автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Научные и практические основы производства сливочного масла с селеном

На правах рукописи

СИВАКОВ ВАСИЛИЙ МИХАЙЛОВИЧ

НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИЗВОДСТВА СЛИВОЧНОГО МАСЛА С СЕЛЕНОМ

Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных и рыбных продуктов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Улан - Уда, 1997

Работа выполнена в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности

Научный руководитель : Заслуженный деятель науки и техники РФ,

академик МАХ, член-корреспондент РИА, доктор технических наук, профессор Л.А.Остроумов

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Н.П.Захарова

- кандидат технических наук, доцент Р.А.Васильева

Ведущее предприятие: Санкт-Петербургская государственная

академия холода и пищевых технологий

Защита диссертации состоится "_" ноября 1997 года в _часов на заседании диссертационного совета К 064.68.01 в ВосточноСибирском государственном технологическом университете по адресу: 670013, Республика Бурятия, г. Улан-Удэ, ул.Ключевская, 40 а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВосточноСибирского государственного технологического университета.

Автореферат разослан _1997 года

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

М.Б.Данилов

Общая характеристика работы

Актуальность работы. В Российской Федерации осуществляется реализация международного проекта "Селен", предусматривающего проведение широкомасштабной селенизации населения путем создания специальных продуктов либо непосредственного применения препаратов селена. Низкий уровень селена в рационе приводит к преждевременному старению организма, а также возникновению сердечно-сосудистых и других заболеваний. Поэтому создание продуктов, обогащенных селеном, весьма актуально.

Кроме того, известно, что селен обладает антиокислительной способностью. Развитие окислительных процессов в молочном жире приводит к образованию перекисей, альдегидов, кетонов, низкомолекулярных кислот и других соединений, понижающих качество и пищевую ценность сливочного масла.

В мировой практике для предупреждения порчи масла используют различные синтетические и натуральные антиокислители, что обеспечивает продолжительный срок годности сливочного масла в потребительской таре. В нашей стране срок реализации аналогичной продукции составляет от 10 до 20 суток.

Отечественные антиокислители для масла созданы во ВНИИМС под руководством профессора Ф.А. Вышемирского.

Считаем, что обогащение селеном сливочного масла, кроме придания продукту лечебно-профилактических свойств должно способствовать продлению сроков его хранения.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является исследование антиоксидантной роли селена в процессе хранения сливочного масла и повышение его лечебно-профилактических свойств за счет использования селеновых препаратов.

Для реализации поставленной цели репали следующие задачи:

- изучить содержание селена в молоке, поступающем на Кемеровский молочный комбинат;

- изучить распределение натурального и искусственно введенного селена между фракциями молока и получаемыми молочными продуктами;

- изучить влияние селеновых добавок на состав и свойства различных видов сливочного масла в процессе хранения при разных

температурах;

- установить основные закономерности изменений органолепти-ческих показателей масла с селеном, а также активность окислительных процессов при его хранении;

- разработать нормативную документацию для выработки масла с селеном.

Научная новизна работы. Впервые исследовано содержание селена в молоке Кемеровской области, а такие его распределение между отдельными фракциями молока.

Изучено влияние селена на состав и свойства сливочного масла в процессе хранения. Установлено, что сохранность масла зависит от концентрации селена в продукте, температуры хранения, а также состава масла. Определено влияние условий хранения масла на изменения вкуса и запаха продукта, а также степень его окисления. Доказано, что использование селена при Еыработке масла замедляет окислительные процессы в жире. Получены уравнения регрессии, описывающие зависимости вкуса и запаха продукта, образование в нем свободных жирных кислот, кислотности жира и его перекисного числа от температуры и продолжительности хранения, а также содержания жира в масле.

Практическая значимость работы. Разработан способ выработки сливочного масла с селеном, на который утверждена соответствующая нормативная документация. Потребление такого масла обеспечивает потребность организма в селене, а также увеличивает продолжительность хранения масла в среднем в два раза.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научно-практических конференциях "Сертификация и управление качеством экосистем на Южном Урале" (Оренбург, 1997), "Экология человека: пищевые технологии и продукты на пороге XXI века" (Москва, 1997), "Образование в условиях реформ: опыт, проблемы, научные исследования" (Кемерово, 1997), "Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой пром тленности"(Воронеж, 1997), "Проблемы рационального питания" (Кемерово, 1997). Диссертация докладывалась на научно-техническом совете КемТИПП и получила одобрение.

Публикации. Результаты работы опубликованы в 12 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, результатов исследований, их анализа, списка литературы (137 источников) и приложений. Основное содержание работы изложено на 112 страницах машинописного текста, включает 15 рисунков и 19 таблиц.

Методология проведения эксперимента

Общая схема исследований приведена на рисунке 1.

