автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Научно-практические аспекты совершенствования технологий пробиотических бактериальных концентратов и пребиотика лактулозы для создания синбиотических молочных продуктов

На правах рукописи

Харитонов Дмитрий Владимирович

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ

ТЕХНОЛОГИЙ ПРОБИОТИЧЕСКИХ БАКТЕРИАЛЬНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ И ПРЕБИОТИКА ЛАКТУЛОЗЫ ДЛЯ СОЗДАНИЯ СИНБИОТИЧЕСКИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Специальность: 05.18.04- технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

005017942

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

2 6 ДПР Ш1

Кемерово-2012

005017942

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет» (СевКавГТУ) и ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности» Российской академии сельскохозяйственных наук

Научный консультант: доктор технических наук, профессор,

Евдокимов Иван Алексеевич

Официальные оппоненты: Смирнова Ирина Анатольевна

доктор технических наук, профессор, Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, кафедра технологии молока и молочных продуктов, заведующий кафедрой Гаврилов Гавриил Борисович доктор технических наук, Ярославский государственный институт качества сырья и пищевых продуктов, директор

Мельникова Елена Ивановна доктор технических наук, профессор, Воронежский государственный университет инженерных технологий, кафедра технологии молока и молочных продуктов, профессор

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный

технологический университет»

Защита диссертации состоится «23» мая 2012 г в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д.212.089.01 при ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» по адресу: 650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности», с авторефератом можно ознакомиться на сайтах ВАК Минобрнауки РФ (www.vak.ed.gov.ru/announcements/techn/) и КемТИПП (www.kemtipp.ru).

Автореферат разослан «//» апреля 2012г.

Ученый секретарь ^ /¡/ Н.Н. Потипаева

диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Производство функциональных кисломолочных продуктов в России и за рубежом динамично развивается, что связано с созданием в конце XX века индустрии широко рекламируемого здорового питания. Общепринято, что в функциональных молочных продуктах обязательно присутствие живых культур пробиотиков. Научно-технические основы получения пробиотических молочнокислых заквасок и бактериальных концентратов, и их использованию при производстве функциональных молочных продуктов были заложены отечественными исследователями Нобелевским лауреатом И. И. Мечниковым, С. А. Королевым, Н. С. Королевой, JI. А. Банниковой, В. М. Богдановым, В. Ф. Семенихиной, Б. А. Шендеровым, В. И. Ганиной, а также зарубежными учеными, лауреатами премии им. И.И. Мечникова, учрежденной Международной молочной федерацией (IDF), L. McKay (США), Т. Mitsuoka (Япония), G.Reid, A. Bruce (Канада) и др.

В последние годы в мире интенсивно развиваются методы воздействия на микрофлору кишечника человека путем перорального введения стимуляторов роста пробиотиков, существенно влияющих на обмен веществ в организме. К числу наиболее известных стимуляторов (бифидус-фактор №1) относится лактулоза, которая образуется при изомеризации лактозы молочного сырья. Лактулоза может использоваться как самостоятельно, так и в комплексе с пробиотиками для пролонгирования их действия. Основы получения и применения лактулозы заложили российские и зарубежные исследователи: А. Г. Храмцов, С. А. Рябцева, А. В. Серов, Г. Б. Гаврилов, Г. Конн, М. Либертал, М. Tomita, Y. Tamura, Т. Mizota, S. Shimamura, H. Klostermeier и др.

Следует отметить, что большое внимание при производстве функциональных молочных продуктов уделяется закваскам прямого внесения (ЗПВ), при этом в нашей стране зачастую используются дорогостоящие импортные бакконцентраты. Несмотря на значительное

количество исследований, посвященных получению бакконцентратов с криозамораживанием микробной массы, в нашей стране практически отсутствуют промышленные биотехнологии, имеющие значительный экономический потенциал.

Таким образом, создание синбиотических молочных продуктов, обладающих профилактическим действием и включающих пробиотические культуры микроорганизмов и пребиотический фактор лактулозу, является актуальной проблемой современности.

Диссертационная работа выполнялась в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» (2007-2012 г.г.) по теме «Разработка технологий универсального быстропереориентируемого производства заквасок прямого внесения для биотехнологической промышленности».

Цель и задачи исследований. Цель работы - теоретическое обоснование и научно-практическая реализация принципов совершенствования технологий пробиотических бакконцентратов с криозамораживанием микробной биомассы и технологий получения пребиотика лактулозы для создания синбиотических молочных продуктов.

В соответствии с целью были сформулированы задачи исследований:

- сформулировать научную концепцию получения синбиотиков и синбиотических молочных продуктов;

разработать теоретические аспекты создания технологии пробиотических бакконцентратов с криозамораживанием микробной массы;

- исследовать влияние концентратов лактулозы в качестве питательной среды и криопротекторов при получении бакконцентратов с криозамораживанием микробной массы;

- разработать опытно-промышленную линию и технологию получения бакконцентратов с криозамораживанием микробной массы;

- изучить состав, реологические свойства, биотехнологические и микробиологические показатели бакконцентратов;

- теоретически обосновать принципы совершенствования технологии концентратов пребиотика лактулозы;

- изучить метаболитическую активность лактозоусваивающих дрожжей и разработать биотехнологию получения концентратов лактулозы с пониженным содержанием лактозы;

- исследовать закономерности глубокой очистки сиропов лактулозы методами электродиализа и ионного обмена;

- определить оптимальные параметры кристаллизации лактозы в сиропах лакто-лактулозы;

- изучить влияние компонентов и определить технологические параметры получения сухой лактулозы;

- разработать альтернативные технологии концентратов лактулозы;

- провести сравнительный анализ физико-химического состава и свойств различных концентратов лактулозы, изучить кристаллографические характеристики сухой лактулозы;

- исследовать влияние концентратов и сухой лактулозы на динамику развития молочнокислых микроорганизмов;

- разработать частные технологии синбиотических молочных продуктов;

- провести оценку экономической эффективности и маркетинговые исследования по применению заквасок прямого внесения, пребиотика лактулозы и синбиотических молочных продуктов.

Научная новизна. Сформулирована концепция получения синбиотиков и синбиотических молочных продуктов, включающая пробиотики и пребиотики. Теоретически обоснована и практически реализована технология пробиотических бакконцентратов с криозамораживанием микробной массы и заквасок прямого внесения. Изучены реологические характеристики микробной биомассы пробиотиков. Установлено, что биомасса относится к неньютоновской жидкости, поведение которой описывается уравнением Гершеля-Бапкли. Определены

температурные и временные параметры, обеспечивающие устойчивый процесс каплегенерирования и криозамораживания биомассы с размерами частиц (2-8)х103 м. Определены условия, при которых исключается агрегирование частиц микробной биомассы при ее подаче в слой жидкого азота. Исследовано влияние пребиотика лактулозы на эффективность процесса криозамораживания молочнокислых микроорганизмов. Изучены состав и свойства гранулированных бакконцентратов и установлена высокая выживаемость микроорганизмов.

Обоснованы принципы совершенствования технологии концентратов лактулозы. Теоретически обоснована и практически доказана комплексная очистка сиропов лактулозы методами электродиализа и ионного обмена. Определены оптимальные параметры процесса кристаллизации лактозы и получены зависимости, описывающие динамику роста кристаллов лактозы в высококонцентрированных сиропах лакто-лактулозы. Осуществлен подбор, адаптация и исследована метаболическая активность лактозоусваивающих дрожжей в сиропах лакто-лаюулозы с повышенным осмотическим давлением. Определены биотехнологические параметры получения концентратов лактулозы с пониженным содержанием лактозы. Изучено влияние наполнителей белкового происхождения на гигроскопичность порошков лактулозы. Установлены параметры получения сухой лактулозы путем распылительной и лиофильной сушки.

Проведена сравнительная оценка полученных криозамороженных заквасок прямого внесения и концентратов лактулозы по качественным характеристикам и технико-экономическим показателям.

Исследовано влияние концентратов и сухой лактулозы на морфологические, культуральные и биохимические свойства пробиотических микроорганизмов. Выяснено, что концентраты лактулозы положительно влияют на кислотообразующую способность пробиотических микроорганизмов и некоторые виды способны метаболизировать лактулозу. Установлены закономерности взаимодействия и доказаны синергетические

эффекты при использовании пробиотиков и комплексных пребиотиков в синбиотических молочных продуктах.

Практическая значимость работы. Разработана технология бакконцентратов с использованием предварительного криозамораживания микробной биомассы и изготовлена опытно-промышленная линия производства и нормативная документация на «Закваски прямого внесения штаммов Lactobacillus acidophilus NK1, Bifidobacterium bifidum 791, Bifidobacterium longum В 379M и консорциума микроорганизмов (Lactobacillus acidophilus NK1, Bifidobacterium bifidum 791, Bifidobacterium longum В 379M)» (ТУ 9229-00419785-2010). Результаты исследований использованы при разработке технологий пребиотика лактулозы: «Концентрат лактулозы» (ТУ 9229-008-00087656-2004); «Концентрат лактулозы» с пониженным содержанием лактозы (ТУ 9229-008-461629082004, изм. №1, от 26.12.06 г.); «Концентраты лактулозы из лакгозосодержащего сырья (СТО 02067965-003-2009); «Концентрат лактулозы» (ТУ BY 100377914.512-2008) для Республики Беларусь; «Лактулоза сухая» (ТУ 9229-209-00419785-01); сухой углеводный модуль на основе лактулозы «Лаэль» (ТУ 9229-257-00719785-01); лаетулоза сухая «Л акту сан» (ТУ 9229-005-53757476-09). Пробиотические бакконцентраты и концентраты лактулозы использованы в технологиях синбиотических молочных продуктов: «Напитки молочные с лактулозой» (ТУ 9222-00400087656-2004); «Напитки кисломолочные (напитки кисломолочные: кефирный, ацидофильный, йогуртный («Снежок»), кефир, ацидофилин, варенец, простокваша, простокваша мечниковская)» (ТУ 9222-388-0041978505); «Продукты йогуртные (продукт йогуртный, продукт йогуртный «Каротино») (ТУ 9220-440-00419785-07); «Йогурт обогащенный» (ТУ 9222442-00419785-08); «Кефир обогащенный» (ТУ 9222-385-00419785-04); «Молоко питьевое пастеризованное обогащенное» (ТУ 9222-383-0041978504); «Кормовая добавка пробиотического действия» (ТУ 9229-001-909234702011). Промышленная апробация разработанных технологий пробиотических

бакконцентратов, концентратов лактулозы и синбиотических молочных продуктов осуществлена на ПЭЗ ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии, на ООО «Фелицата Холдинге (Москва), на ООО «Легион» (Ставрополь), на Минском гормолзаводе №2 (Беларусь), на ОАО МК «Ставропольский», на ОАО МК «Кропоткинский» (Кропоткин), на ОАО «Кировский молочный комбинат», на ОАО «Кезский сырзавод», на ООО «Регион-продукт» (Нальчик) и на других молочных предприятиях РФ.

