автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.07, диссертация на тему:Новые функциональные напитки широкого потребительского спроса с использованием животного побочного и растительного сырья

005005223

/

Морковкина Ирина Александровна

НОВЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ НАПИТКИ ШИРОКОГО ПОТРЕБИТЕЛЬСКОГО СПРОСА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЖИВОТНОГО ПОБОЧНОГО И РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

05.18.07 — Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 8 ДЕК 2011

Воронеж-2011

005005223

Работа выполнена на кафедре пищевой биотехнологии и переработки животного и рыбного сырья ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Антипова Людмила Васильевна (ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет

инженерных технологий») доктор технических наук, профессор Голубева Любовь Владимировна (ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет

инженерных технологий») кандидат технических наук, доцент Курчаева Елена Евгеньевна (ФГОУ ВПО Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I) ФГБОУ ВПО «Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс» (г. Орел)

Защита состоится «30» декабря 2011 года в 13 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 212.035.04 при ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» по адресу: 394036, г. Воронеж, проспект Революции, 19, ауд. 035.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах), заверенные гербовой печатью учреждения, просим присылать в адрес совета академии.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «ВГУИТ».

Автореферат размещен в сети Интернет на официальном сайте Министерства образования и науки Российской Федерации referat_vak@mon.gov.ru и на официальном сайте ВГУИТ http://www.vgta.vm.ru «29» ноября 2011 г.

Автореферат разослан «29» ноября 2011 г.

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций

Голубева Л.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

В соответствии с приоритетами развития в области переработки сырья и продуктов животного происхождения, обозначенными правительством РФ, намечены мероприятия по улучшению структуры питания с одновременным обеспечением безопасности пищевых продуктов.

Один из реальных и эффективных подходов в этом направлении состоит в создания функциональных напитков. Перспективным сырьем для достижения поставленной цели служит вторичное сырье животного и растительного происхождения, которое используется зачастую не полно и не рационально.

Поиск природных биологически активных соединений, способных повысить устойчивость организма к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды, поддерживающих и корректирующих здоровье, остается актуальной задачей. Актуальность этого направления связана с:

- проблемой использования побочного сырья мясной и молочной промышленности, значительную долю которых составляет плазма крови сельскохозяйственных животных и молочная сыворотка и решение экологических проблем отраслей АПК;

- необходимостью и реальной возможностью создания технологий композитов заданной функциональности, доступных для реализации в условиях действующих предприятий перерабатывающей промышленности;

- распространением новых видов продуктов, материалов и средств для профилактики здоровья населения, обеспечением ими в производстве и общественном питании различных детерминированных групп потребителей на территории регионов Российской Федерации, увеличение объемов отечественного производства продуктов здорового питания.

В России весомый вклад в создание функциональных продуктов и напитков, а также биологически активных ингредиентов, композитов внесли ученые - JI.B. Антипова, Н.Б. Гаврилова, J1.B. Голубева, Н.И. Дунченко, JI.A. Забодолова, Н.П. Захарова, Е.И. Мельникова, Л.А. Остроумов, A.A. Покровский, К.К. Полянский, H.A. Тихомирова, А.Г. Храмцов, Б.А. Шендеров, Р. Т. Маршалл и др.

Диссертационная работа выполнена б рамках госбюджетной НИР кафедры пищевой биотехнологии и переработки животного и рыбного сырья ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» «Теория и практика производства биологически полноценных, комбинированных, аналоговых и функциональных продуктов питания на основе рационального использования сельскохозяйственных ресурсов с привлечением методов биотехнологии» (2006-2010 № 012.006.037.63).

Цель работы состоит в обосновании выбора сырьевых источников, создании новой группы функциональных напитков для детерминированных групп населения на основе комбинации сырья животного и растительного происхождения на принципах пищевой комбинаторики и ресурсоснабжения.

В достижении поставленной цели решались следующие основные задачи:

- обоснование выбора группового ассортимента функциональных напитков;

- оптимизация условий экстрагирования растительных компонентов с применением жидких побочных продуктов, переработка животноводческого сырья, получение биологически ценных экстрактов;

- оценка функционально-технологических свойств комбинированных основ применительно к технологии взбитых и сквашенных напитков;

- оценка пищевой и биологической ценности натуральных основ для производства напитков;

- разработка рекомендаций по применению основ в составе оригинальных рецептурно-компонентных решений широкого потребительского спроса;

- разработка технологии и оценка качества напитков с применением комбинированных основ заданного химического состава;

- опытно-промышленная апробация технических решений и расчет экономической эффективности производства.

Научная новизна.

Обоснован выбор объектов животного побочного и растительного происхождения для получения экстрактов.

Изучен характер и закономерности извлечения сухих веществ растительных компонентов гидролизованной плазмой крови сельскохозяйственных животных и молочной сывороткой. Обоснованы функционально-технологические свойства полученных сухих и жидких основ.

С применением программного обеспечения (Generic 2.0) обоснованы оптимальные рецептуры и технологии применения основ при получении коктейлей, сухих быстрорастворимых и сквашенных напитков.