Весь комплекс исследований подразделяется на четыре взаимосвязанных блока.

Первый блок посвящен исследованию молока и молочных продуктов на содержание селена. Изучали содержание селена в молоке летнего и зимнего периодов года, поступающего на Кемеровский молочный комбинат. Одновременно исследовали состав и свойства молока. Изучали распределение натурального и искусственно введенного селена между отдельными фракциями молока и продуктами его переработки.

Второй блок исследований посвящзн изучению влияния селена на состав и свойства масла в процессе хранения. В качестве источника селена использовали селенит натрия и другие селеносодержащие препараты, разрешенные институтом питания АМН РФ для использования при создании специализированных продуктов.

Проводили три серии опытов, варьируя дозу селена, температуру хранения и состав масла.

В масле перед закладкой на хранение и в процессе его хранения (через 15 и 30 суток) определяли срганолептические показатели, а также показатели характеризующие окисление жира.

В третьем блоке исследовали изменения свойств масла с селеном в процессе хранения. Изучали влияние температуры (минус 5, 5 и 15 °С), массовой доли вира в масле (82,5; 72,5 и 62,5 %) и продолжительности хранения (до 60 суток) на f"vc и запах продукта, образование свободных летучих жирных кислст, кислотность и перекисное число масла.

Масло вырабатывали методом преобразования высокожирных сливок с добавлением селена из расчета (1С-1) мг на кг продукта.

Этапы

исследований

Изучаемые факторы

Контролируемые параметры

Рис.1. Схема проведения опыте*

Конкретные варианты опытов устанавливали, исходя из методов математического планирования эксперимента. Получали уравнения регрессии (математические модели) и графические изображения, описывающие изучаемые зависимости.

Четвертый блок исследований заключался в практической реализации полученных результатов.

Разрабатывали нормативную документацию для выработки сливочного масла с селеном методом преобразования высокожирных сливок.

На Барнаульском экспериментальном сыродельном заводе проводили производственную проверку выработки масла с селеном. Определяли эффективность от производства масла с селеном.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследование молока и молочных продуктов на содернание салена

В исследуемом молоке обнаружены незначительные количества селена. Их среднемесячное содержание □ молоке варьировало от 3,5 до 7,0 мкг/кг при крайних значениях от 3,0 до 9,0 мкг/кг. Фракционное распределение селена показано на рисунке 2.

Рис.2. Фракицонное распределение селена.

Из 100 % селена, находящегося в молоке, перешло в масло 4 , в пахту 10, в сыр 43 и в сыворотку 43 %. Это позволяет сделать пред положение, что природный селен в молоке в основном связан с белками. Искусственно введенный в молоко селен распределился между конечными фракциями следующим образом: масло - 1, пахта - 4, сыр -5 и сыворотка 90 %. Это указывает, что искусственно введенный препарат селена в основном растворяется в водной фазе молока и при его дальнейшей переработке вместе с ней переходит в конечные продукты. Поэтому данным препаратом можно обогащать жидкие молочные продукты, а при получении масла, сыра и других многокомпонентных продуктов, при выработке которых происходит отделение части водной фазы, вводить препарат следует на конечных стадиях производства или в готовый продукт.

Влияние селена на состав и свойства масла в процессе хранения

Приведенные в настоящем разделе диссертации результаты исследований указывают, что использование при выработке масла селеновых препаратов сдерживало окислительные процессы, происходящие при хранении масла. В таком продукте замедлялись окислительные изменения вира, и как следствие этого, дольше сохранялись качественные показатели продукта (таблицы 1, 2, 3 и 4). Подобные явления отмечены для всех опытных образцов масла. Однако при увеличении дозы вносимого в масло селена (от 5 до 15 мг на кг продукта) его антиокси-дантное действие проявлялось сильнее.

Таблица 1

Влияние различных доз селена на перекисное число масла в процессе хранения

Количество внесенного в молоко селена, мг/кг Перекисное число масла (г ^ в 100 г"10"2) в процессе хранения (сутки)

0 15 30

0 0,35 0,64 0,98

5 0,35 0,47 0,55

10 0,35 0,45 0,52

15 0,35 0,41 0,48

Таблица 2

Влияние различных доз селена на содержание свободных летучих жирных кислот на разных этапах хранения масла

Количество вне- Число Рейхерта-Мейссля на разных этапах

сенного в молоко хранения масла (сутки)

селена, мг/кг 0 15 30

0 27 65 98

5 27 35 44

10 27 32 41

15 27 30 36

Таблица 3

Влияние различных доз селена на кислотность жира в процессе хранения опытных образцов масла

Количество внесенного в молоко селена, мг/кг Кислотность жира (°К) в масла (сутки) процессе хранения