Апробация работы. Основные результаты исследований обсуждены на Всероссийских и Международных научных форумах: «Энергоресурсосберегающие технологии переработки сельскохозяйственного сырья» (Минск, 1996); «Пищевые продукты XXI века» (Москва, 2001); «Роль биотехнологии в экологизации природной среды, питания и здоровья человека» (Ставрополь, 2001); «Пробиотические микроорганизмы — современное состояние вопроса и перспективы использования» (Москва, 2002); «Современные достижения биотехнологии» (Ставрополь, 2002, 2011); "Безотходная технология использования сырья при выработке сыра, масла и цельномолочных продуктов" (Адлер, 2002); «Пробиотики, пребиотики, синбиотики и функциональные продукты питания. Современное состояние и перспективы» (Москва, 2004); «Молочная промышленность Сибири» (Барнаул, 2004); «Качество и безопасность сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов» (Углич, 2004); «Молочная индустрия» (Москва, 2004,2011); «Теория и практика новых технологий в производстве продуктов питания» (Омск, 2005); «Современные направления переработки сыворотки» (Ставрополь, 2006); 27 th JDF World Dairy Congress (Shanghai, China, 2006); «Современные пищевые технологии» (Кемерово, 2006); «Лактоза и её производные» (Москва, 2007); «Современная наука: теория и практика» (Ставрополь, 2010); «Инновационные технологии здорового питания, их качество и безопасность» (Казахстан, Алматы, 2010); «Принципы пищевой комбинаторики - основа моделирования поликомпонентных пищевых продуктов» (Углич, 2010); «Перспективы производства продуктов питания

нового поколения» (Омск, 2011); «Инновационные технологии - основа модернизации отраслей производства и переработки сельскохозяйственной продукции» (Волгоград, 2011) и др.

Автор принимал участие в составе экспедиции для выполнения научно-практической программы Россельхозакадемии «Исследование физико-химических и органолептических показателей качества пищевых продуктов при длительном хранении при нерегулируемых отрицательных температурах в условиях вечной мерзлоты» (полуостров Таймыр, 2004 г.).

Результаты диссертационного исследования внедрены в учебный процесс СевКавГТУ по направлениям подготовки «Продукты питания животного происхождения» и «Биотехнология».

За разработку ряда технологий и продуктов автор награжден дипломами и медалями Международных и Всероссийских форумов: «Пищевой белок и экология» (Москва, 2001); «Молочные продукты-2006», «Молочные продукты XXI века» (Адлер, 2006, 2010); «Лактоза и её производные» (Москва, 2007).

Положения, выносимые на защиту:

- концепция получения синбиотиков и синбиотических молочных продуктов;

научно-практические аспекты и биотехнологии получения бакконцентратов с криозамораживанием микробной массы и заквасок прямого внесения;

- теоретические предпосылки, принципы совершенствования и альтернативные технологии пребиотика лактулозы;

- результаты исследований физико-химических, микробиологических, биотехнологических показателей пробиотических бакконцентратов, пребиотических сиропов и сухой лактулозы;

- промышленная апробация технологий синбиотических продуктов.

Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 80 печатных работ, в т.ч. 19 в журналах, рекомендованных для опубликования ВАК РФ, 1 монография и 3 патента РФ на изобретение. ■

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора литературных источников, структуры и методологии выполнения работы, результатов теоретических и экспериментальных исследований, реализации промышленных технологий пробиотиков, пребиотиков и синбиотиков, основных выводов, списка использованной литературы, включающего 336 литературных источников. Основное содержание работы изложено на 254 страницах машинописного текста, содержит 72 таблицы, 68 рисунков, приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении освещена проблема и актуальность выполнения диссертационного исследования, дана общая характеристика работы, сформулирована научная новизна и практическая значимость работы, апробация результатов и положения, выносимые на защиту.

В главе 1 «Анализ состояния проблемы» представлен анализ литературных и патентных данных по функциональным молочным продуктам, по способам и методам получения про- и пребиотиков, значению и роли про- и пребиотических факторов в оздоровлении человека, по особенностям технологии получения бактериальных концентратов, способам криоконцентрирования и ферментации, по потенциальным путям использования метода криозамораживания. Отдельный раздел главы посвящен критическому анализу и технологическим особенностям получения концентратов пребиотика лактулозы. На основании аналитических исследований сформулирована цель работы и задачи исследований.

В главе 2 «Организация работы и методы исследований» представлена методология теоретических и экспериментальных исследований. Основные исследования проводились в лабораториях ГНУ

ВНИМИ, в производственной микробиологической лаборатории ПЭЗ ВНИМИ, в лабораториях кафедры прикладной биотехнологии СевКавГТУ. Отдельные исследования по изучению микро- и макроэлементного состава проводились в лабораториях Южного научного центра РАН (Ростов), постинтоксикационного синдрома - в лабораториях Института теоретической и экспериментальной биофизики (Москва), мембранного фракционирования, электродиализной и ионнообменной обработке растворов в Международной научно-исследовательской лаборатории «Электро- и баромембранных технологий», на базе ООО «МЕГА ПрофиЛайн» (Ставрополь) и в производственных условиях ООО «Фелицата Холдинг» (Москва).

В качестве объектов исследований использовались: микробная биомасса молочнокислых бактерий Lactobacillus acidophilus NK1, Bifidobacterium bifidum 791, Bifidobacterium longum В 379M (коллекция ВНИМИ) после центрифугирования (ТУ 10-22-02050-87); защитные среды различного состава; жидкая и криозамороженная гранулированная лакгулоза на основе концентрата «Лактусан» (ТУ 9229-004-53757476-04); суспензия биомассы в защитных средах и гранулы криозамороженных бактериальных концентратов Lactobacillus acidophilus NK1, Bifidobacterium bifidum 791, Bifidobacterium longum В 379M.

При выполнении исследований использовались стандартные и общепринятые методы и методики физико-химического, микробиологического и органолептического контроля.

Обработку и анализ экспериментальных данных выполняли методами математической статистики, регрессионного и корреляционного анализа с использованием пакета прикладных программ Statistica 6.0, Visio 2000, KOMPAS-3D и Microsoft Office 2007. Повторность опытов (3-5-ти) - кратная.

Структурная схема выполнения работы включала несколько этапов, предусматривающих последовательность выполнения теоретических и экспериментальных исследований (рисунок 1).

Рисунок 1 - Структурная схема выполнения работы

На предварительном этапе исследований был проведен анализ априорной информации по способам получения про- и пребиотиков, роли про- и пребиотических факторов в функциональных продуктах. На основании критического анализа априорной информации сформулирована цель работы и определены основные задачи исследований.

Первый этап работы посвящен научно-теоретическому обоснованию и созданию концепции синбиотиков и синбиотических молочных продуктов, которая в дальнейшем реализована на практике.

Второй этап посвящен теоретическим аспектам создания импортозамещающих технологий заквасок прямого внесения с криозамораживанием массы.

Третий этап работы посвящен теоретическому обоснованию принципов совершенствования технологий пребиотического компонента, в качестве которого была выбрана лактулоза, получаемая из лактозы вторичного молочного сырья. В данном случае нами использован принцип - из молока в молоко (в синбиотические молочные продукты).

На следующем этапе полученные про- и пребиотики на основе изучения закономерностей их взаимодействия были использованы при создании синбиотических молочных продуктов.

Заключительный этап работы посвящен разработке и промышленной апробации технологий синбиотических молочных продуктов, в которых использованы полученные пробиотические бакконцентраты и пребиотические сиропы и сухая лактулоза. Отдельный раздел посвящен экономической эффективное™ и маркетинговым исследованиям потребности рынка в нробиотических бакконцентратах, в пребиотических лактулозных концентратах и синбиотических молочных продуктах^

Глава 3 «Разработка концепции создания синбиотиков и синбиотических молочных продуктов» базируется на следующих постулатах и рассуждениях.

С одной стороны, синбиотик - функциональный пищевой ингредиент или продукт, представляющий собой комбинацию про- и пребиотиков, оказывающих положительное воздействие на физиологические функции и метаболические реакции организма. С другой стороны, ряд исследователей ассоциирует понятие синбиотиков с эффектом синергизма в результате комбинирования про- и пребиотиков. Поэтому, в силу различий этих суждений, перед обсуждением перспективы развития и совершенствования синбиотиков, мы определили свою позицию по этому вопросу.

Полезная микрофлора, обитающая в кишечном тракте человека, оказывает положительное влияние на регуляцию гомеостаза, повышение иммунорезистентности и устойчивости к инфекциям. Состояние и активность микрофлоры во многом определяет эффективность разложения значительного количества нежелательных веществ, поступающих в кишечный тракт человека и способных изменять соотношение полезной и потенциально опасной микрофлоры. Привнесенная в организм полезная микрофлора (пробиотики) и вещества, стимулирующие ее развитие в кишечнике (пребиотики) совместно или порознь, позволяют осуществлять положительное влияние на функционирование человеческого организма. Это положительное воздействие может усиливаться или ослабляться в зависимости от дозы про- и пребиотиков. При этом, вполне естественно, что различного рода посторонние вещества, находящиеся в составе этих композиций, могут оказывать отрицательное воздействие на лечебный эффект, тормозить развитие полезной микрофлоры и т.п.

С другой стороны, теоретически про- и пребиотики при совместном введении могут оказывать положительный лечебный эффект по сравнению с эффектом обусловленным каждым элементом системы в отдельности. По нашему мнению, эти взаимодействия можно условно представить в следующем виде (рисунок 2): аддитивное (п+ш)-1; антаг онистическое (п+ш)=0,5; синергетическое (п+т)=2; где п, т- про- и пребиотические компоненты.

Считается, что синергизм наиболее вероятен в ситуациях, когда вещества различного химического состава оказывают в смеси воздействие на один и тот же объект посредством механизмов различной природы. Если принять это положение справедливым,' то, Считая объектом человеческий

организм, а веществами про- и пребиотики, можно

прогнозировать возникновение синергизма при употреблении синбиотиков.

Это подтверждается и тем, что действие про- и пребиотиков основано на различных механизмах воздействия на количественный и качественный состав микрофлоры кишечника человека. Важным фактором, который свидетельствует о наличие синергизма, является учет следующего обстоятельства. Чтобы пре- и пробиотики усиливали действие друг друга, необходимо их присутствие в количествах, достаточных для проявления хотя бы слабой реакции организма в отсутствие одного из этих компонентов.

Представленные теоретические рассуждения дали возможность более обосновано подойти к оценке функционирования синбиотиков и их влияния на качественный и количественный состав микрофлоры в среде обитания. Остается неясным избирательное действие пребиотика, повышающего в кишечнике количество питательных веществ и оказывающего влияние как на естественную, так и на привнесённую пробиотическую микрофлору. Т.е., синергизм невозможно установить путем исследований на основе использования одной только рецептуры, в которой задано определенное

ЛРОБИОГИК. *

\ А

\

% 1\ \

V \ У

О 25 50 75 пряно т.*

Рисунок 2 - Гипотетическая схема взаимодействий про- и пребиотиков

сочетание про- и пребиотика в чистом виде или в сочетании с другими веществами. Синергизм может быть определен по так называемому изоболическому методу (Койепкарпи А., АкепЬш^ег Я., 1998), основанному на изучении потенциальных синергетических эффектов, путем сравнения таких доз каждого соединения (про- и пребиотиков), которые необходимы для того, чтобы вызвать одну и ту же фиксированную реакцию.