Обоснованы условия и параметры получения функциональных напитков в технологии комбинированных белоксодержащих напитков широкого потребительского спроса.

Исследованы ароматические особенности функциональных напитков. Полученные напитки обладают высокой биологической ценностью и потребительскими качествами.

Практическая значимость. В качестве источников животного происхождения рекомендованы гндролизованная плазма крови сельскохозяйственных животных и молочная сыворотка, в качестве растительных - мята перечная, каркаде, нут и чечевица.

Определены параметры экстрагирования сухих веществ растительных компонентов гидролизованной плазмой крови сельскохозяйственных животных и молочной сывороткой. Получены сухие и жидкие основы с высоким уровнем функционально-технологических свойств.

Доказана экономическая целесообразность и социальная значимость разработок: научно-обоснованных рецептур сбалансированных по аминокислотному, а также имеющих высокое качество - коктейлей, сухих быстрорастворимых и сквашенных напитков с использованием комбинированных растительных экстрактов.

Напитки можно отнести к функциональными напиткам и рекомендовать для поддержания здоровья детерминированных групп населения, таких как беременных женщин и кормящих матерей, спортсменов, детей, послеоперационных больных, людей с заболеваниями желудочно-кишечного тракта и нарушением кишечной микрофлоры, а также страдающих сахарным диабетом.

На новые виды напитков разработаны проекты технической документации, в частности ТУ 9185-001-29240564-2009 «Напитки безалкогольные белоксодержащие лечебно-профилактического назначения», ТУ 9223-025-02068108-2009 «Напитки функциональные сквашенные», ТУ 9185-001-02068108-2009 «Сухие основы для производства напитков с высоким содержанием белка».

Перспективность разработок обусловлена возможностью быстрой реализации благодаря востребованности объектов разработки на рынке пищевых продуктов и заинтересованности потребителей в

разнообразных функциональных напитках. Конкурентоспособность разработок обусловлена их актуальностью, научной обоснованностью, технологической и экономической целесообразностью.

Основные положения, выносимые на защиту.

- жидкие побочные ресурсы животного происхождения отраслей перерабатывающей промышленности, как перспективные сырьевые источники;

- гидролизованная плазма крови сельскохозяйственных животных и молочная сыворотка, как экстрагенты, при обработке растительного сырья;

- комбинированные основы с высоким уровнем функционально-технологических свойств, как новые источники биологически активных веществ;

- новые рецептуры напитков функционального назначения.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены в период 2005-2011 г. на ежегодных отчетных научных конференциях Воронежской государственной технологической академии; международных и всероссийских научно-технических и научно-практических конференциях: «Перспективы производства продуктов питания нового поколения» (Омск, 2005), «Пищевая и морская биотехнология: проблемы и перспективы» (Светлогорск, 2008); «Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство» (Воронеж, 2008); «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2009) «Обеспечение продовольственной безопасности России через наукоемкие технологии переработки мясного сырья» (Москва, 2009г); «Инновационные технологии и оборудование для пшцевой промышленности» (Воронеж, 2009г); «Современные технологии продуктов питания: теория и практика производства» (Омск, 2010); «Биотехнология: экология крупных городов» (Москва, 2010); «Биотехнология XXI века» (Астана, 2011). Разработки экспонировались на выставках и награждены дипломами.

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликована 17 работ, в том числе 3 в журналах, рекомендованных ВАК РФ,

Структура и объем работы. Диссертационная работа включает введение, пята глав, четыре из которых посвящены экспериментальной части, выводы, список использованных источников и приложения. Работа содержит 187 страниц машинописного текста, в том числе 52

страниц приложений, 33 таблиц, 31 рисунков. Библиография состоит из 141 наименования, з том числе 10 иностранных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность темы и определена цель и основные задачи исследований.

Глада I. Обзоо литературы. Проведен аналитический обзор патентной и научно-технической литературы, касающейся продуктов питания и проблем здоровья. Проанализированы информационные сведения о химическом составе, пищевой и биологической ценности пищевого сырья и продуктов, в том числе напитков, на основе катуратьного сырья. Дан критический анализ существующих подходов и способов отечественного и зарубежного производства функциональных нагоггков.

Обобщены результаты применения методов биотехнологии в разработке белковых и углеводных основ из нетрадиционных природных источников для производства функциональных напитков. В результате сформулированы преимущества означенного направления, доказана очевидность необходимости широкой реализации в производстве.

Глава II. Экспериментальная часть, объекты и методы исследований. В соответствии с целью и задачами работы объектами исследования служили: побочное сырье молочной и мясной промышленностей (молочная сыворотка ТУ 9229-110-04610209-2002; плазма крови крупного рогатого скота, полученная в условиях ОАО «Комбинат мясной Воронежский» ТУ 10.02.01.174-93); молоко коровье пастеризованное (ТУ 9222-150-00419785-04); мята перечная (ГОСТ 23768); народе (ТУ 9198-001-53892582); фруктоза (ТУ 9111-00158706213); аскорбиновая кислота, разрешённая к применению Роспотребнадзором МЗ РФ; чечевица (ГОСТ 10418-88); нут (ГОСТ 875876); закваски, полученные в лабораторных условиях на основе чистых штаммов молочнокислых бактерий: ЬасйЬайегшт Ви^апсш, приготовленные в соответствии с требованиями «Инструкции по приготовлению и применению заквасок для приготовления кисломолочных продуктов на предприятиях молочной промышленности» (ТУ 9229-369-0049785-04).

