выбранных для исследования культур. Все исследуемые ассоциации пробиотических микроорганизмов проявили себя активными кислотообразовате-лями (рис 2).

Совокупность полученных данных свидетельствует о том, что в дальнейших исследованиях целесообразно использовать соотношение культур L. acidophilus : В. lactis : S. thermophilus в количестве как 1:1:1, для получения продукта с хорошими органолептическими показателями, приемлемым составом микрофлоры.

Исследование процесса иммобилизации ассоциации пробиотических микроорганизмов, в качестве метода их защиты

Одним из способов получения высокоактивных и устойчивых в агрессивных условиях клеток микроорганизмов является иммобилизация, т.е. заключение клеток в гидроколлоид-

Рис 2 Активность кислотообразования ассоциации пробиотических микроорганизмов

ные мембраны, обеспечивающие их защиту, доступ питательных веществ и отвод продуктов жизнедеятельности микроорганизмов во внешнюю среду.

Важным фактором процесса иммобилизации является выбор биополимера (носителя).

Включение живых клеток в гели биополимеров требует мягких условий иммобилизации. Носитель при этом должен представлять систему открытых пор с хорошими условиями для газообмена. Биополимеры обладают уникальными способностями загущения, студнеоб-разования, влагоудержания и стабилизации структурно-сложных систем. Для исследования в качестве носителя выбраны биополимеры натурального происхождения желатин и цитрусовый пектин марки SLENDID® type 200.

Иммобилизацию проводили методом наслаивания. Все исследования проводились в стерильных условиях специального бокса, в котором была смонтирована и установлена пилотная установка. Активизированную ассоциацию пробиотических культур соединяли с раствором биополимеров при температуре (35±1) °С и постоянном перемешивании, в течение 15-20 мин, полученную массу дозировали слоями в стерильные формочки, которые выдерживали в течение 15-20 мин в стерильных условиях специального бокса для получении пленок (мембран). После чего формочки с мембранами герметически закрытые хранились при температуре (4±2) °С до использования в экспериментальных исследованиях.

С целью изучения фактора влияния биополимеров на качественные характеристики мембран варьировалось их соотношение. Качество полученных мембран оценивали по физико-химическим, органолептическим и микробиологическим показателям. Анализ физико-химических и органолептических показателей полученных мембран свидетельствует о том, что образование упругих сохраняющих и восстанавливающих свою структуру мембран происходит при количественном соотношении биополимеров в желирующей системе пектин : желатин, как 2:1, при общей концентрации сухих веществ - 20 мас.%. В результате проведенных микробиологических исследований, доказано, что общее количество жизнеспособных клеток пробиотических микроорганизмов в мембранах не менее 1-Ю10 КОЕ/г, что является основанием для их использования при производстве бактериального концентрата. На основании комплекса проведенных исследований установлено, что:

- носителем (подложкой) для иммобилизации микроорганизмов является смесь биополимеров при количественном соотношении пектин : желатин, как 2:1.

- ассоциация пробиотических микроорганизмов в иммобилизованном виде имеет вид тонких пластинок (мембран): период распадаемости мембран от 0,5 до 1 ч; перевариваемость белков мембран пищеварительными ферментами системы «in vitro» (мг тирозина / г белка) пепсином - 80,36±0,14, трипсином - 91,16±0,14; срок их годности 20 суток при температуре (4±2) °С.;

- активность ассоциации пробиотических микроорганизмов поддерживается в течение всего срока годности мембран и составлять не менее МО10 КОЕ/г.

Изучение качественных показателей мембран в процессе хранения и определение способа продления срока их годности, разработка технологии получения мембран и нормативной документации для их использования.

В данной исследовательской работе для длительного хранения иммобилизованных культур микроорганизмов в виде мембран (пластинок) использовали консервирование при низких температурах сублимационной сушкой с целью снижения влияния процесса термоинактивации молочнокислых микроорганизмов и бифидобактерий и создании условий, приводящих их в анабиотическое состояние. Были проведены исследования по изучению качественного и количественного состава микроорганизмов в мембранах до высушивания и после, в течение срока их хранения.

Сравнительная гистограмма жизнеспособных клеток пробио-тических микроорганизмов в процессе хранения мембран представлена на рис. 3.

В результате исследований установлено, что количество жизнеспособных клеток пробио-тической микрофлоры в мембранах, не подверженных сублимационному высушиванию снижается, что свидетельствует о непродолжительности их хранения.

Таким образом, срок годности мембран до высушивания составляет^ суток, а сухих мембран - 90 суток при температуре хранения (4±2)°С.

В результате научных исследований разработана технология и техническая документация (СТО 97887659-002-2010) для производства сухого бактериального концентрата на основе ассоциации пробиотических микроорганизмов, утвержденная в установленном порядке. Технологический процесс производства бактериального концентрата представлен на рис. 4.

Формулирование требований к биопродукту

В главе 4 «Исследование и разработка технологии биопродукта с использованием белково-углеводного сырья» сформулированы требования к биопродукту в соответствии с ФЗ № 88 «Технический регламент на молоко и молочную продукцию».

Установлено, что в Сибирском регионе на молочных предприятиях имеются неиспользованные ресурсы пахты, полученные при производстве масла методом сбивания, и, учитывая то, что она является ценным вторичным (белково-углеводным) сырьем - источником биологически активных веществ, низкоэнергетична в качестве основного молочного сырья выбрана пахта. Молочный жир в пахте находится в тонко диспергированном состоянии, что способствует его быстрой и легкой усвояемости организмом человека.