С определенной долей уверенности нами предлагается научная концепция создания синбиотических продуктов, в которой нашли отражение стратегические направления и пути развития (рисунок 3).

Рисунок 3 - Стратегические направления и пути развития технологий и

новых видов синбиотиков и синбиотических продуктов

Исследования и работы, связанные с повышением эффективности воздействия известных синбиотических композиций, будут развиваться в направлении повышения качества, активности и конкурентоспособности. При этом, важно совершенствование нормативной и ме тодической базы и проведение углубленных медицинских исследований новых продуктов.

Перспективным направлением создания синбиотиков будет являться включение в состав симбиотических композиций, состоящих из пробиотиков и молочнокислых микроорганизмов. При этом необходимо регулирование состава микрофлоры, чтобы соотношения количественного содержания бактерий в продуктах находилось в заданных рамках независимо от гарантированного срока хранения синбиотического продукта. По нашему мнению, перспективно целевое сочетание синбиотиков и других веществ, оказывающих положительное влияние на организм.

Первые синбиотики создавались путем непосредственного смешивания про- и пребиотиков в ходе производства функциональных молочных продуктов. Другим распространенным вариантом было раздельное внесение про- и пребиотиков в молочные продукты на определенных стадиях производства. В этой связи перспективным направлением является создание синбиотических композиций с использования новых процессов и оборудования. В ажную роль имеют способы производства синбиотиков в жидком и криозамороженном состоянии, что связано с высокой степенью готовности к использованию по сравнению с сухими синбиотиками.

Весьма перспективным является создание синбиотиков для детерминированных групп населения (целевой аудитории потребителей). Теоретически возможно управление микрофлорой желудочно-кишечного тракта за счет использования про-, пре- и синбиотиков для обеспечения достаточного уровня полезных пробиотических микроорганизмов в желудочно-кишечном тракте. С точки зрения регламентации физиологически-активного уровня (106-107 КОЕ/г содержимого кишечника) in vitro количество микроорганизмов в функциональных продуктов

составляет от 108 до Ю10 КОЕ/г продукта. Однако достигнуть определенных уровней пробиотических микроорганизмов и пребиотиков in vivo в настоящее время не представляется возможным. Что касается содержания пребиотических компонентов в синбиотическом продукте, то предварительные исследования на лабораторных животных показали, что, например, для лактулозы эта доза должна быть не ниже 5 г на 1 кг продукта.

Таким образом, теоретически с высокой долей вероятности можно обосновать диапазон содержания про- и пребиотиков в синбиотических молочных продуктах: пробиотических микроорганизмов, не ниже 108 КОЕ/г; лактулозы, не менее 0,5г в 100 г продукта (0,5%).

Глава 4 «Теоретические и практические аспекты создания биотехнологии пробиотических бактериальных концентратов с криозамораживанием микробной массы и заквасок прямого внесения». Рассматривая вопрос о перспективах и путях развития технологии криозамороженных ЗВП в научно-практическом плане необходимо было провести ряд исследований, которые послужили базовой основой для создания отечественного промышленного производства бакконцентратов. На рисунке 4 представлены основные этапы проведения теоретических и экспериментальных исследований при криозамораживании гранул биомассы бакконцентратов при производстве ЗПВ.

Особый акцент нами сделан на такие основные процессы биотехнологии бакконцентратов как: подготовку, ферментирование и концентрирование микробной биомассы бактерий; конструирование состава и технологии получения защитных сред и криопротекторов; криозамораживание, сушку, упаковку и хранение заквасок прямого внесения. Среди низкотемпературных процессов обработки живых клеток наш выбор был сделан в сторону наиболее перспективного метода - криозамораживания. Это обусловлено тем, что при сверхбыстром замораживании водная фаза превращается в лёд, либо минуя стадию кристаллизации, либо с образованием мелких кристаллов. Всё это позволяет обеспечивать

минимальное воздействие на клетку и максимальную жизнеспособность бактерий при криозамораживании, делая этот процесс более приемлемым по сравнению с традиционными технологиями холодильной обработки шш обезвоживанием с использованием сублимационной сушки.

Рисунок 4 - Основные этапы создания биотехнологии пробиотических бакконцентратов

На сегодня криозамораживание является наиболее перспективным способом обработки микробной биомассы в процессах получения заквасок прямого внесения (ЗПВ) для производства кисломолочных продуктов.

Выживаемость молочнокислых бактерий при криозамораживании зависит от криопротекторов, входящих в состав защитной среды. Результаты экспериментов подтвердили предположение о положительном влиянии среды культивирования, используемой в качестве криопротектора на выживаемость микроорганизмов. Для комплексной оценки влияния защитных сред на выживаемость бактерий Lactobacillus acidophilus NK1, Bifidobacterium bifidum 791, Bifidobacterium longum В 379M (коллекция ВНИМИ) был проведен ряд экспериментов с использованием различных криопротекторов. Нами были составлены 20 композиций питательных сред с

различным содержанием VISSTART TW50, гидролизованного молока, BIOS, молочной сыворотки, MRS- бульона, лактулозного концентрата «Лактусан», дрожжевого экстракта. В результате исследований была выбрана оптимальная питательная среда, состоящая из VISSTART TW50, гидролизованного и обезжиренного молока, дрожжевого экстракта с введением молочной сыворотки или лактулозы в виде сиропа «Лактусан» и позволяющая получить максимальное количество клеток в биомассе (1,3-1,44)хЮ10 КОЕ в 1 г сырого концентрата после центрифугирования.

С применением экспериментальных стендов проведены исследования по выживаемости и стойкости пробиотических микроорганизмов в процессе криозамораживания в зависимости от влияния следующих факторов: вида клеток и их концентрации в исходной суспензии; типа и состава защитной среды для криоконсервирования; режима охлаждения и хранения (таблица 1).

Таблица 1 - Выживаемость пробиотических бактерий после криозамораживания

Вид бактерий Контроль, КОЕ/см3 Замораживание и хранение при -25 "С, КОЕ/см3 Замораживание и хранение при -40 °С, КОЕ/см3

1 суг 30 сут Icyr 30 сут

L. acidophilus NK1 3,0*10" 1,1*10" 3,0*10' 3,3* 10s 1,8*10*

B. bifidum 791 4,3* IO8 6,2* 107 1,1*10" 8,4*10' 97*10"

Выяснено, что высокая выживаемость пробиотических микроорганизмов (до 90)% наблюдалась во всех образцах криозамороженных бакконцентратов с применением криозащитной среды, в составе которой использовалась молочная сыворотка или сиропы лактулозы «Лактусан».

Важным этапом исследований было изучение реологических характеристик и определение технологических параметров получения однородных гранул бакконцентрата определенного размера для разработки отдельных узлов и элементов оборудования, а также доя создания опытно-промышленной линии. Нами исследованы основные реологические характеристики (напряжение сдвига, эффективная вязкость) бакконцентратов Lactobacillus acidophilus NK1, Bifidobacterium bifidum 791, Bifidobacterium

!о^ит В 379М в процессе хранения перед сублимационной сушкой в течение 24 часов (0, 2, 4, 6, 24 час) при различных температурах. Экстраполяция полученных зависимостей (при т -» 0) отражает вязкость бакконцентратов при различных температурах и сроках хранения. Установлено, что эти значения лежат в диапазоне (100-150 спз), количество микроорганизмов в бакконцентратах составляло при этом (1,4-2,5)хЮ10 КОЕ/г и в процессе хранения [(12±2)°С, (4±2)°С] в течение 24 часов

практически не изменялось.

На основании проведенных исследований разработана биотехнология бактериальных концентратов с криозамораживанием микробной биомассы (рисунок 5).

ФАСОВКА И УПАКОВКА ЗАМОРОЖЕННЫХ ЗП8

СИСТЕМА ПОДГОТОВКИ ВОДЫ ПРИГОТОВЛЕНИЕ И СТЕРИЛИЗАЦИЯ ПИТАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ

1

ПРОМЕЖУТОЧНОЕ АСЕПТИЧЕСКОЕ ХРАНЕНИЕ СТЕРИЛЬНОЙ СРЕДЫ

ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ 1 СИСТЕМА ПОДГОТОВКИ СТЕРИЛЬНОЙ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ

ФЕРМЕНТАЦИЯ

ЗАКВАСКИ і

ХРАНЕНИЕ ЗАМОРОЖЕННЫХ ЗПВ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ -454:

ЖИДКОЙ ЗАКВАСКИ

т

МИКРОФИЛЬТРАЦИЯ —>

ПРИГОТОВЛЕНИЕ И СТЕРИЛИЗАЦИЯ КРИОПРОТЕКГОРА ПРИЕМ И СМЕШИВАНИЕ БАККОНЦЕНТРАТА С КРИОПРОТЕКГОРОМ

ПРИЕМ И ХРАНЕНИЕ БАКФИЛЬТРАТА

БАКФИЛЬТРАТНА ПЕРЕРАБОТКУ

ЗАМОРАЖИВАНИЕ И ГРАНУЛИРОВАНИЕ БАККОНЦЕНТРАТА ПРИ СВЕРХНИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

СУБЛИМАЦИОННАЯ СУШКА

- 1

ФАСОВКА И УПАКОВКА СУХИХ ЗПВ

ХРАНЕНИЕ СУХИХ ЗПВ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ -20°С

Рисунок 5 - Принципиальная схема производства бакконцентратов с криозамораживанием микробной массы

В таблице 2 приведены основные сравнительные показатели новых бактериальных концентратов Ь.аас1орЫ1и5 и В.Ы/и1ит с криозамораживанием микробной биомассы.

Таблица 2 - Основные показатели новых бактериальных концентратов Lb. acidophilus и B.bifidum

Характеристика, показатели Норма по ФЗ-88 для бакконцентратов Новые бакконцентраты Lb. acidophilus и B.bifidum

Внешний вид, консистенция Таблетки, гранулы, порошок Гранулы

Цвет Молочно-кремовый с коричневым оттенком Молочно-кремовый с коричневым оттенком, равномерный по всей массе

Растворимость, с Не более 60 55±2

Бифидобакгерии, КОЕ/см* Не менее 10'" 1,4-101U

Количество молочнокислых бактерий, КОЕ/см3 Не менее Ю10 2,5-Ю10

Содержание дрожжей и плесневых грибов, КОЕ/см3 Не более 5,0 Не обнаружены

Бактерии группы кишечных палочек в 1,0 г Не допускаются Не обнаружены

S. aureus в 1,0 г Не допускаются Не обнаружены

Патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы, в 10,0 г Не допускаются Не обнаружены

Микроскопический препарат для Lb. acidophilus Палочки крупные и средней длины, одиночные и в коротких цепочках Палочки крупные и средней длины, одиночные и в коротких цепочках

Микроскопический препарат для B.bifidum Палочки мелкие зернистые прямые или изогнутые, допускаются цепочки из 2-3 палочек Палочки мелкие, зернистые, прямые

Таким образом, исследования новых пробиотических бакконцентратов L.acidophilus и B.bifidum показали полное их соответствие требованиям, регламентированным ФЗ-88. Количественное содержание микроорганизмов в бактериальных концентратах практически не зависело от температуры (4-12) °С, длительности хранения (0-24 час) и находилось в пределах (1,4-2,5) Ю10 КОЕ/г.