Экспериментальные исследования проводили на базах: НИЛ кафедр Пищевой биотехнологии и переработки животного и рыбного сырья, Физической и аналитической химии, Технологии хлебопекарного макаронного и кондитерского производства Воронежского государственного университета инженерных технологий. Опытно-производственную и опытно-

лабораторную апробацию проводили в условиях лаборатории и производства ОАО «Молочный комбинат «Воронежский».

Анализ физико-химического состава исследуемых объектов в лабораторных и производственных условиях проводили в соответствии с действующей нормативной документацией: Органолептические показатели напитков определяли по ГОСТ 28188; изучение аромата проводилось на анализаторе запахов «МАГ-8» с методологией «электронный нос» (производство ООО «Сенсорные технологии», Воронеж); определение активной кислотности продукта проводили потенциометрическим методом рН-метре; прозрачности - ГОСТ 8756.11; сухих веществ рефрактометрическим методом. Анализ химического и биохимического состава: содержание белков - методом Лоури; фракционный состав белков - экстрагированием водо-, соле- и щелочерастворимых белковых фракций; массовую долю белков - по Къельдалю; аминокислотный состав и содержание аминокислот -методом ионообменной хроматографии на автоматическом анализаторе марки ААА-881 (Чехия); углеводов - методом Бертрана; массовую долю общих Сахаров - по Поченку; содержание глюкозы - методом Вильштеттера и Шудля; массовую долю золы - по ГОСТ 26226-84; минеральный состав - на атомноадсорбционном спектрофотометре С-115М1; плотность - спектрофотометрическим методом; массовую долю витамина С - по ГОСТ 30627.2; суммарное содержание каротиноидов -по ГОСТ 6604; индекс растворимости - по ГОСТ 30305.4; массовую долю влаги - по ГОСТ 30305.1. Микробиологические показатели: микробиальную обсемененность - по общему числу клеток. Специальные методы исследований: определение угла естественного откоса - по Э.Э. Кольмана-Иванова и К.А. Салазкина, пенообразующую способность - методом перемешивания, дисперсность пены - методом микрофотографирования; степень атакуемости белков в исследуемом продукте оценивали по нарастанию продуктов гидролиза в результате ферментативного переваривания; определение биологической ценности сырья и напитков производили расчетными методами; определение безвредности и биологической активности - на тест культуре Рагатесшт саиёаШт, при проектировании и оптимизации рецептурно-компонентного состава разработанных продуктов использовали программу «Сепепс2.0» (КубГТУ).

Мята перечная - травянистое растение семейства губоцветных (ЬаЫагае). Листья мяты перечной содержат эфирное масло (2,5-4,5 %), состоящее из ментола и его эфиров, главным образом эфиров

изовалериановой и уксусной кислот, а также аскорбиновую кислоту, рутин, каротин (до 40 мг %), гесперидин, флавоноиды, бетаин, тритерпеновые соединения, урсоловую (около 0,3 %) и олеаноловую (около 0,12 %) кислоты. В листьях мяты содержатся органические кислоты, дубильные вещестза, флавснады, каротин, бетаин, гесперидин, микроэлементы (медь, марганец, стронций и др.). Мята перечная обладает успокаивающими, спазмолитическими, желчегонными, антисептическими и болеутоляющими свойствами, а также оказывают рефлекторное действие.

Каркаде - род растений семейства мальвовых. Каркаде содержит гемицеллюлозу (1г/100г), пектиновые вещества (2,5 г/100г), антоцианы (15-25 мг%), органические кислоты (мг%: гибискусовая - 25,2, аскорбиновая - 20,3, яблочная - 6,7, винная - 0,3). Антоцианы, обладают ярко выраженной Р-витаминной активностью, они укрепляют стенки кровеносных сосудов, регулируют их проницаемость и кровяное давление, обладает спазмолитическим и мочегонным действием.

Нут - многолетних травянистых растений семейства бобовых. БАВ нута содержат, %: белки - 29,7 - 32,3; углеводы - 50,1; витамины мг/100г: (3-каротин - 0,09; Вг 0,08; минеральные вещества, мг/100г: Ж - 72; К - 986; Са -193; Мд -126; Р - 444. Биологичес1сая ценность (БЦ) 82,7%.

Чечевица - растение семейства бобовых. БАВ чечевицы содержат, %: белки - 21,3 - 32,0; углеводы - 46,4; витамины мг/100г: р-каротин -0,03; В) - 0,50; В2 - 0,21; минеральные Бещества, мг/100г: N3 - 55; К -672; Са - 83; М§ - 80; Р - 390. БЦ чечевицы 89,0%. Фракционный состав белков нута и чечевицы преимущественно представлен водорастворимой фракцией 50-51 и 52 - 55, соответственно (к сумме всего извлеченного азота, %). Углеводы нута и чечевицы, в основном представлены полисахаридами.