0 15 30

0 1,1 1,7 2,9

5 1,1 1,4 1,8

10 1,1 1,4 1,7

15 1,1 1,3 1,5

Таблица 4

Влияние различных доз селена на оценку вкуса и запаха масла в процессе хранения

Количество внесенного в молоко селена, мг/кг Оценка вкуса и запаха масла (в баллах) в процессе хранения (сутки)

0 15 30

0 45,0-0,2 41,0-0,3 38,0-0,3

5 45,0-0,2 42,5-0,2 41,0-0,2

10 45,0-0,2 43,0-0,3 41,5^0,3

15 45,0-0,2 43,5±0,3 42,0-0,2

- 10 -

Исследование изменений свойств масла с селеном в процессе хранения

Зависимости вкуса и запаха масла с селеном (У-^), содержания в нем свободных летучих жирных кислот (Уд), изменений величин кислотного (Уд) и перекисного (У4) чисел жира от температуры хранения (Х^), массовой доли жира в масле (Х^) и продолжительности хранения (Хд) выражаются следующими уравнениями регрессии:

Ух = 34 + 0,16Х2 - 0,15Х3 + 0,0015Х32 - О.ООШ-^ - 0,0012Х2Х3; У2 = 65 - 0,49Х2 + 1,78Х3 + 0,008Х32 - 0,038X^3 - 0,0017Х2Х3 +

У3 = 1,99 - 0,011Х2 + 0,04Х3 - 0,0001Х32 - О.ОООбХ^д - 0,0002Х2Х3

+ 0,0007Х1Х2Х3; У3 = 1,99 - 0,0] + 0,00001X^2X3 ;

У4 = 1,36 - 0,0123Х1 + 0,057БХ2 + 0,01Х3 + О.ООООбХ^ - 0,00047Х22

- 0,00002Х32 - 0,00022X^2 + О.ООООЭХ^д + 0,00003Х2Хд .

Примеры графического изображения полученных зависимостей приведены на рисунках 3, 4 и 5.

Масло перед закладкой на хранение оценивалось в пределах от 45 до 43 баллов.

Через 15 суток хранения оценка вкуса и запаха масла находилась в интервале от 44 до 40 баллов. Высшую оценку имели образцы с повышенным содержанием жира, хранившиеся при минус 5 °С. Низшую оценку на данном этапе хранения имели образцы жирностью 62,5 %, хранившиеся при 15 °С.

За 30 суток хранения произошло дальнейшее понижение оценки вкуса и запаха масла. На данной стадии хранения она находилась в пределах от 41 до 37 баллов. Причем в высшем сорте оставалось только сладкосливочное масло, хранившееся при отрицательных температурах.

На конечной стадии хранения (60 суток) оценка масла колебалась от 38 до 35 баллов.

Через 15 суток хранения максимальная величина числа Рейхерта-Мейссля обнаружена у масла с содержанием жира 62,5 %, хранившегося

при 15 °С. Повышение жира в масле понижало этот показатель.

2

85

80

75

-5 0 5 10 15

70

1 65

А г / \

/ Ло У

/ / ¿9) /

Г / 38

85 80

75

70 65

со /

/ {ъч /

/ / 36 /

г / 4

X,

Рис.3.Зависимость вкуса и запаха масла от температуры хранения (X,] и массовой доли жира (Хо) по вариантам:

1 - продолжительность хра-

нения 15 суток;

2 - продолжительность хра-

нения 30 суток;

3 - продолжительность хра-

нения 60 суток

-5 О

10 15

Продление срока хранения до 30 суток изменило эти показатели до 65, 59 и 55 (температура 15 °С), до 63, 55 и 47 (температура 5 °С) и до 60, 50 и 40 (температура минус 5 °С).

Показатели числа Рейхерта-Мейссля для 60-суточных образцов колебались от 112 до 70.

Перед закладкой на хранение перекисное число жира в основном зависело от вида масла и составляло от 0,35 до 0,44.

Через 15 суток хранения распределение величин перекисного числа жира имело следующий характер. Для масла жирностью 82,5 %, хранившегося при температуре минус 5 °С, перекисное число жира равнялось 0,40, при 5 °С - 0,45 и при 15 °С - 0,53. За 30 суток

хранения эти величины возросли до 0,72; 0,77 и 0,83, а за 60 суток - до 0,80; 0,90 и 0,96.