В результате проведенных исследований теоретически обоснованы и практически определены параметры получения бакконцентратов и ЗПВ: замороженные гранулы бакконцентрата должны храниться при температуре (-20) °С; температура смеси суспензии клеток и защитной среды не должно

превышать (+6) "С, а гранул, подаваемых на криозамораживание (+12) °С; массовая доля сухих веществ смеси суспензии клеток и защитной среды (15 - 33)% СВ; оптимальный размер криозамороженных гранул (5 - 6) мм; концентрация углеводов в суспензии клеток в защитной среде 9%; активную кислотность в суспензии клеток и в защитной среде следует поддерживать на уровне рН (6,2±0,5).

Глава 5 «Теоретическое обоснование принципов совершенствования и разработка альтернативных технологий пребиотика лакгулозы в концентрированном и сухом виде». Нами определены основные принципы совершенствования технологии концентратов лакгулозы (рисунок 6): увеличение концентрации лактулозы в сиропах за счет удаления части лактозы и минорных Сахаров; снижение концентрации минеральных веществ; глубокая очистка сиропов от балластных и красящих веществ; обеспечение минимального содержания влаги и получение концентратов лакгулозы в сухом виде.

твяхшм взнааштов (шиешя а<гм

кт&тт 1 мвшишзй 1

мткш тттшшт

ЙРОЖИЙ 8 СЙРОЯЯГ ЛАК70^!вУ>~0}ЫС ШСйШ

отзшвст дашйЕ»

х:

¿«3 -»ТСГССЛ Ч/СА.' ГМ703ЫВ » С"- '»Ог\£ >~гР>> Ь-< ^САЧ« м С I*« > ы

'ТЪ'-ОгСУС'чЙЧМ

'*■>">'-о.« "е.ТС'*«

II

Ш&В& ГВЧГ&АГ/РНЫХ

гштш/^т

ДИ1ШШ8

мопьяшизмяш

тят'ш-юнш

Тс*«: О".»

тчш состава к сюисп «гшелиям » шй «иуяозы

даш «т ш^дахумечя»« » »егр&вг ¡шэлэгм

Рисунок 6 - Основные принципы совершенствования технологии пребиотика лакгулозы

Т.е., основные направления касаются проведения исследований по совершенствованию технологии получения высокоочищенных сиропов и по созданию нового продукта - сухой лактулозы. Это достигается глубокой очисткой сиропов лактулозы за счет использования электромембранного метода, (электродиализа) и ионного обмена, с использованием биотехнологических приемов по утилизации части лактозы и путем совершенствование процесса кристаллизации лактозы в сиропах лакто-лактулозы. Таким образом, повышение качества концентратов лактулозы базируется на очистке сиропов лакто-лактулозы различными методами. В главе представлены результаты исследований процессов очистки растворов лактулозы от балластных веществ: непрореагировавшей лактозы (биологическое, окисление, кристаллизация), минеральных веществ и катализаторов реакции изомеризации (электродиализ, ионный обмен). В отдельном разделе также рассмотрены кинетические закономерности сушки высококонцентрированнных растворов лактулозы.

Один из принципов совершенствования реализован за счет изучения глубокой очистки сиропов лакго-лаетулозы с применением биотехнологических методов обработки. По результатам предварительных экспериментов были выбраны штаммы дрожжей Candida hefyr Y-203 и Saccharomyces lactis SK, способные к активному росту и высокой метаболической активности в условиях глубинного культивирования на модельных растворах фармакопейного молочного сахара и лакто-лактулозы. Культивирование проводили при температуре 30 °С, без коррекции рН при постоянной аэрации стерильным воздухом со скоростью (50 ± 10) л/ч. В модельных растворах, состав которых приведен в таблице 3, устанавливали значение рН (5,0 ± 0,2).

На рисунке 7 представлены экспериментальные данные, характеризующие эффективность роста исследуемых штаммах дрожжей.

Таблица 3 - Состав модельных растворов

Наименование вещества Количество, г/л

Модельный раствор фармакопейного молочного сахара Модельный раствор лакто-лаюулозы

Молочный сахар 229,0 40,0 (фармакопейный)

Сироп лактулозы МЬБ-50 - 263,9

Дрожжевой экстракт 6,0

к2нро, 3,0

кн2ро4 3,0

Мв804-7Н20 0,27

Продолжительность культивирования, ч

Продолжительность кульгиеирсвакия, ч

а)

б)

Рисунок 7 - Кинетика изменения концентрации жизнеспособных клеток дрожжей С. кефг У-203 (а) и Б. (асйэ ЭК (б) при культивировании на модельных растворах молочного сахара (1) и лакто-лакгулозы (2)

При культивировании дрожжей в модельном растворе лакто-лаюулозы длительность фаз роста приблизительно в два раза больше, чем в средах на основе молочного сахара. Установленные закономерности объясняются меньшей метаболической активностью дрожжей вследствие более сложного углеводного состава раствора лакто-лактулозы. Анализ экспериментальных данных показывает, что дрожжи С. кеГуг У-203 демонстрируют более высокую скорость роста в экспоненциальной фазе, что обеспечивает большие

значения концентрации жизнеспособных клеток по сравнению со штаммом Б. 1асйз БК. Это обусловлено способностью данного штамма эффективнее использовать для роста различные углеводы.

Результаты экспериментов подтвердили способность дрожжей С. кеГуг У-203 и в. 1ас& ЭК к активному окислению лактозы в концентрированных растворах, в частности в таких многокомпонентных по углеводному составу системах, как растворы лакто-лактулозы.

Для изучения углеводного состава растворов лакто-лактулозы в образцах, отобранных в процессе культивирования, определяли содержание углеводов методом газо-жидкостной хроматографии. Динамика изменения относительной концентрации углеводов (выраженной в процентах от начального содержания в момент инокуляции культуры дрожжей) представлена на рисунке 8.

О И 45 !: % НО О и А! п Ж щ

Рисунок 8 - Изменение углеводного состава модельных растворов лакто-лактулозы при культивировании дрожжей С. кеГуг У-203 (а) и в. 1ас113 вК (б): 1 - лактоза, 2 - лактулоза, 3 - галаетоза

Анализ полученных зависимостей показывает, что в процессе культивирования как 8. Ьсйв БК, так и C.kefyr У-203 наблюдается снижение

Продолжителмостьнулыивирования, ч

-+-1 -#-2 -г-3

-♦-1 -«-г -(г1

а)

б)

содержания лактулозы и лактозы в модельном растворе. В процессе ферментации содержание галактозы увеличивается за счёт гидролиза дисахаридов. В связи с тем, что динамика утилизации углеводов культурами Б. 1асЙБ БК и С. ке(уг У-203 аналогична, то для оптимизации процесса ферментации и обоснования выбора более активного штамма лактозоусваивающих дрожжей был введен параметр Да:

"а ^лактоза " ^лактулозаэ (1)

где адаита, «лактулта - значения степени утилизации лактозы и лактулозы, рассчитываемые как разность между исходной и текущей концентрацией углеводов в процессе ферментации.

Были рассчитаны значения параметра Аа для исследованных штаммов дрожжей при продолжительности ферментации 24 — 96 часов. Максимальное значение параметра Д„ = 40 % достигается при продолжительности культивирования дрожжей С. к е£уг У-203 54 часа (значения степени утилизации углеводов составляют: аЛ11СТОТа = 65,5 %, а„а1СГулоза = 25,5 %). Для штамма в. (ас^ БК максимальное значение параметра Да = 22 % достигается при продолжительности ферментации 72 часа (степень утилизации углеводов: алакТ(иа = 51 %, амк7улом = 29 %).

Таким образом, штамм С. ке1уг У-203 является более предпочтительным для уменьшения содержания лактозы в растворах лакто-лактулозы. Культивирование штамма дрожжей С. кеГуг У-203 может быть рекомендовано в технологических процессах биологической очистки сиропов и концентратов лактулозы в случаях, когда не целесообразно проведение кристаллизации лактозы.

Закономерности деминерализации растворов лакто-лактулозы методом электродиализа. В качестве объектов исследований использовались растворы лакто-лактулозы с массовой долей сухих веществ (23 ± 1) %. Исследовано изменение физико-химических свойств раствора лакто-лактулозы в процессе деминерализации методом (таблица 4).

Таблица 4 - Изменение физико-химических свойств раствора лакго-

лактулозы в процессе деминерализации

Продолжительность Удельная электропроводность, РН

обработки, ч мСм/см

Контроль 19,8 ±0,4 6,75 ±0,05

1 14,7 ± 0,3 6,53 ± 0,03

2 10,3 ±0,3 6,37 ±0,03

3 8,1 ± 0,2 6,20 ±0,05

4 6,5 ±0,3 6,09 ±0,04

5 4,9 ± 0,2 6,02 ± 0,03

6 3,4 ± ОД 5,97 ± 0,03

7 2,7 ±0,1 5,95 ±0,05

Динамика изменения уровня деминерализации раствора лакто-

лактулозы в процессе электродиализа проиллюстрирована на рисунке 9.

Продолжительность обработки, ч

Рисунок 9 - Зависимости уровня деминерализации от продолжительности электродиализной обработки раствора лакто-лакггулозы

Анализ экспериментальных данных показывает, что в течение 1,5-2 часов (20 - 28 % от общей продолжительности процесса) имеет место резкое увеличение уровня деминерализации до значений 40 - 50 %. Данный процесс обусловлен интенсивным переносом через катионитовую мембрану одновалентных катионов, в первую очередь, ионов входящих в состав реакционной смеси для проведения изомеризации лактозы в лактулозу.

На следующем этапе происходит более медленное изменение уровня деминерализации, при этом затраты времени на обессоливание раствора в интервале уровней деминерализации (50 - 80) % составляют порядка 60 % от

общей продолжительности процесса. На завершающем этапе наблюдается стабилизация значений уровня деминерализации, что объясняется максимальным удалением из раствора одновалентных катионов и анионов.

При электродиализной обработке раствора наблюдается снижение показателя рН, связанное с более активным переносом ОН'-ионов через анионитовую мембрану по сравнению с переносом Н+-ионов через катионитовую мембрану. Данная тенденция является положительной при электродиализной обработке слабощелочных растворов лакто-лактулозы.

Результаты представленных исследований послужили основой для проведения двухфакгорного эксперимента по оптимизации параметров электродиализной обработки растворов лакто-лактулозы. В качестве выходных параметров выбраны уровень деминерализации (У|) и оптическая плотность растворов, подвергнутых электродиализной обработке (У2).

По результатам математической обработки экспериментальных данных получены уравнения регрессии, адекватно описывающие влияние варьируемых факторов на функции отклика:

У, = 68,609 - 5,280 -Х,+ 4,689 ~Х2 + 9,511 ■ Х22 (2)

У2= 0,205 + 0,080-Х,- 0,074-Х2 - 0,056-Х,-Х2 (3)

На рисунке 10 представлены поверхности отклика выходных факторов.

Сопоставление уравнений регрессии (2), (3) и их графической интерпретации позволило установить оптимальные параметры электродиализной обработки растворов лакто-лактулозы, обеспечивающие значения уровня деминерализации (75 - 80) % и оптической плотности 0,165 - 0,17: продолжительность обработки (7,0 - 7,5) часов; массовая доля сухих веществ раствора (20 - 22) %.