Порядок проведения экспериментов, объекты и методы исследований представлены на рисунке 1.

Глава III. Получение жидких комбинированных основ для функциональных напитков

Для получения комбинированных экстрактов на основе плазмы крови сельскохозяйственных животных использовали мяту перечную, каркаде, нут и чечевицу. Для получения экстрактоз растительное сырье и ПК сельскохозяйственных животных использовали в соотношение 1:15.

Рисунок 1 - Схема экспериментальных исследований

10

Опытным путем установлено, что технологическую обработку растительного сырья следует сесга при следующих режимах: температура -70 "С; время получения экстракта - 40 мин (для каркаде), 2ч- (мяты перечной), а нута и чечевицы вели в соответствии с известными данными.

Для экстрагирования использовали растительное сырье, измельченное до частиц пластинчатой формы с характерными размерами 13 мм. Экстрагирование проводили в диапазоне температур 60 - 70 °С. Установлено, что нагревание щцролизата до более высоких температур приводит к денатурации белков. Наибольший процент извлечения сухих веществ достигается при экспозиции 120 минут.

Максимальная массовая доля экстрактивных веществ в ПК при данных условиях составляет 4,5 %, что в 15 раз больше, чем количество веществ, извлеченных водой. Увеличение температуры экстрагирования на 10°С приводит к увеличению концентрации сухих веществ. Массовая доля сухих веществ при 70 "С, в зависимости от Бремени выдержки для вода варьирует от 0,1 до 0,8%, тогда как для плазмы крови, выступающей в качестве экстрагента, колеблется от 1,8 до 6,9 %. Массовая доля сухих веществ составила в экстракте нута -12,5%, чечевицы - 11%, что превышает уровень содержания экстрагированных веществ при температурах 50-55 С соответственно на 12%, 5%.

На основании полученных экспериментальных данных для приготовления оригинальных комбинированных экстрактов с использованием выбранного растительного сырья установлены следующие режимы и условия экстрагирования: с использованием гидролизованной ПК сельскохозяйственных животных время выдержки - 2 часа, температура экстрагирования - 70 °С (для мяты перечной и каркаде), время выдержки -1ч 40 мин при температуре 60-65°С (для нута и чечевицы); при экстракции молочной сывороткой время выдержки - 1ч при температуре 60-65°С при трехкратном настаивании растительного сырья.

Полученные экстракты имеют выраженный запах применяемых растительных компонентов, содержат от 6 до 20 % белка, обеспечивают потребительскую привлекательность. Вкусовые характеристики комбинированных экстрактов корректированы путем внесения дополнительных ингредиентов, способствующих улучшению вкуса.

Глава IV. Исследование функционально-технологических

свойств сухих и жидких основ

Для изучения возможности использования гидролизованной ПК сельскохозяйственных животных в качестве основы для взбитых протеиновых коктейлей была исследована ее пенообразующая

способность, стойкость полученной пены, рассчитан показатель кратности пены. Все опыты проводились при температуре сырья 4-6 °С. Пенсобразующая способность плазмы крови повышается с увеличением продолжительности взбивания, достигает 460 см3 после 300 секунд перемешивания. Время разрушения половины объема пены плазмы крови сельскохозяйственных животных (200 см3) происходит через 40 минут.

Практический интерес представляет и дисперсный состав пен, поскольку от него зависит качество продукта и экономические затраты на проведение тех или иных технологических приемов. Микроструктура иены полученных экстрактов представлены на рисунке 2.

а б) в)

Рисунок 2 - Микроструктуры пены экстрактов чечевицы (а), каркаде (б) и контрольного образца (в) при Ув. >-200

Полученная пена более однородна и устойчива в сравнении с ПК сельскохозяйственных животных.

Разработана сухая основа для приготовления коктейлей и сухих быстрорастворимых напитков. По содержанию основных химических компонентов (табл. 1), можно заключить, чго сухую основу можно отнести к белковым продуктам, так как содержание белка в нем составляет 47,4%.

Табл. 1 - Физико-химические показатели сухой белковой основы

Наименование показателя Сухая основа

Растворимость, %, не менее 97

Массовая доля сухих веществ, %, ке менее 86,3

Массовая доля белка, %, не менее 47,4

Массовая доля углеводов, %, не менее 37,3

Кислотность, °Т, не более 21

Массовая доля витамина С, мг/100 г, не менее 1800

Массовая доля витамина В], мг/100 г, не менее 6,65

Массовая доля витамина В2, мг/ЮОг, не менее 2,79

Массовая доля Са, мг/100 г, не менее 6,98

Массовая доля М£, мг/100 г, не менее 0,86

Массовая доля Р, мг/100 г, не менее 0,047

Массовая доля Ре, мг/100 г, не менее 0,01

Также было целесообразно исследовать влияние, оказываемое компонентами, извлеченными из растительного сырья, на пенообразующую способность. Оценка пенообразующей способности экстрактов оценивалась по кратности полученной пены и её стойкости.