Особая биологическая ценность пахты заключается в высоком содержании в ее составе веществ антисклеротического липотропного действия. При низком уровне липидов и невысокой энергетической ценности пахты (38,2 ккал, или 159,8 кДж в 100 г продукта) в ней содержится значительное количество фосфолипидов (0,3 мг%).

Обогащение продукта живой микрофлорой будет производиться за использования бактериального концентрата ассоциации пробиотических микроорганизмов в иммобилизованном виде.

Исследование процесса ферментации пахты ассоциацией пробиотических микроорганизмов в иммобилизованном виде

В процессе ферментации (сквашивания) пахты изучался комплекс показателей, характеризующих его эффективность: органолептических, физико-химических, микробиологических. В качестве контроля использовалась ассоциация пробиотических микроорганизмов (L. acidophilus, В. lactis, Str. thermophilus, в соотношении 1:1:1).

Продолжительность хранения, сут

□ Обцре кооместао микроорганизмов ,|дКОБсмЗ (мембраны до высуимвания)

■ Ко/тество бифедобактерий, 1дКОЕ/смЗ (мембраны до высушюания)

□ Колиество ацвдофигъной палочки, 1дКОЕ/смЗ (мембраны до высуиивания)

□ Оби|эе когичество микроорганизмов, |дКОЕ/смЗ (сухие мембраны)

■ Коппество бифидобактерий, 1дКОЕ/смЗ (сухие мембраны)

□ Ко/*ыество зцидофигъной палочки, )дКОЕ/смЗ (сухие мембраны)_

Рис 3 Сравнительная гистограмма жизнеспособных клеток пробиотических микроорганизмов в процессе хранения мембран

_Приемка молока_

Охлаждение Н4±2)°С +

Промежуточное хранение

Не более 6-ти часов при ^(4±2)°С -*

Переработка сырья

Подогрев t=(45A5)°C

Сепарирование t=(45±5)°C

+

Тепловая обработка обезжиренного молока

Предварительный нагрев t=(65±5)°C

Стерилизация обезжиренного молока t=(135±5)°C

Выдержка т= (20±1) сек

Охлаждение t=(38±l)°C

Активизация культур

Температура t=(38±2)°C

Выдержка т= 30-60 мин

Подготовка культур

Подготовка и внесение ассоциации пробиотической микрофлоры: L. acidophilus, В. lactis, S. thermophilus в соотношении 1:1:1 в обезжиренное молоко

Подготовка раствора биополимеров

Растворение пектина и желатина в соотношении 2:1 в 0,9 % растворе №С1

Сублимационная сушка

Температура замораживания t= (- 25)°С

Остаточное давление в сублиматоре 0,0133...0,133 кПа

4

Измельчение сухих мембран

Продолжительность т=(15±5)мин

+

Г Фасовка продукта в асептических условиях, маркировка t=(4±2)°C

_Хранение продукта не более 90 суток при 1=(4±2)°С_

Рис 4 Блок-схема технологического процесса производства бактериального концентрата ассоциации пробиотических микроорганизмов

Перемешивание

Температура 4 t=(35±l)°C

Вьщержка т=(15±5)мин

Наслаивание

Температура t=(35±l)°C

Вьщержка т=(15±5)мин

В опыте - использован бактериальный концентрат, произведенный на основе ассоциации пробиотических микроорганизмов, иммобилизованных в гель биополимеров. Физико-химические показатели опытных продуктов представлены в табл 1.

Таблица 1

Физико-химические показатели опытных продуктов

Продукт Продолжительность ферментации, ч Кислотность Влагоудерживающая способность, см3 Показатель активности воды (а„)

титруемая, °Т активная, ед. рН

Контроль 4,0±0,5 75,0±1,9 4,43±0,05 1,9±0,3 0,999

Опыт 5,5±0,5 75,7±1,8 4,44±0,05 2,5±0,2 0,985

Анализ полученных данных свидетельствует об увеличении длительности процесса ферментации во времени в опыте. Что связано с первоначальным набуханием биополимеров, использованных при иммобилизации ассоциации культур. Это обеспечивает выход продуктов жизнедеятельности, секретируемых пробиотическими микроорганизмами, диффузию клеток и ферментативную активность иммобилизованных форм пробиотической микрофлоры. Активная кислотность сгустка (4,45±0,05) ед. рН достигается по истечению (5,5±0,5) ч. Однако применение иммобилизованных культур в технологии продукта обеспечит доставку клеток в неизменном состоянии до кишечника человека.

Анализ микробиологических показателей, свидетельствует о том, что наибольшее количество жизнеспособных клеток пробиотических микроорганизмов в опытном продукте отмечается при использовании для процесса ферментации пахты бактериального концентрата, произведенного на основе ассоциации пробиотических культур, иммобилизованных в гель биополимеров.

Таким образом, совокупность физико-химических, органолептических и микробиологических показателей опытных образцов продукта в сравнении с контрольным, свидетельствует о том, что в дальнейших исследованиях для ферментации пахты целесообразно использовать бактериальный концентрат, произведенный на основе ассоциации пробиотических культур, иммобилизованных в гель биополимеров.

На основании полученных данных установлены следующие технологические параметры:

- время ферментации - (Тф=5,5±0,5) ч.;

- титруемая кислотность ферментированной (сквашенной) пахты (75±1,5)°Т;

- активная кислотность ферментированной (сквашенной) пахты (4,50±0,05)ед. рН

- количество жизнеспособных клеток пробиотических микроорганизмов в ферментированной (сквашенной) пахте составляет 5,8-108 КОЕ/см3.