Х2_ 2

45/'

^ 50,

^^ с г v

60^

-5 0 5 10

Рис.4. Зависимость числа Рейхерта-Мейссля от температуры хранения (Х-,) и массовой доли жира в масле (Х?) по вариантам:

1 - продолжительность

хранения 15 суток;

2 - продолжительность

хранения 30 суток;

3 - продолжительность

хранения 60 суток

10 15

У масла жирностью 72,5 % изменения величины перекисного числа жира происходили несколько быстрее. Через 15 суток у образцов, хранившихся при минус 5 °С, она равнялась 0,47, у образцов, хранившихся при 5 °С - 0,55 , а у образцов, хранившихся при 15°С -0,60. Через 30 суток хранения эти величины равнялись 0,65, 0,71 и 0,80, а через 60 суток - 0,90, 1,0 и 1,1.

Для масла с жирностью 62,5 % перекисное число жира к концу хранения равнялось 0,95 (хранение при минус 5 °С), 1,05 (хранение

- 13 -

при 5 °С) и 1,18 (хранение при 15 °С).

Рис.5. Зависимость перекисного числа жира от температуры хранения (Х-,) и массовой доли жира в масле (Хо) по вариантам:

1 - череб 15 суток хранения;

2 - через 30 суток хранения;

3 - через 60 суток хранения

Обобщая приведенные данные,следует отметить, что использование при выработке масла селена сдерживает развитие окислительных процессов и замедляет ухудшение органолептических показателей в процессе хранения продукта. Скорость этих процессов зависит от температуры хранения и содержания жира в масле.

При температуре минус 5 °С продолжительность хранения масла высшего сорта за счет использования селена увеличивается в 1,62,0 раза, при температуре 5 °С - в 1,8-2,4 раза и при температуре 15 °С - в 2,4-3,0 раза.

- 14 -

Практическая реализация результатов исследований

Масло сливочное с селеном вырабатывается из пастеризованных сливок методом преобразования высокожирных, сливок-по действующим технологическим инструкциям. Обогащение продукта селеном проводится на стадии нормализации высокожирных сливок. .,

Для выработки сливочного масла обогащенного селеном разработаны и утверждены изменения в технологическую инструкцию по производству сладкосливочного масла с массовой долей влаги (16, 20, 25 и 35 %).

В таблице 5 приведена органолептическая оценка любительского масла с селеном (опыт) и без селена (контроль), выработанного в производственных условиях.

Таблица 5 Органолептическая оценка масла

Продолжи- Вариант Вкус и запах Консистенция Рисунок Общая

тельность хранения, сутки Характеристика Балл Характеристика Балл Характеристика пяп „¡оценка Баллкбалл) сорт

1 Контроль Хороший 9 Хорошая 4 Однородный 2 18 в/с

Опыт Хороший 9 Хорошая 4 Однородный 2 18 в/с

10 Контроль Посторонний 6 Удовлетворительная 3 Однородный 2 14 в/с

Опыт Чистый 8 Хорошая 4 Однородный 2 17 в/с

20 Контроль Посторонний 3 Засаленная 2 Однородный 2 10 п/с

Опыт Слабый посторонний 6 Хорошая 4 Однородный 2 15 в/с

30 Контроль Прогорклый Засаленная н/с

Опыт Посторонний 5 Удовлетворительная 3 Однородный 2 13 п/с

Приведенные результаты производственной проверки подтверждают положительную роль селена в сохранении органолептических показателей сливочного масла.

- 15 -

ВЫВОДЫ

1. Разработаны научные и практические основы селенизации сливочного масла и доказана возможность использования селена для продления сроков хранения масла.

2. Исследованы состав и свойства молока, поступающего на Кемеровский молочный комбинат. Содержание селена в молоке составляло от 3,0 до 9,0 мкг/кг.

3. Изучено распределение натурального и искусственно введенного селена между отдельными фракциями молока и получаемыми молочными продуктами. При сепарировании молока 14 % селена перешло в сливки и 86 % - в обезжиренное молоко. При переработке сливок в масло перешло 28 %, а в пахту - 72 % селена. При переработке обезжиренного молока в сыр и сыворотку перешло по 50 % селена.

Искусственно введенный в молоко селен в основном обнаруживался в водных фракциях молока (до 90 % в сыворотке).

4. Установлено, что использование при выработке сливочного масла селена и селеносодержащих препаратов из расчета от 5 до

15 мг на кг продукта сдерживает окислительные процессы, происходящие при хранении масла. В таком продукте замедляются окислительные изменения жира и дольше сохраняются качественные показатели масла.

5. Установлено влияние температуры хранения (от минус 5 до 15 °С), массовой доли жира в масле (от 82,5 до 62,5 %) и продолжительности его хранения (до 60 суток) на вкус и запах продукта, образование свободных летучих жирных кислот, кислотность жира и его перекисное число. Получены уравнения регрессии и графические изображения, описывающие эти зависимости.