Удаление минеральных соединений, прежде всего внесенных щелочных и осветляющих реагентов, предотвращает процессы распада углеводов и потери лактулозы в процессе сгущения и способствует повышению скорости кристаллизации лактозы.

а) б)

Рисунок 10 - Поверхности отклика выходных параметров У) (а) и У2 (б) Исследование очистки высококонцентрированных растворов лактулозы от борсодержащих катализаторов методом ионного обмена.

Изучена кинетика сорбции бора анионообменной смолой №А-743 (в ОН" форме) из растворов лактулозы. Объектом исследования был раствор лактулозы, содержащий (0,25 ± 0,02) % бора с массовой долей сухих веществ 20,0 %. Раствор лактулозы подвергался электродиализу до уровня деминерализации не менее 80 % с последующим подкислением до рН 1,6 путем пропускания его через колонку с ионообменной смолой КУ-2-8чс в Н+-форме. Ионообменная обработка растворов лактулозы осуществлялась при температурах 30, 40 и 50 °С. Результаты представлены на рисунке 11.

Анализ экспериментальных данных, представленных на рисунке 11, показывает, что в интервале температур от 30 до 40 °С эффективность сорбции бора ионитом ША-743 повышается вследствие снижения вязкости раствора лакто-лактулозы и увеличения константы скорости реакции ионного обмена.

0.25 -и г - ■

^ 0.1

0 5 10 15 20 25 50

Продолжительность ионо бплен а, мин.

Я1 : 2 ШЗ

Рисунок 11 - Кинетика сорбции бора смолой IRA -743 из раствора лактулозы при температуре: 1 - 30 °С, 2 - 40 °С, 3 - 50 °С

При температурах 50 °С и выше степень извлечения бора из сиропа лактулозы снижается вследствие снижения динамической (рабочей) обменной емкости смолы IRA-743 и преобладания процесса десорбции бора. Таким образом, для промышленной технологии сиропов и концентратов лактулозы с использованием высокоэффективных борсодержащих катализаторов реакции изомеризации лактозы может быть рекомендована обработка на борселективной анионообменной смоле IRA-743 при температуре 40 °С.

С целью определения предельной величины обменной емкости анионообменной смолы IRA-743 была исследована динамика удаления бора из растворов лактулозы (рисунок 12). Содержание бора (с пересчетом на Н2ВО , ) определяли флуориметрическим методом с бензоином в спиртово-щелочном растворе после сухого озоления образца в платиновом тигле.

Экспериментальные данные были использованы для расчета степени использования ионита (отношение динамической обменной емкости к полной обменной емкости).

Объем злкжрования, см3

Рисунок 12 - Выходные кривые сорбции бора из сиропа лактулозы ионитом 151/4-743 в динамических условиях при линейных скоростях элгоирования: 1-0,01 см/с, 2 - 0,05 см/с

Динамическая обменная емкость борселективной ионообменной смолы была определена по формуле:

ДОЕ = (Упр - У0) ■ С0 / ш, мг бора /г смолы (4)

где Упр - объем сиропа лактулозы, прошедший до момента 10 %-го проскока удаляемого вещества, см3; У0 = 30 см3 - «мертвый» объем колонки; С0 = 2,5 мг/см3 - концентрация бора в растворе лактулозы на входе в колонку; т = 16,5 г - масса ионита, в пересчете на абсолютно сухой вес.

В таблице 5 приведены результаты определения степени использования ионита при различных линейных скоростях злкжрования сиропа лактулозы.

Таблица 5 - Определение степени использования ионита в зависимости от линейной скорости элюирования

Линейная скорость элюирования, см/с Объем раствора до момента 10%-ного проскока бора, см3 ДОЕ, мг бора/г ПОЕ, мг бора/г ДОЕ/ ПОЕ, %

0,01 162,5 20,08 23,7 84,7

0,05 72,5 6,44 27,2

При повышении скорости элюирования раствора лактулозы в исследованном интервале эффективность использования ионита снижается с 84,7 до 27,2 %. Уменьшение линейной скорости элюирования ниже 0,01 см/с

нецелесообразно в связи со значительным снижением производительности ионообменной колонки. Проведение процесса ионообменной обработки с соблюдением указанных параметров дало возможность получать очищенный сироп лактулозы, в котором содержание бора соответствует требованиям фармакопеи США и Великобритании.

Изучение процесса кристаллизации лактозы в высококонцентрированных сиропах лакто-ляктулозы. Исследовано влияние уровня деминерализации выскоконцентриованных растворов лакто-лактулозы и конечной температуры кристаллизации на интенсивность кристаллообразования. Деминерализованные растворы (уровень деминерализации 70, 75 и 80 %) сгущали до массовой доли сухих веществ (60 - 62) %, после чего проводили кристаллизацию при конечной температуре охлаждения 10, 15 и 20 °С. Средняя продолжительность выдержки растворов в кристаллизаторах охладителях во всех опытах составляла (10 ± 0,2) часа. Перемешивание охлаждаемых растворов осуществлялось периодическим способом. Результаты экспериментов представлены на рисунке 13.

80

70

а?

се

О

ъ 50

ей

40

70 75 ЗО

Уровень деминерализации, Уо

ві зі г «з

Рисунок 13 - Зависимость выхода кристаллов лактозы от уровня деминерализации раствора лакто-лактулозы при конечной температуре охлаждения: 1 - 10 °С, 2 - 15 °С, 3 - 20 °С

Наиболее интенсивный рост кристаллов лактозы наблюдается при конечной температуре кристаллизации 30 и 35 °С и уровне деминерализации растворов 80 %. Увеличение выхода кристаллов с ростом уровня деминерализации раствора лакто-лактулозы объясняется удалением минеральных солей и органических кислот, выполняющих функцию антикристаллизаторов. Конечная температура кристаллизации определяет скорость охлаждения раствора, при которой создаются оптимальные условия для образования однородных кристаллов большого размера, легко отделяющихся от жидкой фазы при центрифугировании.

Изучены размеры и однородность кристаллов лактозы в растворах лакто-лактулозы с массовой долей сухих веществ (50 - 60) % и различных значениях конечной температуры кристаллизации, которые были выбраны с учетом результатов предшествующей серии экспериментов.

По результатам анализа микрофотографий для каждого из исследованных образцов растворов лакто-лактулозы были определены определяющие размеры кристаллов (минимальный Ьгшп и максимальный Ьшах) и рассчитано отношение (лгии / Ьшах (таблица 6).

Таблица 6 - Размеры и однородность кристаллов лактозы при различных значениях массовой доли сухих веществ сиропа и конечной температуры охлаждения

Конечная температура охлаждения, °С Массовая доля сухих веществ, % Размер кристаллов, мкм Ьтш/Ьтах

Ьтіп Ьтах

10 50 40 380 0,105

55 90 670 0,134

60 70 390 ОД 79

15 50 20 190 0,105

55 80 200 0,150

60 65 520 0,153

По данным таблицы б можно сделать вывод о том, что оба исследованных фактора оказывают существенное влияние на размер кристаллов лактозы. В то же время, на однородность образующихся кристаллов большее влияние оказывает массовая доля сухих веществ сиропа

лакто-лактулозы. Наиболее однородные по размерам и форме кристаллы лактозы образуются при массовой доле сухих веществ 55 и 60 %.

Для исследования взаимного влияния массовой доли сухих веществ и конечной температуры кристаллизации на степень кристаллообразования лактозы был проведен двухфакторный эксперимент по униформ-ротатабельному плану. В качестве функции отклика У3 был выбран выход кристаллов лактозы. Математическая обработка полученных результатов позволила получить уравнение регрессии, адекватно описывающее исследуемый процесс: У3 = 77,820 + 13,371 * X! - 13,535 * Х2 - 12,691 * X,2 - 12,691 * Х22 (5) Графическая интерпретация результатов эксперимента представлена на рисунке 14.

Температура, °С

Рисунок 14 - Поверхность отклика выходного параметра У3 Анализируя полученную поверхность отклика и ее сечение, можно сделать вывод о том, что при увеличении температуры и снижении массовой доли сухих веществ, степень кристаллообразования лактозы значительно уменьшается. Оптимум для роста кристаллов находится в пределах (10 - 16) °С при массовой доле сухих веществ (55 - 60) %.

Исследование влияния технологических факторов на сушку высококоицентрироваиных сиропов, содержащих лактулозу.

Большинство технологий лактулозы предусматривает получение сиропов с массовой долей лактулозы (35 - 50) %. Нами предложены 2 способа производства сухой лактулозы с использованием распылительной и лиофильной сушки. Для реализации технологии с распылительной сушкой были изучены физические и структурно-механические характеристики сиропа лактулозы как объекта сушки. В частности, были определены динамическая вязкость (г|) и плотность (р) концентратов лактулозы от температуры и массовой доли сухих веществ (55 % СВ):

Одновременно были определены диапазоны температур начала процессов спекания и карамелизации (изменения цветности) сухой лактулозы: начало спекания (70 - 75) °С, начало карамелизации (92 - 96) °С.

Полученные результаты легли в основу выбора режимов и параметров сушки: температуры сушильного агента на входе и выходе, дисперсность распыла, скорость вращения распыливающего устройства (диска). Учитывая, что температура нагрева стенки внутри сушильной камеры не должна превышать 75 °С (пороговая для начала спекания сухой лактулозы), критическая температура воздуха на входе в сушилку не должна превышать (165 - 170) °С при максимальной температуре на выходе - (70 - 75) °С.

В качестве объектов сушки использовали концентрат лактулозы и смеси концентрата лактулозы с изолятом соевого белка (содержание нативного белка 90 %). В таблице 7 приведены параметры производства сухой лактулозы и её смесей с белком, а также качественные и микробиологические показатели продукта, полученного методом распылительной сушки. Сухие продукты характеризовались мелкодисперсной структурой, белым цветом, хорошей сыпучестью, однако сухая лактулоза имела повышенную гигроскопичность.

П = 490,6 т1'6 р = 0,0005 Т+1,283

(6) (7)

Таблица 7 - Технологические параметры сушки и показатели сухой

лактулозы

Параметры распылительной сушки и Сухая Сухая лактулоза с

показатели продукта лактулоза соевым белком

Температура воздуха на входе, "С 110-170 170-180

Температура воздуха на выходе, °С 55-70 65-75

Массовая доля, %:

- влаги 4,5-5,0 3,5-4,5

- лактулозы 61-70 26-28

- белка - 30-32

Средний размер частиц, мкм 30 45

Индекс растворимости,см3сырого осадка 0,15 0,2

КМАиФАМ, КОЕ/г 5000 8400

БГКП, в 0,1 г продукта отсутствуют отсутствуют

Патогенные микроорганизмы, в 25 г продукта отсутствуют отсутствуют

Дрожжи/плесени, КОЕ/г 25/40 35/50

Учитывая, что в дальнейшем сухую лактулозу мы использовали для

получения синбиотиков методом сухого смешения, то были проведены сравнительные исследования гигроскопичности разных сухих молочных продуктов (таблица 8).