Подбор функционального ингредиента для производства биопродукта на основе пахты

В современных условиях важное значение в питании человека приобретает создание продуктов липотропной направленности, которые обеспечивают противоатеросклеротиче-ский эффект и нормализацию жирового обмена. В наибольшей степени требованиям липо-тропности отвечает питание повышенной биологической ценности и в то же время пониженной калорийности. В качестве фосфолипидной добавки выбран меланж, который в биологическом отношении отличается высоким содержанием (до 80%) высокоактивных антисклеротических веществ - фосфолипидов.

При установлении количества фосфолипидной добавки учитывались две функции: обогащение нового продукта лецитином в количестве не менее 50% от суточной потребности в

100 г продукта; установление факта его влияния на развитие пробиотических микроорганизмов.

В опытных продуктах количество фосфолипидной добавки варьировалось (% от массы компонентов рецептуры): в первом опыте - 1, во втором опыте - 3, в третьем опыте - 5. Шаг исследования составил 2 %.

Исследование массовой доли сухих веществ, в том числе жира позволяет расчетным путем определить содержание фосфолипидов в опытных продуктах (рис 5): В ходе оценки качественных показателей опытных продуктов в сравнении с контрольным учитывалась степень влияния фосфолипидной добавки на их физико-химические, микробиологические и органолептические показатели.

Анализ количественного содержания жизнеспособных клеток микроорганизмов в опытных продуктах свидетельствует о том, что внесение фосфолипидной добавки оказывает стимулирующее воздействие нарост пробиотической микрофлоры.

Для оценки пребиотического эффекта фосфолипидной добавки на рост ассоциации пробиотических культур рассчитан коэффициент стимуляции роста общего количества пробиогических микроорганизмов, а также бифидобактерий и ацидофильной палочки по формуле:

к _ 1§КОЕом ' ^КОЕ,^

где ^КОЕопыт- логарифм численности клеток микроорганизмов (ассоциации пробиотических микроорганизмов или бифидобактерий, или ацидофильной палочки) в опытных образцах продукта;

1§КОЕкон1роль - логарифм численности клеток микроорганизмов (ассоциации пробиотических микроорганизмов или бифидобактерий, или ацидофильной палочки) в контрольных образцах продукта;

Результаты расчета коэффициента представлены в табл 2.

Таблица 2

Коэффициенты, характеризующие эффективность пребиотического _ действия фосфолипидной добавки_

Коэффициент стимуляции роста

Продукт Количество пахты, % Количество фосфолипидной добавки, % общего количества пробиотической мик- бифидобактерий, Кр.б. ацидофильной палочки, Кр а.

рофлоры, К„0

Контроль 100 - 1,00 1,00 1,00

Опыт 1 99 1 1,11 1,11 1,12

Опыт 2 97 3 1,12 1,13 1,13

Опыт 3 95 5 1,14 1,14 1,15

Количество фосфолипидной добавки, %

Рис. 5 Влияние количества фосфолипидной добавки на массовую долю фосфолипидов в продукте

Таким образом, из представленных данных следует, что фосфолипидная добавка оказывает определенное воздействие на рост пробиотической микрофлоры. В составе фосфолипидной добавки содержится до 80% лецитина. Лецитин содержит витаминоподобное вещество холин, относящееся к витаминам группы В, в синтезе и всасывании которого участвуют бифидобакте-рии.

В результате комплекса проведенных исследований установлено, что при использовании фосфолипидной добавки в количестве 3 %, соблюдаются технологические параметры процесса ферментации, а готовый продукт обладает повышенной биологической ценностью.

Выбор растительных компонентов и изучение их влияния на физико-химические и органолептические показатели продукта

Использование растительных компонентов, позволяет обогатить органолептические показатели продуктов различными вкусовыми оттенками и цветовой гаммой, а также регулировать их состав ви-таминно-углеводного комплекса.

В качестве растительных компонентов определены ягоды клюквы и жимолости, произрастающие в Сибирском регионе, в составе которых содержится большое количество биологически активных веществ. Установлено, что эти ценные растительные продукты можно применять в качестве биологически активных добавок, регулирующих биологическую ценность продуктов, в виде концентрированных сиропов.

Для объективного суждения о степени влияния количественной дозы растительного компонента на качественные показатели продукта произведено математическое моделирование комплекса полученных в процессе экспериментальных исследований опытных данных, обработанных математически-статистическими методами.

Для определения оптимального количества растительного компонента разработана структурная модель (рис 6).

Основная задача моделирования совокупности экспериментальных данных, определение межфакторных эффектов и определение эффективного соотношения регулируемых факторов, в качестве которых были приняты:Х|-вид и количество растительного компонента, %.

Управляемыми факторами являются^ - массовая доля углеводов в продукте, %; У2 -титруемая кислотность продукта, °Т; Уз - логарифм клеточной концентрации общего количества пробиотических микроорганизмов, ^КОЕ/см3, У4 - органолептические показатели продукта, баллы.

На основании математического анализа экспериментальных данных проведен регрессионный анализ и построены 3(1 модели, отражающие динамику каждого управляемого фактора в зависимости от вида и количества растительного компонента, представленные на рисунках 7, 8, 9, 10, И, 12, 13, 14.