6. Доказано, что рациональной дозой селена при выработке масла является (10-1) мг на кг. Она обеспечивает допустимый суточный уровень потребления этого микроэлемента с 20 г масла. Кроме того, такая доза селена увеличила продолжительность хранения масла высшего сорта (до перехода в первый сорт) при температуре минус 5 °С в 1,6-2,0 раза, при температуре 5 °С - в 1,8-2,4 раза и при температуре 15 °С - в 2,4-3,0 раза.

7. Разработана нормативная документация для выработки сливочного масла с селеном и в производственных условиях доказана целесообразность и эффективность данного способа продления сроков хранения масла.

- 16 -

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Сиваков В.М. Повышение лечебно-профилактических свойств молочных продуктов за счет использования селена// Сертификация

и управление качеством экосистем на Южном Урале: Тез.докл.Российской науч.-техн.конф.- Оренбург, 1997.- С.29.

2. Остроумов Л.А., Сиваков В.М. Корректировка микроэлементного состава молока и молочных продуктов // Сертификация и управление качеством экосистем на Южном Урале: Тез.докл.Российской науч.-техн.конф.- Оренбург, 1997.- С.28.

3. Остроумов Л.А., Вождаева Л.И., Кропотов С.А., Сиваков В.М. Молочные'продукты с лечебно-профилактическими свойствами // Экология человека: пищевые технологии и продукты на пороге XXI века: тез.докл.пятого мекд.симпозиума.- М., 1997.- С.

4. Остроумова Т.А., Кропотов С.А., Сиваков В.М. Основные принципы создания комбинированных молочных продуктов// Образование в условиях реформ: опыт, проблемы, научные исследования: тез.докл. Российской науч.-практ.конф.- Кемерово, 1997.- С.6.

5. Сиваков В.М. Основные направления обогащения молочных продуктов селеном// Образование в условиях реформ: опыт, проблемы, научные исследования: тез.докл.Российской науч.-практ.конф.- Кемерово, 1997.- С.49.

6. Кропотов С.А., Сиваков В.М. Основные направления совершенствования ассортимента и улучшения качества молочных продуктов// Образование в условиях реформ: опыт, проблемы, научные исследования: тез.докл.Российской науч.-практ.конф.- Кемерово, 1997.-С.5.

7. Сиваков В.М. Влияние селеновых препаратов на окислительные процессы в сливочном масле// Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности: Межд.науч.техн.конф.- Воронеж, 1997.- С.124.

8. Сиваков В.М. Содержание селена в молоке и молочных продуктах// Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности: Межд.науч.-техн.конф.-Воронеж, 1997.- С. 119.

9. Сиваков В.М. Содержание микроэлементов в молоке// Проблемы рационального питания: Тез.научных работ.- Кемерово, 1997.-С.46-47.

10. Сиваков В.М. Влияние селена на изменения вкуса и запаха масла в процессе хранения// Проблемы рационального питания: Тез. научных работ.- Кемерово, 1957.- С.51-52.

- 17 -

11. Сиваков В.М. Влияние влажности масла на изменения его свойств при хранении// Проблемы рационального питания: Тез.научных работ, 1997.- С.52-53.

12. Сиваков В.М. Влияние селена на перекисное окисление масла при хранении// Проблемы рационального питания: Тез.научных работ.-Кемерово, 1997.- С.54-55.

КЕМЕРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На правах рукописи

СИВАКОВ ВАСИЛИЙ МИХАЙЛОВИЧ

НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА СЛИВОЧНОГО МАСЛА С СЕЛЕНОМ

Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных и рыбных продуктов

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

1

Научный руководитель:

Заслуженный деятель науки и техники РФ, академик МАХ, член-корреспондент РИА, доктор технических наук, профессор Остроумов Л.А.

Кемерово 1997

- 2 -

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

Введение ..................................................................................4

1. Обзор литературы .................................7

1.1. Использование микроэлементов при выработке молочных продуктов ...................................7

1.1.1. Роль микроэлементов в биологических процессах .................................................................7

1.1.2. Влияние микроэлементов на физиолого-биохимические свойства микрофлоры, используемой в производстве молочных продуктов ..................................................................13

1.1.3. Содержание микроэлементов в моЛоке............17

1.1.4. Использование микроэлементов при выработке молочных продуктов ....................................25

1.2. Заключение по обзору литературы, обоснование, цель и задачи собственных исследований ............................................................................36

2. Методология выполнения работы ..................................43

2.1. Схема проведения исследований ---------------------43

2.2. Методы исследований ...........................46

3. Результаты исследований и их анализ ......................52

3.1. Исследование молока и молочных продуктов

на содержание селена ..........................................52

3.1.1. Изучение содержания селена в молоке..........52

3.1.2. Исследование распределения селена между фракциями молока ..............................................58

3.2. Влияние селена на состав и свойства масла

в процессе хранения ............................................62

3.2.1. Изменение состава и свойств масла при

использовании различных количеств селена.. 62

Стр.