Таблица 8- Гигроскопичность сухих молочных продуктов (средние

данные)

Наименование продукта Гигроскопичность,%

Сухая лактулоза 22,8

Сухая лактулоза с растительным белком 16,7

Сухая лактулоза с молочным белком 15,3

Сухая молочная сыворотка с кристаллизованной лактозой (90%) 14,0

Сухое обезжиренное молоко 10,5

Результаты исследований свидетельствуют о том, что сухую лактулозу

можно отнести к сильно гигроскопичным продуктам, а смеси лактулозы с белоксодержащими наполнителями - к средне гигроскопичным смесям. Полученные результаты позволили обоснованно осуществить подбор оборудования и организовать промышленное производство сухой лактулозы и её смесей с другими компонентами. Исследования по совершенствованию получения концентратов и изучению особенностей производства сухой лактулозы легли в основу альтернативных технологий, включающих все проработанные варианты (рисунок 15).

1- Ванна для растворения; 2,- Насос центробежный; З,- Реактор; 4.- Фильтр - пресс; 5.- Теплообменник; 6.- Емкостной аппарат; 7,- ЗД - установка; в.- Ионообменная установка; 9,- Вакуум - аппарат; 10.- Ванна для неведения раствора диатомита: 11.- Кристаллизатор; 12.- Центрифуга; ІЗ,- Емкостной аппарат; 14.- Распыпительная сушилка

Условные обозначения:

—— Сахар ыопочныО или влажны» кристалл*

—(?)— ВоЛі питьевая — Раствор рафишроваииыС Сахар июшії (аааюл/е гристлппы,

Щолоч! ІШОН, — Роипвор изолюрихванныС Сироп лактулозы СК * в2И

— Кислота луыоцяав —— Сироп сяухцтпа^й С£ - —■ Роатюр диолкшито

—Сорбенты — Криствлпизат Кпнцютрат пактупозы СВ ■ Э-»Я —— Раствор ікхойнью — Сироп лактулозы С£'4С*

Рисунок 15

— Объединенная схема альтернативных технологий получения концентратов лактулозы

Глава 6 «Реализация результатов исследований в частных технологиях синбиотическнх молочных продуктов» включает изучение закономерностей взаимодействия про- и пребиотиков, разработку и внедрение технологий, маркетинговые исследования и оценку экономической эффективности.

В качестве предварительных исследований нами изучены бифидогенные свойства модельной пребиотической системы - молочной сыворотки изомеризованной (степень изомеризации лактозы в лактулозу 54 %) и её влияние на рост и развитие бифидобактерий в сравнении с контрольной средой (молочная сыворотка). В экспериментах устанавливали оптимальную для бифидобактерий активную кислотность среды рН (7,0±0,1) путем внесения раствора №ОН и проводили стерилизацию в течение 30 мин при 120 °С. Культуры бифидобактерий В.Ь'фАит (ФГУП «Аллерген») активизировали в течение 24 часов. В начале и по завершению процесса культивирования турбидиметрическим методом определяли накопление клеток бифидобактерий. Анализ полученных результатов показывает, что на сыворотке, содержащей лактулозу, наблюдается интенсивный рост бифидобактерий по сравнению с контролем (109 в мл): в начале культивирования 3,0, а в конце - 242,3; в контроле, соответственно, в начале культивирования 0,73, а в конце — 3,4. Таким образом, обогащенная лактулозой изомеризованная молочная сыворотка может быть использована в качестве основы питательной среды при производстве бакконцентратов бифидобактерий.

С целью изучения специфической активности про- и пребиотических продуктов при корректировке состояния постинтоксикационного синдрома были проведены доклинические исследования (на животных) разработанных синбиотическнх продуктов. В сравнительных опытах на мышах среди тестируемых кисломолочных продуктов более выраженный положительный эффект на состоянии животных и биохимические показатели крови оказал синбиотический продукт, сквашенный закваской, состоящей из

Lb. bulgaricus, Lb. acidophilus, Sis. thermophiles с добавлением 0,2% пребиотика лактулозы.

Синбиотические молочные продукты с лактулозой прошли апробацию в Клиническом центре делами Президента РФ и Морозовской городской детской клинической больницы. Выяснено, что в контрольной группе повышение уровня бифидобактерий было только у 20% детей, а опытной - у 47%; аналогично изменение уровня лактобактерий -20% против 65%, соответственно. Полученные результаты свидетельствуют о том, что синбиотические молочные продукты обладают более выраженными бифидогенными свойствами.

Результаты исследований использованы при разработке технологий синбиопгических молочных продуктов (ТУ 9222-004-00087656-04), (ТУ 9222-388-00419785-05),(ТУ 9220-440-00419785-07),(ТУ 9222-442-00419785-08), (ТУ 9222-385-00419785-04), (ТУ 9222-383-00419785-04), бакконценггратов и заквасок прямого внесения (ТУ 9229-00419785-2010), концентратов лактулозы (ТУ 9229-008-46162908-04 и изменение №1 к ТУ от 26.12.06 г.), (СТО 02067965-003-09),(ТУ BY 100377914.512-08), сухой лактулозы (ТУ 9229-209-00419785-01), (ТУ 9229-005-53757476-09), сухого углеводного модуля на основе лактулозы (ТУ 9229-257-00719785-01), которые апробированы и внедрены на предприятиях РФ и РБ.

На основании маркетинговых исследований и технико-экономических расчетов определена стоимость импортозамещающих заквасок прямого внесения, полученных методом криозамораживания, в сравнение с аналогами, при производстве синбиотических молочных продуктов. С учетом расхода заквасок на 1 т сквашенного молока стоимость синбиотического продукта снижается в 1,3 раза.

41

ВЫВОДЫ

На основе аналитических исследований и теоретических предположений сформулирована концепция создания синбиотиков и синбиотических молочных продуктов с использованием пробиотиков и пребиотика лактулозы.

Теоретически обоснована и практически реализована импортозамещающая биотехнология бакконцентратов с криозамораживанием микробной массы и заквасок прямого внесения, изучены их состав, биохимические, реологические свойства и биотехнологический потенциал.

Изучены криопротекгорные свойства лактулозы, молочного сахара и молочной сыворотки. Показано, что замещение сахарозы лактулозой или лактозосодержагцими компонентами в составе защитных сред не оказывает негативного влияния на выживаемость микробных клеток. Теоретически обоснованы принципы совершенствования технологии концентратов лактулозы, базирующиеся на процессах очистки растворов лактулозы от балластных веществ: непрореагировавшей лактозы путем биологического окисления или кристаллизации; минеральных веществ и катализаторов реакции изомеризации за счет электродиализа и ионного обмена.

Определены критические температуры теплоносителя на входе в сушилку и выходе при получении сухой лактулозы и её смесей с белоксодержащими наполнителями. Установлено, что сухая лактулоза распылительной сушки относится к сильно гигроскопичным продуктам, а смеси - к средне гигроскопичным. Разработаны альтернативные технологии и нормативно-технологические документации на пребиотические концентраты и сухую лактулозу. Технологии апробированы в промышленных условиях РФ и РБ.

7. Проведен сравнительный анализ качественных показателей концентратов лактулозы, полученных по альтернативным технологиям. Изучена фактическая плотность, удельная поверхность и кристаллографические характеристики сухой лактулозы.

8. Исследованы закономерности и отмечено положительное влияние пребиотических концентратов и сухой лактулозы на динамику развития пробиотических микроорганизмов in vivo и in vitro.

9. Полученные результаты исследований использованы при разработке нормативно-технических документации на производство синбиотиков и синбиотических молочных продуктов, которые реализованы в промышленности в виде частных технологий. Проведены оценка экономической эффективности и маркетинговые исследования по применению новых заквасок прямого внесения, пребиотика лактулозы и синбиотических молочных продуктов.

Основные положения диссертации опубликованы в работах: Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ

1. Харитонов, Д. В. Бифидогснные свойства электроактивированной изомеризованной подсырной сыворотки [Текст] / Д. В. Харитонов, И. А. Евдокимов, С. А. Рябцева [и др.] // Известия ВУЗов. Пищевая технология - 2003. - №5,6. - С. 53 - 55.

2. Евдокимов, И. А. Кисломолочный напиток с пребиотиком «Лазль» [Текст] / И. А. Евдокимов, В. В. Крючкова, А. В. Серов, Д. В. Харитонов // Молочная промышленность. - 2004. - № 5. - С. 31.

3. Серов, А. В. Математическое моделирование и прогнозирование как основа создания высокотехнологических процессов в молочной промышленности [Текст] / А. В. Серов, И. А. Евдокимов, Д. В. Харитонов, Н. В. Козлова // Вестник СевКавГТУ. -2007-.№2 (11).- С. 44-46.

4. Марьин, В. А. Исследование схем последовательности фаз роста периодической культуры бифидобакгерий и лактобактерий [Текст] / В. А. Марьин, Д. В. Харитонов // Техника и технология пищевых производств,- 2010. - № 4 (19).-С. 24-28.

5. Харитонов, Д. В. Производство сухих многокомпонентных продуктов способом сухого смешивания [Текст] / Д. В. Харитонов // Молочная промышленность.— 1998,-№ 1,-С. 35-36.

6. Будрик, В. Г. Разработка процессов производства заквасок прямого внесения [Текст] / В. Г. Будрик, Д. В. Харитонов, С. Е. Димитриева // Молочная промышленность. -2009.-№ 12. -С. 12-14.

7. Ким, В. В. Физиологические свойства лактулозы [Текст]/ В.В. Ким,

A. В. Серов, Д В. Харитонов // Молочная промышленность,- 2006,-№ 6. -С.54.

8. Серов, А. В. Изомеризация лактозы в лаетулозу [Текст] / А. В. Серов, И. А. Евдокимов, В. В. Садовой, Д. В. Харитонов // Молочная промышленность. - 2004. -№ 12.-С.78-79.

9. Харитонов, Д. В. Получение высокоочищенных сиропов лактулозы [Текст]/ Д. В. Харитонов, И. А. Евдокимов, А. В. Серов, С. А. Рябцева // Молочная промышленность. - 2006. - № 6. -С.59-60.

10. Харитонов, Д. В. Изучение некоторых аспектов криозамораживания микробной массы [Текст] /Д. В. Харитонов, Е. И. Райдна // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2003. - № 9. - С. 67- 69.

11. Евдокимов, И. А. Технология производства российских концентратов лактулозы [Текст] / И.А. Евдокимов, Д. В. Харитонов, А. Г. Храмцов, С. А. Рябцева [и др.] // Доклады РАСХН. - 2001. - № 5. -С.46-47.

12. Евдокимов, И. А. Физические и химические свойства лактулозы [Текст] / И. А. Евдокимов, А. В. Серов, С. А. Рябцева, Д. В. Харитонов // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2003. - № 6. - С. 65 - 66.

13. Евдокимов, И. А. Научные основы получения бифндогенных добавок из молочного белково-углеводного сырья [Текст] / И. А. Евдокимов, А. Г. Храмцов, Д. В. Харитонов [и др.] // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2005. - № 2.-С.39-43.

14. Евдокимов, И. А. Кристаллографические характеристики лактулозы [Текст] / И. А. Евдокимов, А. Н. Серов, С. А. Рябцева, Д. В. Харитонов // Доклады РАСХН. - 2004. - № 2. -С.43-44.

15. Герасимова, Т. В. Технология кисломолочных напитков: применение экстрактов растительного сырья [Текст] / Т. В. Герасимова, И. А. Евдокимов, Д. В. Харитонов [и др.] // Молочная промышленность,- 2012. - № 2 - С.83 - 84.