Рис. 6 - Структурная модель эксперимента

Рисунок 7 - Функция отклика изменения массовой доли углеводов в продукте в зависимости от количества пахты и растительного компонента (сироп из ягод клюквы)

Рисунок 9 - Функция отклика изменения титруемой кислотности продукта в зависимости количества пахты и растительного компонента (сироп из ягод клюквы)

Рисунок 11 - Функция отклика изменения общего количества микроорганизмов продукта в зависимости количества пахты и растительного компонента (сироп из ягод клюквы)

Рисунок 13 - Функция отклика изменения органолептиче-ских показателей продукта в зависимости количества пахты и растительного компонента (сироп из ягод клюквы)

Рисунок 8 - Функция отклика изменения массовой доли углеводов в продукте в зависимости от количества пахты и растительного компонента (сироп из ягод жимолости)

Рисунок 10 - Функция отклика изменения титруемой кислотности продукта в зависимости количества пахты и растительного компонента (сиропа из ягоя жимолости)

Рисунок 12 - Функция отклика изменения общего количества микроорганизмов продукта в зависимости количества пахты и растительного компонента (сироп из ягод жимолости)

Рисунок 14 - Функция отклика органолептических показателей продукта в зависимости количества молочной основы и растительного ингредиента (сироп из ягод жимолости)

Комплексный анализ экспериментальных данных позволил вывести уравнения регрессии с достаточной точностью описывающие взаимосвязь регулируемых и управляемых факторов (табл 3). Результаты математического анализа свидетельствуют об их достоверности. Это подтверждают минимальные значения ошибки прогнозирования.

Таблица 3

Результаты регрессионного анализа

Вид растительного ингредиента Уравнение регрессии Коэффициент корреляции Ошибка прогнозирования, %

1 2 3 4

Массовая доля углеводов в продукте

Сироп из ягод клюквы У1 = 0,0007х2 + 3,2499х + 4,578 1,000 1,74

Сироп из ягод жимолости У] = 0,0007х2 + 3,2499х + 4,578 1,000 1,78

Титруемая кислотность продукта

Сироп из ягод клюквы У2 = -0,3734х2 + 10,849х + 59,155 0,994 5,09

Сироп из ягод жимолости У2 = -0,2414х2 + 10,789х + 59,988 0,997 5,32

Логарифм клеточной концентраци молочнокислых микроо и общего количества рганизмов

Сироп из ягод клюквы Уз = -0,0095х2 + ОД 18х + 8,559 0,993 3,75

Сироп из ягод жимолости Уз = -0,008х2 + 0,0863х + 8,705 0,948 5,30

Органолептические показатели

Сироп из ягод клюквы Уз = -0,1532х2 + 1,1219х + 12,512 0,997 1,89

Сироп из ягод жимолости Уз = -0,1329х2 + 0,9349х + 13,078 0,997 1,49

На основании математического анализа совокупности управляемых факторов, были получены значения целевой функции, сравнительный анализ которых приведен на рис 13.

Опыт 1

Рис 13 - Радарная диаграмма изменения целевой функции от управляемых факторов

Математический и графический анализ показателей продукта с различными видами растительных компонентов, позволил установить, что целевая функция, отражающая влияние регулируемых факторов на управляемые, максимальное значение имеет в опытах 2, 8, в которых растительные компоненты представлены дозой 10 %. Графический анализ межфакторных эффектов свидетельствует о достоверности полученных данных.

Так же была проведена оптимизация рецептуры продукта в табличном редакторе Microsoft Excel со стандартной надстройкой «Поиск решения» процессора электронных таблиц «MS Excel», входящего в пакет Microsoft Office. После ввода всех необходимых параметров, решена поставленная задача - оптимизирована рецептура нового продукта с учетом вида растительного компонента (табл. 6).

Таблица 6

Рецептура биопродукта с минимальной себестоимостью__

Ингредиенты X Масса, кг Массовая доля,% Цена, руб/кг Содержание компонентов, кг Энерг, ценность, ккал

жира белка углеводов сухих веществ жира белка углеводов сухих в-в

Пахта XI 87,0 0,3 3,16 3,93 8,09 8,6 0,234 2,465 3,065 6,310 23,46

Меланж Х2 3,0 11,5 12,70 0,70 25,9 64,0 0,771 0,851 0,047 1,736 10,52

Растительный компонент Хз 3,0 0,2 0,50 3,70 8,41 187,5 0,005 0,013 0,095 0,217 0,46

Сахар-песок X) 7,0 0 0 99,80 99,9 36,0 0,000 0,000 11,196 11,207 41,98

Итого, кг 100,0

Продукт 0,7 3,20 11,10 0,700 3,200 11,100 19,470

Уравнения 1,0 3,20 11,10

Функция цели 1987,2 76,42

кДж 320,96

Экспериментальное определение срока годности биопродукта, а также биологической, пищевой, энергетической ценности

Основой санитарно-эпидемиологического обоснования сроков годности пищевых продуктов является проведение микробиологических исследований, оценка органолептических свойств образцов продукта в процессе хранения при температурах, предусмотренных нормативной или технической документацией.

В результате исследований определили физико-химические и органолептические показатели продукта, которые удовлетворяют предъявленным требованиям в процессе хранения. Титруемая кислотность биопродукта в процессе хранения постепенно нарастает, но находится в допустимых пределах. Микробиологические показатели в течение всего срока годности соответствуют норме для пробиотических продуктов.

Таким образом, срок годности биопродукта равный 10 суткам при температуре (4±2)°С является обоснованным.

Важными показателями, характеризующими качество продуктов питания и тем самым регламентирующим спрос на них, являются биологическая, пищевая и энергетическая ценность.

Биопродукт содержит все незаменимые аминокислоты, что говорит о его полноценности. Концентрация аминокислот в биопродукте представлена на рис 14.