Пенообраэующая способность эксграктов повышается с увеличением продолжительности взбивания (рис. 3), максимальный объем пены ПК сельскохозяйственных животных составил 450 см, экстракта чечевицы - 440 см3, экстракта каркаде -450 см3, в экстракте нута ценообразования не происходит, т.к. липиды являются сильными пеногасителями. Экстракт нута может быть рекомендован к использованию в качестве белкового обогатителя в технологиях напитков, не требующих взбивания. Разрушение пены ПК сельскохозяйственных животных происходит через 40 минут, тогда как экстракты чечевицы и каркаде сохраняют полученный объем пены до 24ч, исследования показали, что через 48ч хранения в экстрактах отмечено разрушение объема пены на 36,5%.

600 500

1"3 т

11 500 100

| I 100

& О

©

30 60 120 580 249 30« 36«

Время,с

Рисунок 3 - Пекообразующая способность плазмы крови сельскохозяйственных животных и экстрактов чечевицы, каркаде

Для изучения возможности использования молочко-растительных экстрактов для функциональных налитков, они были исследованы на скорость кислотонакопления {рис.4), рост микроорганизмов и образование сгустка. Нарастание кислотности во всех образцах вдет интенсивно, но при этом сгустка не образуется.

Допустимое значение КМАФАнМ для продуктов, аналогичных полученному, лежит в пределах 2,4-103 КОЕ в 1,0 г. Срок хранения разработанной основы не должен превышать 12 недель при 1 = 0-4 °С.

120

100

t-eo

1 ■и jf 60

В- 1-ю

h-

ь»

0

к/

f—; ¡7/ X /

—1

- контрольный образец

- экстракт нута

—а— экстракт каркаде —я— экстракт чечевиды

0 12 3 4 Время сквахшвакия, ч

Рисунок 4 - Динамика нарастания кислотности зо времени в комбинированной смеси с экстрактами нуга, каркаде, чечевицы я контрольного образца при сквашивании

йогуртовой закваской Таким образом, можно заключить, что молочно-растительные экстракты в чистом виде мало пригодны для производства кисломолочных продуктов. На основании оценки органолептических показателей, титруемой кислотности, сухих веществ, массовой доли жира подбиралось оптимальное количество экстракта, добавляемое в молочную сыворотку. Это количество составляет 30% от объема смеси. Как показали исследования, при таком соотношении полученные продукты соответствуют требованиям для напитков из сыворотки.

Глава V. Адаптация рецептур к потреблению детерминированных групп населения

На основании проведенных исследований разработана технология и предложены рецептуры получения принципиально новых коктейля и напитков функционального назначения на основе комбинированных экстрактов.

Технология позволяет получать широкий спектр различных напитков, включающие коктейли, сухие быстрорастворимые и сквашенные с функциональными свойствами. Она является универсальной доя ряда продуктов и основана на получении растительных экстрактов, их высушивании и смешивании рецептурных ингредиентов.

Обшей начальной стадией в процессе предварительной подготовки является экстракция, оптимальные параметры которой приведены в гл. Ш.

Нами был разработан коктейль на основе сухой плазмы крови сельскохозяйственных животных с использованием программного обеспечения Generic 2.0. Графические монограммные аналоги мультипликативной модели сбалансированности аминокислотного состава рецептурных композиций коктейля (а) и смеси сухого быстрорастворимого напитка на основе комбинированного экстракта

чечевицы (б) представлены на рисунке 5. Аналогичные диаграммы были выполнены для смеси сухого быстрорастворимого напитка на основе комбинированных экстрактов нута, каркаде и мяты.

й, -валила, сЬ - лейцина, (13 - изолейщгаа; (14 - лизина; <Ь - метионина + цистика; 4 -фешталанкна + тирозина, (57 - треонина; с!» - триптофан

Рисунок 5 - Диаграмма функции желательности сбалансированности аминокислотного состава коктейля (а) и рецептурной смеси сухого быстрорастворимого напитка на основе комбинированного экстракта чечевицы

Из приведенных данных видно, что наименьшая оценка функции соответствует незаменимой аминокислоте триптофан - 0,76 (чечевица). Этот факт связан с высоким содержанием указанной аминокислоты в животном и растительном сырье, составляющих основу рецептуры, при общей функции желательности для сухих быстрорастворимых напитков на основе экстрактов чечевицы, нута - 0,95, 0,91, а для напитков на основе комбинированных экстрактов каркаде и мяты - 0,68 и 0,71, соответственно. Это доказывает целесообразность использования в качестве основы при разработке рецептурно-компонентных решений сухих быстрорастворимых напитков растительных экстрактов, пользующихся стабильным потребительским спросом.

Таким образом, все смоделированные рецептуры компонентных смесей для продуктов различных ассортиментных групп широкого потребительского спроса сбалансированы по аминокислотному составу.

Основной компонент сухих напитков - сухой комбинированный экстракт чечевицы, нута, мяты или каркаде. Для формирования положительных вкусовых свойств использовали подсластитель (фруктоза). Качество напитков оценивали по органолептическим и физико-химическим показателям (табл. 2).