3.2.2. Влияние температурных режимов хранения

на состав и свойства масла........................68

3.2.3. Влияние влажности масла на изменения его свойств при хранении ................... 73

3.3. Исследование изменений свойств масла с селеном в процессе хранения ................ 77

3.3.1. Зависимость вкуса и запаха различных видов масла от условий хранения .......... 80

3.3.2. Влияние условий хранения различных видов масла на содержание в них свободных летучих жирных кислот ..................... 85

3.3.3. Влияние условий хранения различных видов масла на кислотное число жира ...... 89

3.3.4. Влияние условий хранения различных видов масла на величину перекисного числа молочного жира ................................................91

3.4. Роль селена в хранении масла ........................97

3.5. Практическая реализация результатов исследований .............................. 103

3.5.1. Разработка нормативной документации для выработки сливочного масла с селеном... 103

3.5.2. Производственная выработка масла с селеном ................................. 106

3.5.3. Экономическая эффективность выработки

масла с селеном ....................... 110

Выводы ....................................... 111

Список литературы ............................ 113

Приложения .................................... 128

_ 4 -ВВЕДЕНИЕ

В последние годы в мире резко возросли исследования по созданию различных видов комбинированных пищевых продуктов. Главная их цель заключается в получении продуктов с регулируемым составом, в его корректировке по одному или нескольким нутриентам, обогащении продуктов различными биологически активными веществами, а также создании продуктов целевого назначения для определенных групп и категорий населения.

Большие перспективы в этом отношении имеются в молочной промышленности.

Теоретические основы получения комбинированных молочных продуктов разработаны Н.Н.Липатовым, И.А.Роговым, Н.Н.Липатовым (мл), В.Н.Голубевым, Н.П.Захаровой, Ф.А.Вышемирским, В.М.Позняковским, П.Ф.Крашенининым и многими другими отечественными и зарубежными исследователями.

Из биологически активных веществ в производстве молочных продуктов используют различные витаминные добавки, пектины, микроэлементы и другие вещества, что усиливает лечебно-профилактические свойства готового продукта.

Большое внимание уделяется корректировке микроэлементного состава молока и молочных продуктов.

Первые исследования в этом направлении проведены З.Х.Диланя-ном, Р.В.Саакяном, которые , регулируя микроэлементный состав исходного молока путем внесения в него определенного количества необходимых солей, развили концепцию по управлению процессом созревания и качеством сычужных сыров.

Множество исследований посвящено изучению проблемы наличия в молоке и молочных продуктов тяжелых металлов. Это связано с

резко отрицательным действием этих элементов на состояние здоровья человека. Указывается на необходимость организации четкого контроля за содержанием тяжелых металлов в пище.

Из других микроэлементов привлекают, элементы, относящиеся к жизненно важным и биологически активным. Это йод, селен и другие, недостаточное количество которых в организме'наносит ему определенный вред.

Особое внимание заслуживает селен. Его низкий уровень в организме способствует возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, заболеваний крови, приводит к эндемическому зобу и другим заболеваниям, а также к преждевременному старению организма.

В Российской Федерации осуществляется реализация международного проекта "Селен": "Оценка обеспеченности селеном детского и взрослого населения различных регионов России и Финляндии и разработка системы применения препаратов селена для профилактики селеновой недостаточности и повышения резистентности населения к неблагоприятным факторам окружающей среды". Проект "Селен" предусматривает проведение широкомасштабной селенизации населения регионов России путем создания специализированных продуктов, либо непосредственного применения препаратов селена.

В системе реализации указанного проекта выполнена настоящая работа.

Установлен селеновый дефицит в рационых питания населения Сибири и, в частности, Кемеровской области и разработан молочный продукт, обогащенный селеном.

Таким продуктом явилось сливочное масло.

Одновременно с гигиеническим положительным эффектом, включение селена в сливочное масло улучшило его потребительские свойства

за счет продления сроков хранения продукта без ухудшения качества.

В работе подробно изучено влияние режимов хранения на состав и свойства сливочного масла с селеном.

Считаем данную работу начальным этапом по селенизации молочных продуктов. В дальнейшем ассортимент молочной продукции с селеном будет продолжен.

Авторы благодарят проректора по научной работе Кемеровской государственной медицинской академии, 'заведующего кафедрой общей гигиены, доктора медицинских наук, профессора Громова К.Г. за оказанную консультационную и методическую помощь при выполнении работы.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ВЫРАБОТКЕ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

1.1.1. Роль микроэлементов в биологических процессах

Все минеральные вещества, входящие в состав пищевых продуктов, подразделяются на макро- и микроэлементы. Макроэлементы содержатся в молоке в относительно больших количествах (от 10 до 150 мг/кг). Микроэлементы содержатся в количествах, измеряемых микрограммами (96).