Ш '¡М I* <•

ЬЬ | ! ! 5 ? | I» >\ и (т » «

/ ■ -.Мил

¡¡|1 !

.-■■•■--■'К А

Рис 14 - Концентрация аминокислот в биопродукте

Характеристика витаминного и минерального состава представлена в таблицах 5, 6. Контролем служила пахта сквашенная.

Таблица 5

Содержание витаминов в биопродукте

Наименование Витамины, мг/100 г

В, в„ в, в5 с

Контроль 0,20 0,10 0,44 - 2,7

Биопролукт 0,36 0,10 1,99 0,11 10,52

Таблица 6

Содержание минеральных веществ в биопродукте

Наименование Минеральные вещества, мг/100 г

Калий Натрий Магний Кальций

Контроль 152,65 47,27 8,16 84,07

Биопродукт 238,81 268,80 43,86 323,16

Энергетическая ценность биопродукта (табл. 7) составляет 357,1 кДж (85 ккал).

Таблица 7

Энергетическая ценность биопродукта

Продукт Массовая доля, % Энергетическая ценность

жир 1 белки углеводы кДж 1 ккал

Биопродукт 0,7±0,5 | 3,2±0,5 11,1+0,5 357,1 | 85,0

Данный продукт относится к группе низкоэнергетических и может быть рекомендован для питания населения всех возрастных групп.

Практическая реализация результатов исследования

На основании результатов исследований разработана технология биопродукта и техническая документация СТО 4952727279-005-2008 для его производства, технологическая схема производства биопродукта представлена на рис 15.

Технология нового продукта прошла промышленную апробацию на молочном предприятии ООО «Манрос М» филиал ОАО «Вимм-Билль-Данн» (г. Омск).

Входной контроль сырья и материалов

Пахта Утвержденная спецификация

Бактериальный концентрат на основе иммобилизованных культур пробиотических микроорганизмов Утвержденная спецификация

Меланж ГОСТ 30363-96

Клюква Утвержденная спецификация

Жимолость Утвержденная спецификация

I

Термическая обработка пахты

Подогрев

t=(35±5)°C

X

Смешение пахты с меланжем

Подача в пахту меланжа, циркуляция 10 мин

£

Термическая обработка смеси

Пастеризация t=(90±2)°C

Выдержка т= (2±1) сек

Охлаждение до температуры заквашивания Н38±2)°С

Заквашивание и сквашивание

Подготовка и внесение закваски на основе ассоциации пробиотической микрофлоры: L. acidophilus, В. lactis, S. thermophilus в соотношении 1:1:1, в иммобилизованном виде, сквашивание при t=(38±2)°C до рН=4,43±0,05 ед. рН

Подготовка сиропа

Пастеризация Н85±2)°С

Выдержка т=(15±5) сек

Охлаждение t=(38±2)°C

Смешивание сквашенного продукта с сиропом (асептические условия) и охлаждение

С

Перемешивание (15±5) мин, охлаждение до температуры t=(85±2)°C

Фасовка продукта в асептических условиях, маркировка <=(4±2)°С

_Хранение продукта не более 10 суток при ^(4±2)°С_

Рис 15 - Блок-схема технологического процесса производства биопродукта

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведен аргументированный скрининг состава микрофлоры закваски для биопродукта на основе пахты. На основании результатов исследования комплекса биохимических, микробиологических, органолептических показателей подобрана ассоциация пробиотиче-ских микроорганизмов L.acidophilus, B.lactis, Str. thermophilus в соотношении 1:1:1.

2. Исследован процесс иммобилизации ассоциации пробиотических культур в гель натуральных (пищевых) биополимеров методом наслаивания. Доказано, что эффективным носителем (подложкой) для иммобилизации ассоциации пробиотических микроорганизмов является раствор биополимеров с концентрацией (20,0±0,1) %, при соотношении биополимеров в желирующей системе пектин: желатин, как 2:1.

3. Изучены качественные показатели пленок (мембран), полученных при иммобилизации ассоциации пробиотических микроорганизмов в гель биополимеров: период распадаемости от

0,5 до I ч; перевариваемость белков мембран пищеварительными ферментами системы «in vitro» (мг тирозина / г белка) пепсином - 80,3б±0,14, трипсином - 91,16±0,14; общее количество жизнеспособных клеток пробиотических микроорганизмов не менее 1-Ю10 КОЕ/г; срок годности 20 суток при температуре (4±2) "С. В качестве пролоотирования срока годности мембран до 90 суток изучена сублимационная сушка при стандартных условиях: температура замораживания минус 25 °С, остаточное давление в сублиматоре 0,0133...0,133 кПа.

4. Разработана технология получеши мембран ассоциации пробиотических микроорганизмов, иммобилизовшшых в гель биополимеров и нормативная документация на сухой бактериальный концентрат на их основе (СТО 97887659-002-2010), которая утверждена в установленном порядке.

5. Изучен процесс ферментации пахты ассоциацией пробиотических микроорганизмов в иммобилизованном виде и определены его параметры: время ферментации (5,5±0,5) ч; температура (38±1) °С; кислотность титруемая (75,0±5) °Т; активная (4,45±0,05) ед. рН; общее количество жизнеспособных клеток пробиотических микроорганизмов 5,8-108 КОЕ/см3.