16. Харитонов, Д. В. Зарубежный опыт использования пребиотиков[Текст] / Д. В. Харитонов, В. В. Ким, Э. Г. Щербакова // Молочная промышленность. - 2001-№2.-С. 31-32.

17. Харитонов, Д. В. Исследование физических свойств сухих порошкообразных продуктов [Текст] / Д. В. Харитонов, В. А. Шуваев // Доклады РАСХН. - 2005. -№ 1. - С. 57 - 59.

18. Харитонов, Д. В. Влияние функционального кисломолочного продукта на снятие постшггоксикационального синдрома [Текст] /Д. В. Харитонов, В. Ф. Семенихина, И. В. Рожкова [и др.] // Доклады РАСХН. - 2006. - № 2 - С. 345 - 346.

19. Бабенышев, С. П. Особенности описания потока пермеага творожной сыворотки через нанопористые мембраны [Текст] / С. П. Бабенышев, П. С. Чернов, Д. С. Мамай, Д. В. Харитонов // Техника и технология пищевых производств. - 2012. -№ 1.-С. 110-115.

Статьи в журналах и сборниках трудов институтов

20. Филатов, Ю. И. Перспективы производства лечебно-профилактических молочных продуктов и специализированных пищевых добавок функционального назначения нового поколения [Текст] / Ю. И. Филатов, Jl. Н. Карабанова, Д. В. Харитонов [и др.] II Российская лактулоза. Чудо из молока. - Сборник научных трудов. - М.: МИИТ, 1999.-С. 4-8.

21. Харитонов, В. Д. Разработка способов получения сухой лактулозы [Текст] /

B. Д. Харитонов, Ю. И. Филатов, Д. В. Харитонов, В. В. Ким // Российская лактулоза. Чудо из молока. - Сборник научных трудов. - М.: МИИТ, 1999. - С. 31 - 36.

22. Евдокимов, И. А. Пищевая добавка «Лаэль» [Текст] / И. А. Евдокимов,

B. В. Крючкова, Д. В. Харитонов, А. В. Серов, В. В. Ким // Переработка молока. - 2004. -№3.-С. 12.

23. Евдокимов, И. А. Изучение утилизации лактозы в аэробных условиях на модельных растворах молочного сахара сырца [Текст] / И. А. Евдокимов, П. Б. Новаков,

C. А. Рябцева, Д. В. Харитонов // Сборник научных трудов СевКавГТУ. Серия «Продовольствие». - Ставрополь : СевКавГТУ, 2006. - С. 39 - 41.

24. Шрамко, М. И. Биотехнология бактериальных концентратов с криозамораживанием микробной массы для животноводства и молочной промышленности [Текст] / М. И. Шрамко, Д. В. Харитонов // Сборник научных трудов «Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока»,— Барнаул: СибНИИС, 2011. - С. 191-195.

25. Кузьмина, О. М. Использование метода измерения электрического сопротивления (импеданса) для определения общего количества микроорганизмов [Текст] / О. М. Кузьмина, Д. В. Харитонов // Молочна промисловість. - 2007. - № 9с. 40-41.

26. Евдокимов, И. А. Применение принципов ХАССП в технологии концентратов лактулозы [Текст] / И. А. Евдокимов, В. И. Шипулин, Д. М. Фисенко, Д. В. Харитонов // Сборник научных трудов СевКавГТУ, Серия «Продовольствие». -2006,-№2.-С. 122-127.

27. Павлова, В. В. Современные тенденции в проговодстве сухих поликомпонентных продуктов. Перспективное оборудование для их выпуска [Текст] /

B. В. Павлова, А. Г. Галстян, IO. А. Бродский, Д. В. Харитонов // Сборник научных трудов СевКавГТУ. Серия «Продовольствие». - 2002. - № 5. - С. 17 - 19.

28. Радаева, И. А. Создание технологии и освоение производства сухих молочных продуктов геродиетического назначения с повышенной хранимоспособностъю [Текст] / И. А. Радаева, А. Н. Петров, Д. В. Харитонов [и др.] // Сборник научных трудов. «Научное обеспечение молочной отрасли». - М., 1999. - С. 167 - 185.

29. Евдокимов, И. А. Пищевые продукты с лактулозой [Текст] / И. А. Евдокимов, А. Г. Храмцов, А. В. Серов, Д. В. Харитонов Н Сборник научных трудов "Рздвитие идей академика Липатова H. Н. На рубеже столетий". - М.: ГНУ ВНИМИ, 2003.-С. 272-277.

30. Филатов, Ю. И. Особенности процесса получения сухой лактулозы [Текст] / Ю. И. Филатов, Т. М. Гунст, Д. В. Харитонов // Сборник научных трудов "Развитие идей академика Липатова H. Н. На рубеже столетий". - М.: ГНУ ВНИМИ, 2003. - С. 241 - 243.

31. Евдокимов, И, А. Технология функциональных кисломолочных напитков с комплексным пребнотиком [Текст] / И. А. Евдокимов, Д. В. Харитонов, В. В. Крючкова // Сборник научных трудов. «Научное обеспечение молочной промышленности (ВНИМИ -75 лет)». - Москва: ГНУ ВНИМИ, 2004. - С. 105 - 111.

32. Евдокимов, И. А. Оптимизация процесса изомеризации лактозы в лакгулозу с применением нейронных сетей [Текст] / И. А. Евдокимов, А. В. Серов, В. В. Садовой, Д В. Харитонов // Сборник научных трудов. «Научное обеспечение молочной промышленности (ВНИМИ - 75 лет)». - Москва: ГНУ ВНИМИ, 2004. - С. 274 - 280.

33. Харитонов, Д. В. Использование лактулозного сиропа «Лактусан» при производстве обогащенных молочных продуктов здорового питания [Текст] / Д. В. Харитонов, Н. А. Киселев // Сборник научных трудов. «Научное обеспечение молочной промышленности (ВНИМИ - 75 лет)». - Москва: ГНУ ВНИМИ, 2004. -

C. 355-358,

34. Евдокимов, И. А. Промышленное производство высокоочищенных расгворов лакгулозы с использованием ионообменных смол [Текст] / И. А. Евдокимов, Д. В. Харитонов, А. В. Серов // Сборник научных трудов. «Научное обеспечение

молочной промышленности (ВНИМИ - 75 лет)». - Москва: ГНУ ВНИМИ, 2004. -С. 359-366.

35. Харитонов, Д. В. Разработка технологии производства сухой лактулозы и ей использование в пищевой промышленности [Текст] / Д. В. Харитонов, 10. И. Филатов, Т. М. Гунст // Сборник научных трудов. «Научное обеспечение молочной промышленности (ВНИМИ - 75 лет)». - Москва: ГНУ ВНИМИ, 2004. - С. 366 - 370.

36. Храмцов, А. Г. Лактулоза: ценность, использование, маркетинг и эффективность производства [Текст] / А. Г. Храмцов, Б. А. Брыкалов, Д. В. Харитонов [и др.] // Монография. - Ставрополь: Аргус, 2004. - 140 С.

37. Храмцов, А. Г. Анализ информационного файла данных по способам производства концентратов лактулозы [Текст] / А. Г. Храмцов, И. А. Евдокимов, Д. В. Харитонов [и др.] // Сборник научных трудов СевКавГТУ. Серия «Продовольствие». - № 1 (6). - 2003. - Ставрополь, СевКавГТУ. - С. 61 - 64.

38. Семснихина, В. Ф. Разработка технологий заквасок прямого внесения [Текст] / В. Ф. Ссменихина, В. Г. Будрик, И. В. Рожкова, Д. В. Харитонов [и др.] // Сборник научных трудов. «Научное обеспечение молочной промышленности». - М.: ВНИМИ,2010.-С. 211 -218.

39. Харитонов, Д. В. Некоторые особенности замораживания микроорганизмов в среде жидкого азота [Текст] / Д. В. Харитонов // Сборник научных трудов. «Научное обеспечение молочной промышленности (ВПИМИ-80)». - М.: ВНИМИ, 2009. - С. 393 -397.

40. Храмцов, А. Г. Влияние лактулозы на заквасочные культуры [Текст] / С. А. Рябцева, Д. О. Мячина, Д. В. Харитонов [и др.] //Сборник научных трудов. «Научное обеспечение молочной промышленности (ВНИМИ-80)». - М.: ВНИМИ, 2009. -С. 414-417.

41. • Харитонов, Д. В. Оптимизация режимов производства сухих специализированных молочных продуктов на вибросмесителях марки СмВ и Я9 осв 50 [Текст] / Д. В. Харитонов, И. И. Протопопов // Научно-технический сборник. «Новые инструментальные методы контроля состава и качества молока и молочных продуктов». Выпуск 8. - М.: АгроНИИТЭИПП, 1998. - С. 38 - 51.

Материалы симпозиумов, конгрессов, конференций

42. Кузьменко, Л. Т. Лактулоза и перспектива её применения в детских молочных продуктах [Текст] /Л. Т. Кузьменко, Н. И. Петрук, Д. В. Харитонов [и др.] II Сборник докладов Международной конференции. «Развитие индустрии детского питания на молочной основе в XXI веке». - М., 2002. - С. 102 - 110.

43. Крючкова, В. В. Применение пищевых добавок с прсбиотическими свойствами в технологиях традиционных молочных продуктов [Текст] / В. В. Крючкова, И. А. Евдокимов, Д. В. Харитонов // Сборник материалов международной конференции, посвященной 165-летию со дня рождения Н.В. Верещагина. - Вологда. - 2004. -С. 145-146.

44. Евдокимов, И. А. Перспективы утилизации молочной сыворотки дрожжами S.lactis Sk. [Текст] / И. А. Евдокимов, Д. В. Харитонов, С. А. Рябцева, П. Б. Новаков // Сборник материалов IV специализированного конгресса. - «Молочная промышленность Сибири». - Барнаул, 2004. - С. 44 - 45.

45. Новаков, П. Б. Влияние комплекса биологически-активных веществ молочной сыворотки на метаболизм дрожжей S.lactis SK [Текст] / П. Б. Новаков, И. А. Евдокимов, С. А. Рябцева, Д. В. Харитонов // Сборник материалов международного научно-практического семинара «Современные направления переработки сыворотки». -Ставрополь. - 2006. - С. 80.

46. Евдокимов, И. А. Изучение процесса утилизации лактозы в аэробных условиях [Текст] / И. А. Евдокимов, П. Б. Новаков, Д. В. Харитонов, С. А. Рябцева // Сборник научных трудов участников межрегионального научно-практического семинара «Теория и практика новых технологий в производстве продуктов питания». - Омск, 2005.-С. 133- 135.

47. Новаков, П. Б. Культивирование дрожжей C.kefyr в растворах лакто-лактулозы [Текст] / П. Б. Новаков, И. А. Евдокимов, Д. В. Харитонов, С. А. Рябцева // Сборник материалов симпозиума международной молочной федерации «Лактоза и ее производные». - Москва, 2007. - С.133.

48. Харитонов, Д. В. Принципы создания технологии бакконцентратов с криозамораживанием микробной массы [Текст] / Д. В. Харитонов, М. И. Шрамко, О. И. Белова // Материалы 1 международной научно-практической конференции «Современная наука: теория и практика». - Ставрополь, 2010, т. 1. - С. 505 - 506.