Табл. 2 - Органолептические и физико-химические показатели напитков

Наименование показателя Напиток

Коктейль Быстрорастворимые с эхетрактами Сквашенные с экстрактами

нута чечевиц ы мяты каркаде нута чечевицы мяты каркаде

Вкус и запах Кисло-сладкий, фруктовый Приятный, кисло-сладкий, с лёгким привкусом и ароматом белка Освеж зющш мятны й Кисло-сладкий приятный вкус с ярко выражзнньш кисломолочным запахом

Ц»ет Цвет характерны а используем ому corv Молочно -белый Внесекн ого наполнит еля Светло ¡елекы й Розовый Светло-бежевый, однородный по всей массе Светло-зеленый Свет ло-фиол етов ый

Структура и консистенция Пенообраз ная Порошкообразная комочки легко раздавливаются Одкородаая Допускается наличие взвесей или осадха

Массовая доля сухих веществ, %, не менее 20,0 86 86 86,0 86,0 20,0 15,0 19,0 86

Белок, %, не менее 6,125 20 19,7 6,80 7,00 4,6 3,9 4,2 8,73

Углеводы, %, не менее 11,0 - - 3,47 6,93 10,2 53 11.2

Кислотность, °Т, не более 25,0 21 21 - 111 108 118 30

Массовая доля аскорбиновой кислоты, иг/100 г, не менее 195,65 2,7 2,1 7,83 23,40 2,12 0,7 1,0 37,2

Массовая дан витамина Вь мг/100 г, не менее 0,79 0,05 0,06 0,36 0,05 ОДЗ 0,41 0,03 0,05

Массовая доля витамина В?, мг/100г, не менее 0,474 0,04 0,06 0,23 0,28 0,326 0,24 0,017 0,06

Массовая доля Са, мг/100 г, не менее 60,698 56,63 80,12 40,67 25,11 32,28 64,03 13,45 63,34

Массовая доля М& мг/100 г, не менее 7,086 73,82 86,41 29,60 34,00 28,75 51,97 32,7 58,45

Массовая доля Р, мг/100 г, не менее 45,0 213,52 276,79 72,18 94,48 48,53 37,64 39,15 187,58

Массовая доля Ре, мг/100 г, не менее 0,031 1,25 2.3 11,17 1,12 0,16 1,6

Суммарные белки полученных напитков можно отнести к полноценным, так как они содержат все незаменимые аминокислоты. По содержанию белка и сбалансированности аминокислотного состава напитки превосходят классические. Атакуемость белков полученных напитков системой ферментов пепсин + трипсин in vitro достигает 92-94%.

Напитки обладают высокой биологической и питательной ценностью: содержание белка составляет 3,9 - 20 г/100 г напитка, углеводов - от 3,47 до 11,2 г/100 г напитка. Также напитки обогащены витаминами С, Вь В2 и минеральными веществами. Аминокислотный скор напитков представлен в таблице 3.

Нанменовалзк показателя Нагоггок

Коктейль Быстрорастворимые с -»трактами СкЕашенные с экстрактами Сюр ФАО/В оз

иута чечевицы мяты каркала -•У™ чечегицы мяты кархаде 0,77

0.6 0,43 0,33 0,56 0,44 0,40 0,22 0,10 0,32 0,72

0.93 0,65 0,56 0,49 0,42 0,40 0,36 0,35 0,77 0,72

0.93 0,71 0,65 0,51 0,42 0,36 0,36 0,36 0,95 0,79

Мстиоюш + 0,43 0,38 0,51 0,36 0,4 0.34 0,16 0,17 0,32 0,6«

0,73 0,68 0,61 0,42 0,41 0,32 0,29 0,29 0,43 0,63

Фекилаланин 0,78 0,65 0,77 0,59 0,60 0,48 0,39 0,35 0,33 0.77

0,88 0,81 0,81 0,52 0,50 0,40 0,34 0,36 0,45 0,87

Мт СКОР 0,43 0,38 0,33 0,36 0,35 0,30 0,16 0,10 0,32 0,63

Мах СКОР 0,93 0,81 0,81 0,60 0,60 0,48 0,39 0,36 0,95 0,87

ДЛЯ оценки С1С1ЮШ1 1шлил№1» —-------г —

над образцами проанализированы особенности геометрии «визуальных отпечатков» максимумов. Установлено, что для напитков характерен близкий качественный и количественный состав РГФ над пробами. Похожесть «визуальных отпечатков» максимумов для анализируемых проб, тем не менее, не позволяет говорить о полной идентичности состава, что объясняется доминирующим влиянием при сорбции добавок, в первую очередь эфирных масел, азотсодержащих соединений каркаде (обогащение кислотами) и чечевицы (обогащение азотсодержащими среднеполярными компонентами). Различаются «визуальные отпечатки» максимумов площадью фигуры, которая зависит от концентрации веществ в равновесной газовой фазе над образцами и формой, которая в большей степени^ определяется соотношением концентраций отдельных групп соединений.