6. Подобран функциональный ингредиент - меланж, который в количестве 3 % от массы рецептуры обогащает биопродукт фосфолипидами (лецитином). При употреблении 200-250 г биопродукта на основе пахты удовлетворяется суточная потребность организма человека в фосфолипидах. Изучено пребиотическое влияние фосфолипидной добавки и определен коэффициент стимуляции роста пробиотических микроорганизмов, который составляет 1,12.

7. На основании математического анализа экспериментачьных данных получены регрессионные уравнения и 3d модели, позволяющие оптимизировать вид и количество растительного компонента - 10 % в виде сиропов клюквы или жимолости (12,0±0,5) %-ной концентрации. Проведена оптимизация базовой рецептуры продукта.

8. Изучен процесс хранения биопродукта, установлен срок его годности, составляющий 10 суток при температуре (4±2)°С. Определены биологическая, пищевая и энергетическая ценность нового биопродукта, в котором присутствуют все незаменимые аминокислоты в количестве 1475 мг/100 г, фосфолипиды 452,8 мг%, витамины В2. Bj, В5, С, минеральные вещества К., Na, Mg, Са. Энергетическая ценность биопродукта 357,1 кДж (85 ккал).

9. Разработана технология биопродукта на основе пахты и техническая документация для его производства (СТО 49527279-005-2008), утвержденная в установленном порядке. Проведена промышленная апробация технологии нового продукта на молочном предприятии ООО «Манрос М» филиал ОАО «Вимм-Билль-Данн».

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Кащеева ИЛ. Ферментированный продукт для функционального питания / Н.Л. Кащеева, Н.Б. Гаврилова//Молочная промышлешюсть.-2010.-№ 1.-С.67-68.

2. Кащеева ПЛ. Использование пробиотическш иммобилизованных микроорганизмов в технологии желиропанного продукта с синбиотическими свойствами / Н.Л. Кащеева, if Б. Гаврилова // Молочная отрасль Сибири: м/н сб. матер, науч. чт., посвященных 90-летию со дня рождения профессора Николая Семеновича Панасенкова и 90-летию ОмГАУ / Мин. с/х РФ высш. проф. Обр. «Ом. гос. аграр. ун-т». - Омск,- 2007. - С. 63-65.

3. Назаренко Т.Д. Использование иммобилизованных культур в производстве кисломолочного пудинга / Т.А. Назаренко, ПЛ. Кащеева, О.В. Пасько // Молочная отрасль Сибири: м/н сб. матер, науч. чт., посвященных 90-летию со дня рождеши профессора Николая Семеновича Панасенкова и 90-летию ОмГАУ/Мин. с/х РФ высш. проф. Обр. «Ом. гос. аграр. унта.-Омск,-2007. - С. 98-99.

4. Гаврилова Н.Б Ферментированный продукт из пахты / Н.Б. Гаврилова, ПЛ. Кащеева //Сб. матер, межрегиональной науч.-прак. дистанционной конф. «Современные наукоёмкие технологии переработки сырья н производства продуктов питания: состояние, проблемы и перспективы развития» / АНО ВПО «Омский эконом, институт»,- Омск,- 2008. - С. 18-19.

5. Кащеева IIЛ. Иммобилизованные культуры в производстве ферментированного продукта с использованием белково-углеводного сырья / Н.Л. Кащеева // Сб. матер, межре-

гиональной науч.-прак. дистанционной конф. «Современные наукоёмкие технологии переработки сырья и производства продуктов питания: состояние, проблемы и перспективы развития» / AHO ВПО «Омский эконом, институт».- 0мск.-2008. - С. 166-167.

6. Кащеева НЛ, Ферментированный продукт с пектином на основе белково-углеводного сырья / Н.Л. Кащеева, Н.Б. Гаврилова // Сб. науч. трудов, посвященный проблемам техники и технологии переработки молока,- Барнаул.- 2008.- С. 325-326.

7. Кащеева НЛ. Биополимеры в иммобилизации клеток микроорганизмов / Н.Л. Кащеева // Пища. Экология. Качество.: Сб. науч. трудов / Российская академия с/х наук сибирское отделение «Сибирский научно-исследовательский и проектно - технологический институт переработки сельскохозяйственной продукции ». - Новосибирск.- 2008,- С. 85-86.

8. Кащеева НЛ. Метод увеличения хранимоспособности иммобилизованных культур микроорганизмов / Н.Л. Кащеева, Н.Б. Гаврилова // Сб. матер. «VI специализированный конгресс Молочная промышленность,- Барнаул.-2008.- С. 156-158.

9. Кащеева НЛ. Растительные ингредиенты в производстве ферментированных продуктов / Н.Л. Кащеева// Сб. матер. II М/н пауч.-практ. конф. «Технология и продукты здорового питания» / Mira, с/х РФ высш. проф. обр. «Саратовский гос. агрзр. ун-т им. Н.И. Вавилова»,- Саратов,- 2008.-С. 73-75.

10. Кащеева НЛ. Перспективы использования ягодных наполнителей в биотехнологии ферментированных продуктов функционального назначения/ Н.Л. Кащеева // Сб. матер. М/н науч.-технического форума «реализация Государственной программы развития Ых и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия: инновации, проблемы, перспективы» / Мин. с/х РФ высш. проф. образования «Ом. гос. аграр. ун-т».-Омск,- 2009.-Часть II,- С. 283-285.

11. Кащеева H Л. Обогащение ферментированных продуктов фосфолипидами / НЛ. Кащеева, Н.Б. Гаврилова // Сб. матер. М/н науч.-прак. конф. «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения». / Мин. с/х РФ высш. проф. образования «Ульяновская государственная с/х академия»,- Ульяновск.-2009-Том II,-С. 179-181.