В.М.Позняковский указывает, что микроэлементы делятся на незаменимые компоненты пищи (медь, цинк, марганец, кобальт, хром, никель, олово, ванадий, йод, фтор, селен), токсические микроэлементы (ртуть, свинец, кадмий, мышьяк) и нейтральные, не оказывающие выраженных физиологических или токсических воздействий на организм (бор, литий, алюминий, серебро, рубидий, барий) (73). Автор отмечает, что данная классификация может быть пересмотрена и усовершенствована по мере появления новых научных данных о роли микроэлементов в организме.

Установлено, что многие микроэлементы входят в состав ферментов или влияют на их способность участвовать в сложных биохимических процессах. Поэтому наличие определенного количества микроэлементов в продуктах является важным фактором питания.

Например, марганец выступает в роли активатора фосфатаз, а медь ингибирует липазы (102).

Некоторые микроэлементы могут быть катализаторами химических превращений в молоке и молочных продуктах, которые ведут к образованию пороков качества. Подтверждением сказанного являются сведения о самоокислении молочного жира под влиянием микроколичеств ме-

ди (12).

Особенность микроэлементов заключается в том, что обладая огромной активностью и находясь в среде в незначительных количествах, они очень сильно воздействуют на биологические процессы (109). Микроэлементы играют важную роль в жизнедеятельности всех живых существ. Они участвуют в катализе окислительно-восстановительных реакций, влияют на рост и развитие организма, принимают участие в углеводном, белковом и жировом обмене. Недостаточное поступление некоторых микроэлементов в организм ведет к возникновению патологических состояний.

Считается, что значительная часть ферментов содержит в своих активных группах комплексно-связанные микроэлементы, другая же часть их активизируется под влиянием ряда металлов - микроэлементов (30).

Особенно велика роль микроэлементов в металлоферментах. В истинных металлоферментах металл, являясь составной частью собственно фермента, прочно связан либо с некоторыми группами в белке, либо с какой-то небелковой группой. В других случаях необходимо добавлять ионы некоторых металлов для того, чтобы активизировать фермент (30). Иногда микроэлемент-активатор может соединяться не с ферментом, а с субстратом. Большой специфичностью по отношению к субстрату отличаются ферменты, связь металла которых с небелковой группой или с ферментом белка очень прочная. Функция металла в этих ферментах состоит в переносе электронов внутри системы на том, или ином участке окислительной цепи. Окислительно-восстановительные превращения субстрата обычно во всех случаях сопровождаются изменением валентности металла фермента (91).

В настоящее время установлено, что ряд пептидаз, содержит

атомы металла или же нуждаются в их присутствии. В противном случае эти ферменты не активны (91).

Например, карбоксипептидаза содержит цинк, глицил-глицин-депептидаза нуждаются в кобальте, лейцинаминопептидаза должна содержать марганец или магний, рибофлавинкиназа - цинк, марганец, магний, триметафосфатаза - кобальт, железо, марганец, малатдегид-рогеназа - медь, кобальт, цинк, никель, марганец и т.д. (2, 30, 91, 109, 113).

Фундаментальный труд по ферментам опубликован М.Диксон и Э.Уебб (30). Обобщая литературные данные и результаты собственных исследований, эти авторы следующим образом объясняют механизм активации ферментов металлами - микроэлементами:

- металл является необходимым компонентом активного центра фермента;

- металл функционирует как связующий мостик между ферментом и субстратом, находясь в соединении с ним, удерживая субстрат около активного центра фермента;

- металл может изменять константы равновесия ферментативной реакции в благоприятную сторону, давая возможность ее протеканию;

- активизация ферментной реакции возможна при изменении поверхностного заряда белковой части молекулы фермента;

- ионы металла, связывая в комплекс или осаждая присутствующий в ферментном препарате ингибитор, активизируют реакцию.

Для подтверждения сказанного рассмотрим более подробно роль в биологических процессах некоторых отдельных микроэлементов.

Многообразные функции в организме выполняет медь (43, 109). Она участвует в образовании ряда гормонов, активизирует окисли-

тельно-восстановительные процессы, способствует усвоению организмом кальция и фосфора.

Шизненно важным микроэлементом является кобальт. Он входит в состав витамина В^, ускоряет процесс образования эритроцитов, ускоряет синтез гемоглобина, повышает усвоение организмом железа.

В биологических системах велико значение цинка (30, 109). Он оказывает влияние на азотистый обмен в клетках, регулирует в них уровень окислительно-восстановительного потенциала, принимает участие в дыхании клеток, а также необходим для синтеза триптофана.