Микробиологические показатели готовых напитков соответствуют критериям безопасности для пищевых продуктов. Изучение биобезопасности и биоактивности напитков на культуре Рагатеаа саисЫллт выявило, что исследуемые образцы в минимальном разведении (1:1000) были индифферентны по отношению к инфузориям. Кроме того, также в минимальном разведении напитки оказывали незначительное стимулирующее воздействие на репродуктивную способность простейших и устойчивость в гипертонической среде. Таким образом, полученные напитки являются безопасными в биологическом отношении.

Оценизая срок хранения напитков на основе комбинированных экстрактов, можно заключить, что они не подлежать хранению без

охлаждения и относятся к разряду особо портящихся и требующих особых условий хранения (охлаждение). Срок хранения разработанных напитков не должен превышать пяти суток для напитка при температуре О - 4 °С.

Микроструктурньш анализ сквашенных напитков (рис. 6) показывает наличие сгустка во всех образцах, но в сквашенном напитке с

Рисунок 6 - Микроструктура сквашенных напитков с экстрактами нута (а), чечевицы (б), мяты перечной (в)

Полученные напитки по набору функционально-биологических показателей может классифицироваться как лечебно-профилактическая и может быть предложена для больных послеоперационного периода, беременных женщин, людей, страдающих различными формами белковой недостаточности, ожирением, спортсменам. Многообразие комбинаций ингредиентов напитков обеспечивает получение композиций различной энергетической ценности, в том числе низкокалорийных, с содержанием углеводов не более 5 % (с экстрактами мяты и каркаде), рекомендуемых для рационов людей с избыточной массой тела, а использование фруктозы (коктейль) позволяет применять их для питания людей страдающих сахарным диабетом.

Преимущества новьгх технологий заключаются в замене части жидкой основы комбинированными экстрактами, повышении пищевой и биологической ценности, снижении калорийности, себестоимости разработанных десертных продуктов в сравнении с традиционно вырабатываемыми, а также в увеличении эффективности использования ресурсов мясной и молочной промышленности.

ВЫВОДЫ

1. Для расширения ассортимента напитков и придания им функциональной направленности целесообразно использован!« животного (ПК сельскохозяйственных животных, молочная сыворотка) и растительного (мята перечная, каркаде, нут, чечевица) сырья в качестве основы.

2. Изучены и установлены условия экстрагирования гидролизованной плазмой крови убойных животных: для экстракта каркаде время экспозиции 40 мин при температуре 70 °С и 2 ч при той же температуре - для получения экстракта мяты перечной; при экстракции молочной сывороткой время выдержки - 1ч при температуре 60-65°С при трехкратном настаивании растительного сырья.

3. Исследованы функционально-технологические свойства нативной и сухой плазмы крови применительно к технологии взбитых напитков: максимальная пенообразующая способность нативной ПК 460см3, время взбивания 240 с при температуре 4-6 °С, кратность пены 4,3, стойкость - 30 мин, пена мелкодисперсная со средним диаметром частиц 46-180мкм; максимальная пенообразующая способность восстановленной плазмой крови сельскохозяйственных животных из сухой - 300 см3, время взбивания 240 с при температуре 4 - 6 "С, кратность пены 2,9, стойкость - 30 мин, пена мелкодисперсная со средним диаметром частиц 53-180 мкм.

4. При помощи программы Generic 2.0 реализованы методологические подходы и принципы сочетания сырьевых ресурсов для получения сбалансированных функциональных напитков с применением сухих и жидких основ на комбинированных экстрактах.

5. Комплексное исследование функционально-технологических свойств разработанных функциональных напитков и коктейля с использованием комбинированных экстрактов позволили обосновать выбор ассортимента. Они имеют сбалансированный химический состав и обогащены биологически активными веществами.

6. Частные технологии апробированы в условиях лаборатории и производства ОАО «Молочный комбинат «Воронежский» (г. Воронеж), а на новые напитки разработаны проекты технической документации (ТУ 9185-001-29240564-2009 «Напитки безалкогольные белоксодержащие лечебно-профилактического назначения», ТУ 9223-025-02068108-2009 «Напитки функциональные сквашенные», ТУ 9185-001-02068108-2009 «Сухие основы для производства напитков с высоким содержанием белка»).

7. Использование растительных культур, вторичного сырья мясной и молочной отраслей, позволяет формировать невысокую себестоимость продуктов при запланированном объеме производства в сравнении с традиционными рецептурными решениями, технологии экономически целесообразны, имеют социальную значимость.

Основные результаты днсюртащш опубликованы в след ующих работах

Публикации в пэдзгашх, рекомевдошишых ВАК РФ

1. Антнпова, JI.B. Использовщше вторичного белкового сырья в производстве функциональных напитков [Текст] / JI. В. Антипова, И. А. Гладкова, M. Е. Успенская // Мясная индустрия. - 2010. - №9. - С. 34 -38. - 0,38 п. л. (лично автором - 0,13 п. л.)