12. Кащеева НЛ. Исследование перевариваемости белков ферментированного продукта на основе белково-углеводного сырья / Н.Л. Кащеева // Сб. матер. М/н научно-прак. конф. «Инновационные технологии и оборудование для пищевой промышленности» / Воронеж. гос. технол. акад.- Воронеж.- 2009.- Том I.- С.418-420..

13. Гаврилова Н.Б Устойчивость пробиотической микрофлоры ферментированного продукта в процессе его хранения / Н.Б. Гаврилова, II Л. Кащеева // Сб. науч. тр. с м/н участием «Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока» / Гос. науч. учреждение «Сибирский научно-исследовательский институт сыроделия» Сибирского отделен™ Российской академии сельскохозяйственных наук. - Барнаул,- 2009,-Выпуск 6,- С. 112-113.

!4. Кащеева НЛ. Определение пищевой и биологической ценности ферментированного продукта на основе белково-углеводного сырья / Н.Л. Кащеева И Сб. матер. III М/н науч.-прак. конф. «Технология и продукты здорового питания»,- Саратов.-2009.-С.61-64.

15. Кащеева H Л. Перспективы использования белково-углеводного сырья в производстве функциональных продуктов / Н.Л. Кащеева // Сб. матер. М/н науч.-прак. конф. «Социально-экономические и правовые проблемы развития информационного общества» / AHO ВПО «Омский эконом, институт».- 0мск.-2009. - Том V.-C. 71-73.

16. Кащеева НЛ. Перспективы использования меланжа в биотехнологии ферментированных продуктов функционального назначения в качестве фосфолипидной добавки / Н.Л. Кащеева, Н.Б. Гаврилова // Сб. матер. М/н науч.-практ. семинара «Современные технологии продуктов питания: теория и практика производства» / Мин. с/х РФ высш. проф. образования «Ом. гос. аграр. ун-т».- Омск,- 2010,- С. 133-136.

17. Пат. 2368144 Российская Федерация, МПК7 А 23 С 23/00. Способ производства десертного продукта / Гаврилова Н.Б., Пасько О.В., Назаренко Т.А., Кащеева НЛ.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования Омский государственный аграрный университет, Автономная некоммерческая организация высшего профессионального образования Омский экономический институт.- № 2007138543/13; заявл. 16. 10. 2007; опубл. 27.09.2009 // Изобретения (Заявки и патенты) Бюл. № 27.

18. Пат. 2380912 Российская Федерация, МПК7 А 23 С 17/02. Способ получения ферментированного продукта из пахты / Гаврилова Н.Б., Пасько О.В., Кащеева ПЛ.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный аграрный университет, Автономная некоммерческая организация высшего профессионального образования Омский экономический институт,- № 2007138541/13; заявл. 16. 10. 2007; опубл. 10.02.2010 // Изобретения (Заявки и патенты) Бюл. № 4.

Подписано в печать 01.10.10. Формат 60x84 1/16. Бум. офсетная. Гарнитура «Тайме». Печать на ризографе. Печ. л. 1,3. Тираж 100 экз. Заказ 40.

Отпечатано в редакционно-полиграфическом отделе издательства ФГОУ ВПО ОмГАУ при Институте экономики и финансов. Омск-8, ул. Физкультурная, 8е.

Введение.

Глава 1 Аналитический обзор литературных данных по вопросу «Современные направления и перспективы производства ферментированных продуктов с использованием белково-углеводного сырья».

1.1 Характеристика белково-углеводного сырья и его комплексное применение в технологии ферментированных продуктов.

1.2 Ингредиенты, используемые в технологии ферментированных продуктов на основе белково-углеводного сырья. Их характеристика.

1.3 Виды микрофлоры, формирующие пробиотические свойства ферментированных продуктов.

1.4 Методы защиты клеток пробиотических микроорганизмов.

Важным и необходимым условием для сохранения жизни, здоровья и работоспособности населения страны является полноценное и здоровое питание, в организации которого превалирующее место в основной группе жизненнобхо-димых продуктов занимают молоко и молочные продукты.

Вследствие чего, во внимании ведущих учёных и специалистов России постоянно находятся вопросы развития технологий в молочной промышленности. Международная молочная федерация (IDF) также характеризует молочную промышленность, как наиболее динамичный сектор сельского хозяйства, направленный на генерацию инноваций и их практическое использование.

Теоретические практические аспекты технологии производства продуктов функционального питания изложены в научных трудах следующих отечественных и зарубежных ученых: А.Г. Храмцова, В.Д. Харитонова, H.A. Липатова, П.Ф. Крашенинина, H.A. Евдокимова, JI.A. Остроумова, Ю.Я. Свириденко, И.С. Хамагаевой, В.И. Ганиной, Н.И. Дунченко, Б.Н. Шендерова, З.С. Зобко-вой, H.A. Тихомировой, J1.B. Голубевой, Л.А. Забодаловой, Г.Б. Гаврилова, Н.Б. Гавриловой, М.С. Уманского, A.A. Майорова, И.А. Смирновой, А.Ю. Про-секова, М.Б. Данилова, Л. В. Терещук, Л.М. Захаровой, М.П. Щетинина, И. В. Буяновой, О.В. Буянова, D. Lillu, R. Stilwell, R. Fuller, G. Gibson и др.

Автор данной научной работы базировал свои исследования на открытиях и научно-практических достижениях вышеозначенных ученых.