Известна важная роль в организме марганца (30). Он необходим для синтеза витамина С, принимает участие в синтезе нуклеиновых кислот и обусловливает их активность, активизирует реакции цикла карбоновых кислот.

Незаменимым компонентом гормона щитовидной железы является йод (73). Он влияет на процесс обмена веществ, рост и развитие организма, его устойчивость к неблагоприятным условиям окружающей среды.

Важным критерием для ряда микроэлементов (цинк, медь и другие) является их количество. В определенных дозах они положительно сказываются на состоянии организма. Однако повышенное их количество может привести к ухудшению различных функций организма и даже вызвать его отравление.

Группу микроэлементов, оказывающую вредное влияние на организм человека, принято рассматривать как токсичные микроэлементы (17).

В соответствии с документом "Медико-биологические требования и санитарные нормы качества продовольственного сырья и пищевых

продуктов", разработанным Министерством здравоохранения, выделены следующие токсичные микроэлементы:

- медь, железо, цинк, характеризующиеся многообразием путей попадания в продукты;

- свинец, кадмий, ртуть, мышьяк, отличающиеся высокой токсичностью;

- олово, загрязняющее продукты, расфасованные в жестяную тару неудовлетворительного качества и длительно хранившиеся (58).

Токсичные микроэлементы объединяют единым названием "тяжелые металлы".

Ряд токсичных элементов (кадмий, алюминий, свинец, ртуть) попадают в продукты из окружающей среды (123, 130, 131). Особый интерес к этим элементам усилился в связи с увеличивающимся загрязнением окружающей среды.

Свинец и кадмий являются кумулятивными ядами. Токсичность свинца проявляется в подавлении синтеза гемоглобина, а также в действии на нервную систему. Более 90 % поглощенного свинца аккумулируется в костной ткани.

Одним из самых опасных загрязнителей пищи считается кадмий. Токсичный эффект кадмия определяется его биохимическими свойствами. Кадмий действует на сульфгидрильные группы незаменимых ферментов, присоединяется к фосфолипидам и нуклеиновой кислоте.

Учитывая опасность токсичных элементов для здоровья человека, установлены предельно-допустимые концентрации (ПДК) их присутствия в пищевых продуктах.

Значения ПДК токсичных элементов для молока и молочных продуктов приведены в таблице 1.1 (58).

Для определения содержания токсичных элементов в сырье и

Таблица 1.1

Предельно-допустимые концентрации токсичных элементов для молока

и молочных продуктов

Продукт

Предельно-допустимые концентрации токсичных элементов в молоке и молочных продуктах России, мг/кг _

свинца кадмия мышьяка ртути меди цинка железа олова

Молоко сырье и питьевое, кисломолочные продукты 0,1 (0,05) 0,03 (0,02) 0,05 0,005 1,0 5,0 - -

Молоко сухое (в пересчете на восстановленное молоко) 0,1 (0,05) 0,03 0,05 0,005 1,0 5,0

Молоко сгущенное, консервированное 0,3 0,1 0,15 0,015 3,0 15,0 - 200

Сыр, творог 0,3 0,2 0,2 0,02 4,0 50,0 - -

Масло сливочное 0,1 0,03 0,1 0,03 • 0,5 5,0 5,0 -

Казеин 0,3 0,2 - - 4,0 50,0 - -

го

I

Примечание: Данные в скобках приведены для детских молочных продуктов

пищевых продуктах разработаны официальные методы, включенные в государственные стандарты (95).

ВНИМИ разработал систему экологического мониторинга молочных продуктов, то есть управления качеством пищевых продуктов с целью обеспечения производства продукции , не содержащей токсичных веществ, попадающих из окружающей среды (17).

Система экологического мониторинга рассматривает качество конечного продукта как суммарный показатель, на который влияет каждая стадия производства. Последние разделяются на следующие стадии: почва, вода, воздух - растения (корма) - животное - животноводческая продукция (молоко) - пищевой продукт.

Таким образом, микроэлементы, находясь в микроскопических количествах, оказывают существенное влияние на направленность и интенсивность биологических процессов. Каждый из них оказывает специфическое действие. Поэтому регулирование микроэлементного состава пищевых продуктов является одним из направлений управления их качеством. Присутствие в продуктах отдельных элементов, относящихся к тяжелым металлам, не желательно.

1.1.2. Влияние микроэлементов на физиолого-биохимические свойства микрофлоры, используемой в производстве молочных продуктов

В производстве молочных продуктов широко используют молочнокислую микрофлору. При выработке отдельных видов продукции используют пропионовокислые бактерии, дрожжи, отдельные виды плесеней и другие (32, 45, 47, 77, 98, 103).

С применением молочнокислых бактерий вырабатывают кисломолочные напитки, творог, сметану, сыры, кислосливочное масло и неко-

торые другие молочные продукты.

Из всех представи