49. Шрамко, М. И. Применение методов криоконцентрирования в молочной промышленности [Текст] / М. И. Шрамко, Д. В. Харитонов, М. В. Головкина // Материалы 1 международной научно-практической конференции «Современная наука: теория и практика». - Ставрополь. - 2010, т. 1. - С. 507 - 509.

50. Шрамко, М.И. Изучение влияния содержания белка а обезжиренном молоке на интенсивность развития молочнокислых бактерий [Текст] / М. И. Шрамко, Д. В. Харитонов, И. Ф. Горлов, А. С, Сардак // Международная научно-практическая конференция «Инновационные технологии здорового питания, их качество и безопасность». - Казахстан, Алмаггы: АТУ, 2010. - С. 166 -167.

51. Харитонов, Д. В. Повышение качества бакконцентратов на основе их предварительного замораживания [Текст] / Д. В. Харитонов, М. И. Шрамко, Е. В. Евдокимова // Международная научно-практическая конференция «Инновационные технологии здорового питания, их качество и безопасность». - Казахстан, Алматы: АТУ. -2010.-С. 167-169.

52. Шрамко, М. И. Изучение эффективной вязкости бактериальных концентратов перед криозамораживанием [Текст] / М. И. Шрамко, И. Ф. Горлов, Д. В. Харитонов // Сборник материалов Международной научно-практической конференции «Перспективы производства продуктов питания нового поколения». - Омск: ОмГАУ. - 20 И. - С. 295 - 296.

53. Шрамко, М. И. Реологические характеристики бактериальных концентратов [Текст] / М. И. Шрамко, Д. В. Харитонов, О. В. Жигулина //Сборник материалов Международной научно-практической конференции «Современные достижения биотехнологии». Научно-практический семинар «Феномен молочной сыворотки: синтез науки, теории и практики». - 4.2. - Ставрополь: НОУ ОНТЦМП. - 2011. - С. 204 - 205.

54. Горлов, И. Ф. Биотехнология бактериальных концентратов для профилактики и лечения желудочно-кишечных заболеваний в животноводстве [Текст] / И.Ф.Горлов, М.И. Шрамко, Д. В . Харитонов //Материалы МНТК «Инновационные технологии - основа модернизации отраслей производства и переработки сельскохозяйственной продукции». - Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, ч.2. - 2011. - С. 12-15.

55. Кузьмина, О. М. Влияние содержания лактозы на развитие молочнокислых микроорганизмов [Текст] / О. М. Кузьмина, Д. В. Харитонов //Материалы конференции молодых ученых и аспирантов в рамках ФНЦТП 2002 - 2006 гг. «Современные пищевые технологии». - Кемерово, 2006. - С. 38 -41.

56. Кузьмина, О. М. Изучение влияния антиоксидантных и пребиотических добавок на интенсивность роста мезофильных и термофильных стрептококков [Текст] / О. М. Кузьмина, Д. В. Харитонов // Материалы конференции молодых ученых и аспирантов в рамках ФНЦТП 2002 - 2006 гг. «Современные пищевые технологии». -Кемерово. - 2006. - С. 43 - 4 5.

57. Кузьмина, О. М. Изучение криопротскторных свойств лактулозы [Текст] / О. М. Кузьмина, Д. В. Харитонов // Сборник материалов симпозиума международной молочной федерации «Лактоза и ей производные». - М. - 2007. - С. 118.

58. Харитонов, Д. В. Изучение специфической активности молочнокислой микрофлоры и лактулозы на постинтоксикационный синдром [Текст] / Д. В. Харитонов, В. Ф. Семенихина, И. В. Рожкова [и др.] // Сборник материалов симпозиума международной молочной федерации «Лактоза и ей производные». - М. - 2007. - С. 345.

59. Харитонов Д. В. Влияние кисломолочного продукта на показатели иммунитета у здоровых экспериментальных животных синдром [Текст] / Д. В. Харитонов, В. Ф. Семенихина, И. В. Рожкова [и др.] // Сборник материалов симпозиума международной молочной федерации «Лактоза и ее производные». - М. - 2007. - С. 349.

60. Харитонов, В. Д. Научно-инновационный подход при моделировании технологического процесса производства заквасок прямого внесения [Текст] /

B. Д. Харитонов, В. Ф. Семенихина, Д. В, Харитонов [и др.] // Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции «Принципы пищевой комбинаторики -основа моделирования поликомпонентных пищевых продуктов». - Углич. - 2010. -

C. 284.

61. Евдокимов, И. А. Разработка операторной модели технологической системы производства концентрата лактулозы [Текст] / И. А. Евдокимов, В. И. Шипулин, Д. М. Фисенко, Д. В. Харитонов // Сборник материалов международного научно-практического семинара «Современные направления переработки сыворотки». -Ставрополь, 2006.-С. 152- 154.

62. Евдокимов, И. А. Глубокая деминерализация сиропов лактулозы [Текст] / И. А. Евдокимов, Д. В. Харитонов, Н. В. Козлова, А. В. Серов // Сборник материалов международного научно-практического семинара «Современные направления переработки сыворотки». - М. - 2006. - С. 46 - 47.

63. Евдокимов, И. А. Химико-биологические аспекты использования пребиотика лактулозы [Текст] / И. А. Евдокимов, А. В. Серов, Д. В. Харитонов, Н. В. Козлова // Сборник материалов международной научно-практической конференции памяти Г.И. Гончаровой «Пробиотические микроорганизмы - современное состояние вопроса и перспективы использования». - М. - 2002. - С. 78.

64. Харитонов Д. В. Особенности производства сухих многокомпонентных молочных продуктов с использованием вибрационных систем сухого смешения [Текст] / Д. В. Харитонов // Материалы научно-практической конференции «Энергоресурсосберсгающие технологии переработки сельскохозяйственного сырья». -Минск, 1996. -4.1.- С. 127-128.

65. Храмцов, А. Г. Российская лактулоза - новый шаг в экологизации природной среды и здоровья человека и продуктах питания и напитках нового поколения [Текст] / А. Г. Храмцов, И. А. Евдокимов, Д. В. Харитонов [и др.] // Материалы Всероссийской конференции «Роль биотехнологии в экологизации природной среды, питания и здоровья человека». - Ставрополь, 2001.

66. Евдокимов, И. А. Лактулоза в молоке и молочных продуктах: методы определения [Текст] / И. А. Евдокимов, Д В. Харитонов, Е. А. Юрова [и др.] // Материалы Всероссийской НПК "Безотходная технология использования сырья при выработке сыра, масла и цельномолочных продуктов". - Адлер, 2002. - С. 39 - 40.

67. Евдокимов, И. А. Молочные продукты функционального назначения с лактулозой [Текст] / И. А. Евдокимов, А. Г. Храмцов, Д. В. Харитонов [и др.] // Сборник докладов Юбилейной Международной научно-практической конференции «Пищевые продукты XXI века». - М.:МГУПП. - 2001. - Т. 1. - С. 280.

68. Евдокимов, И. А. Электродиализная обработка вторичного молочного сырья и повышение качества молочных продуктов [Текст] / И. А. Евдокимов, Д. В. Харитонов,

Д. Н. Володин [и др.] // Доклады паучно-практической конференции «Качество и безопасность сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов», Ч. 1. - Углич. - 2004.

69. Евдокимов, И. А.. Современные тенденции развития в технологии пробиотических продуктов из вторичного молочного сырья [Тексг] У И. А. Евдокимов, А. Г. Храмцов, Д. В. Харитонов [и др.] // Материалы международной научно-практической конференции «Молочная индустрия». - М.: Пищепромиздат, 2004. - С. 197.

70. Evdokimov, I. A. Dairy-fruit beverages technology with the use of electrodialysis [Text] /1. A. Evdokimov, D. N. Volodin, D. V. Kharitonov. //27 th JDF World Dairy Congress. - Shanghai, China. - 2006.

71. Semenikhina, V. F. The influence of lactic acid bacteria on removal of post alcohol syndrome [Text] / V. F. Semenikhina, I. V. Rozkova, D. V. Kharitonov // International symposium on original Bulgarian yogurt. - Sofia, 2005. - P. 105.

72. Серов, А. В. Применение электродиализа и ионного обмена в технологии лактулозы [Текст] / А. В. Серов, И. А. Евдокимов, Д. В. Харитонов // Материалы конференции «Ионный перенос в органических и неорганических мембранах». - Туапсе, 2007.-С. 159- 160.

73. ВНИМИ в области производства заквасок и бактериальных концентратов [Текст] / Д. В. Харитонов // Материалы Международной научно-практической конференции «Молочная индустрия мира и РФ». - М., 2011. - С. 50 - 54.

74. Харитонов, Д. В. Актуальные вопросы применения новых заквасок и бактериальных концентратов [Текст] / Д. В. Харитонов, И. А. Евдокимов // Сборник материалов ХХХХ1 научной конференции СевКавГТУ. - Ставрополь, 2012, т. 1. - С. 57 -59.

75. Емельянов, С. А. Принципиальные основы обеспечения безопасности производства сыров и творога в условиях реального биоценоза [Текст] / С. А. Емельянов,

A. Г. Храмцов, Д. В. Харитонов [и др.] // Международная научно-практическая конференция «Современный взгляд на производство творога, творожных паст и сыров: расширение ассортимента, совершенствование технологии и оборудования». -Ставрополь. - 2008. - С. 173 - 174.

76. Харитонов, Д. В. Разработка технологических схем производства синбиотических продуктов [Текст] / Д. В. Харитонов // Стратегия научного обеспечения развития конкурентоспособного производства отечественных продуктов питания высокого качества: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. -4.1. - Волг1ТУ. - 2006. - С. 243 - 248.

77. Харитонов, Д. В. Изучение Eh-методом ферментативного протеолиза молока и сыворотки [Текст] / Д. В. Харитонов, В. А. Марьин, Е. А. Юрова // Сборник материалов научно-технической конференции «Современные достижения биотехнологии». - Ч. 1. -«Феномен молочной сыворотки: синтез науки, теории и практики». - Ставрополь, 2011. -С. 99-102..

Патенты

78. Патент РФ №2153810. Способ получения гелевой формы молочного белка /

B. Д. Харитонов, Н. А. Горностайская, Д. В. XápHTOHOB [и др.] - Опубл. 10.08.2000 г.

79. Патент РФ №2217009. Добавка к напитку и способ производства напитка/ Э. Г. Щербакова, В. В. Ким, Д В. Харитонов [и др.] - Опубл. 27.11.2003 г.

80. Патент РФ №2420564. Устройство для гранулирования и замораживания микробной биомассы / Д. В. Харитонов, А Л. Кротов, В. Г. Будрик. - Опубл. 10.06.2011 г.

Печатается в авторской редакции

Подписано в печать 09.04.2012 Формат 60x84 1/16 Усл. печ. л. - 3. Уч.-изд. л. - 2. Бумага офсетная. Печать офсетная. Заказ № 96. Тираж 100 экз. ФГБОУ ВПО « Северо-Кавказский государственный технический университет» 355028, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2

Издательство ФГБОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет» Отпечатано в типографии СевКавГТУ