Перспективной областью инноваций является разработка технологий продуктов функционального питания с использованием белково-углеводного сырья, пробиотиков и пребиотиков, стимулирующих рост и жизнедеятельность собственной (индигенной) защитной микрофлоры человека.

Работа выполнялась в рамках госзаказа Минсельхоза РФ по реализации Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 20082012 г.г. (№ 01.2.00609542), а также в соответствии с зарегистрированной НИР

Разработка теоретических основ создания новой технологии и техники для производства безопасных продуктов питания с функциональными свойствами» (№ 01.2.006 09463).

Цель научной работы - исследование и разработка технологии биопродукта на основе белково-углеводного молочного сырья, обогащенного пробиоти-ками, иммобилизованными в гель биополимеров, функциональными ингредиентами (пребиотиками) и растительными компонентами, регулирующими его органолептические показатели.

Научная новизна работы. Впервые исследован процесс иммобилизации ассоциации пробиотических микроорганизмов, подобранных на основании аргументированного скрининга, в гель биополимеров методом наслаивания. Доказано, что эффективным носителем (подложкой) для иммобилизации ассоциации пробиотических микроорганизмов является раствор биополимеров пектина и желатина в соотношении 2:1. Изучены качественные показатели пленок (мембран), полученных при иммобилизации. В качестве пролонгирования срока годности мембран использована сублимационная сушка. Установлено, что общее количество жизнеспособных клеток пробиотических микроорганизмов в процессе хранения мембран не снижается и составляет 1,1-Ю10 КОЕ/см3.

Изучен процесс ферментации пахты ассоциацией пробиотических микроорганизмов в иммобилизованном виде и определены его параметры. Подобран функциональный ингредиент - меланж, который обогащает биопродукт фосфо-липидами (лецитином). Изучено пребиотическое влияние фосфолипидной добавки и определён коэффициент стимуляции роста пробиотических микроорганизмов. На основании математического анализа экспериментальных данных получены регрессионные уравнения и 3с1 модели, позволяющие оптимизировать вид и количество растительного компонента. Проведена оптимизация базовой рецептуры продукта.

Изучен процесс хранения биопродукта. Установлен срок его годности. Определена биологическая, пищевая и энергетическая ценность нового биопродукта.

Практическая ценность работы. В результате проведения экспериментальных исследований разработаны технология бактериального концентрата иммобилизованных культур пробиотических микроорганизмов (СТО 97887659002-2010), технология биопродукта (СТО 49527279-005-2008).

Новизна технического решения отражена в патентах на изобретение «Способ производства десертного продукта» № 2368144 и «Способ получения ферментированного продукта из пахты» № 2380912. Технология нового продукта прошла промышленную апробацию на молочном предприятии ООО «Манрос М» филиал ОАО «Вимм-Билль-Данн» (г. Омск).

5. Результаты исследований

Результаты исследований по изучению природной устойчивости микроорганизмов к различным антибиотикам представлены в таблице 1.

Обозначения: (+) - микроорганизмы заквасок, не чувствительные к дозе антибиотиков; (-) - микроорганизмы заквасок, чувствительные к дозе антибиотиков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Продукты полностью отвечают нормативным требованиям, отраженным в СТО 9222-49527279-005-2008. Продукты рекомендованы для внедрения в производство.

Начальник производства, к.т.н. E.H. Вокорина

Технолог по новым видам продукции, к.т.н

Н.П. Жданеева

Зав кафедрой технологии молока и молочных продуктов, ОмГАУ, д.т.н., профессор

Ст. микробиолог

Заведующая центральной учебно-научной лабораторией аграрно-технологических исследований к.т.н.

Аспирант кафедры технологии молока и молочных продуктов ОмГАУ

Н.Б. Гаврилова Т.Д. Майер

•JJjDjidScr^ Е.А. Молибога 'Ji fca^i-p^C— Н.Л. Кащеева

УТВЕРЖДАЙ}; ; мг

Директо]гМа1щос-М филиа^ОАО^Щимм Билль Данн» - 2008 г. I

ПРОТОКОЛ ^ . дегустации продукта ферментированного из пахты на предприятии Манрос-М филиал ОАО «Вимм Билль Данн» i ■ ' •

Составлен комиссией:

Председатель: директор Манрос-М филиала ОАО «Вимм Билль Данн» Д.ВМирончизков С- ■'.' г'"-' ; !

Секретарь: аспирант кафедры технология молока и-молочных продуктов ОмГАУ Н.Л. Кащеева мI j •

Члены комиссии: начальник производства, к.т.н. E.H. Вокорина технолог по новым видам продукции, к.т.н., Н.П. Жданеева зав. кафедрой технологии молока л молочных продуктов ОмГАУ д.т.н., профессора Н.Б. Гаврилова доцент кафедры технологии молока и молочных продуктов, к.т.н. О.В. Пасько

На дегустацию были представлены образцы продукта ферментированного из пахты, разработанного аспирантом Н.Л. Кащеевой под руководством д.т.н., профессора HJB. Гавриловой.

Рецептура №1 — с растительным ингредиентом «экстракт из клюквы»

Рецептура №2 — с растительным ингредиентом «экстракт из жимолости»

Продукт упакован в потребительскую тару — полистирольные стаканчики, (изготовлены из материалов, разрешенных органами Госсанэпиднадзора Минздрава РФ) для контакта с молочными продуктами, обеспечивающих качество, безопасность и сохранность продукта в процессе его производства, транспортировки, хранения и реализации.

Срок годности продукта при температуре (4±2) °С 15 суток.

Хранение продукта на складах транспортных организаций не допускается.