2. Гладкова, И.А. Молочно-растительная основа для напитков функционального назначения [Текст] / И. А. Гладкова, M. Е. Успенская, Л. В. Антипова// Пищевая промышленность. - 2010. - №1. - С. 54 - 56. -0,38 п. л. (лично автором - 0,13 п. л.)

3. Родионова, Н.С. Реологические параметры сокосодержащего комбинированного молочного продукта [Текст] / Н. С. Родионова, И. А. Гладкова // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2005. - №1. - С. 42. - 0,13 п. л. (лично автором - 0,06 п. л.)

Статьи и материалы конференций

4. Антипова, Л.В. Вторичные ресурсы мясной отрасли - основа продуктов здорового питания [Текст] / Л.В. Антипова, М.Е. Успенская, А.С. Пешков, А.Е. Куцова, И.А. Гладкова, C.B. Касперович // Московская международная научно-практическая конференция «Биотехнология: Экология крупных городов» (15-17 марта 2010г.) -М.:ЗАО «Экспобиохимтехнологии», РХТУ им. Д. И. Менделеева. - 2010. -С. 203. - 0,06 п. л. (лично автором - 0,01 п. л.)

5. Антипова, Л.В. Разработка функциональных напитков на основе растительного сырья [Текст] / Л.В. Антипова, И. А. Гладкова, M. Е Успенская, Е. В. Серная // Пищевая и морская биотехнология: проблемы и перспективы: Тезисы 3-й международной научно-практической конференции, посвященной 50-летию пребывания Калининградского технического университета на Калининградской земле (2-3 июля 2008 г., Светлогорск): Светлогорск,- М.: МАКС Пресс, 2008. - С. 13. - 0,06 п. л. (лично автором - 0,02 п. л.)

6. Антипова, Л.В. Совершенствование ассортимента функциональных напитков на основе продуктов переработки вторичного белоксодежащего сырья мясной промышленности / Л.В. Антипова, М.Е. Успенская, ИЛ. Гладкова // Материалы международного научно-практического семинара "Современные технологии продуктов питания: теория и практика производства" (23 апреля 2010 г.), Омск Изд- во ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2010. - С. 36 - 37. - 0,16 п. л. (лично автором - 0,06 п. л.)

7. Гладкова, И.А. Использование плазмы крови для получения растительных экстрактов [Текст] / И.А. Гладкова // Обеспечение продовольственной безопасности России через наукоемкие технологии переработки мясного сырья. Сборник докладов 12-й Международной научной конференции памяти В.М. Горбатова. 8-9 декабря 2009г., М. -2009. - С. 94 - 99. - 0,38 п. л. (лично автором - 0,38 п. л.)

8. Гладкова, И.А. Использование растительного сырья в технологии приготовления кумыса [Текст] / И.А. Гладкова, М.Е. Успенская // Материалы ХЬУП отчетной научной конференции за 2008 год, Воронеж - 2009. - С. 213 - 214. - 0,06 п. л. (лично автором - 0,03 п. л.)

9. Гладкова, И.А. Мультисенсорный анализ осмофорических компонентов молочко-растительных йогуртов [Текст] / И. А. Гладкова, М. Е. Успенская // Материалы ХЬУШ отчетной научной конференции за 2009 год, Воронеж. - 2010. - С. 143. - 0,06 п. л. (лично автором - 0,02 п. л.)

10. Гладкова, И.А. Получение и перспективы применения молочно-растительных экстрактов в технологиях сквашенных функциональных напитков [Текст] / И.А. Гладкова, М.Е. Успенская // Весшик ВГТА, Воронеж. - 2009. - № 3. - С. 43 - 50. - 0,5 а л. (лично автором -0,25пл.)

11. Гладкова, И.А. Получение сухой основы для производства напитков с высоким содержанием белка [Текст] / И.А. Гладкова, М.Е. Успенская // Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство. Материалы Международной научно-технической конференции - Воронеж. - 2008. - С.343- 344 - 0,06 п. л. (лично автором - 0,03 п. л.)

12. Егупова, О.И. Биотехкологические методы технологии получения концентратов киселей профилактического действия [Текст] / О.И. Егулова, И.А. Гладкова, ЛБ. Антипова, М.Е. Успенская // Материалы второго научного форума молодых ученых «Биотехнология XXI века» (21 -23 апреля 2011г.) - Астана - 2011. - С. 25-27. - 0,16 п. л. (лично автором — 0,04 п. л.)

13. Успенская, М.Е. Пищевая ценность комбинированных напитков для функционального питания [Текст] / М.Е. Успенская, И.А. Гладкова // Перспективы производства продуктов питания нового поколения. Сборник материалов второй международной научно практической конференции, посвященной 75- летаю факультета технологии молочных продуктов Омского государственного аграрного

университета, Омск Изд- во ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2005. - С. 338 - 3420,63 п. л. (лично автором - 0,31 п. л.)

14. Успенская, М.Е. Сброженные напитки и коктейли с использованием вторичных продуктов переработки животных [Текст] / М.Е. Успенская, Д.А. Привалова, И.А. Гладкова // Материалы XVLI отчетной научной конференции за 2007 год, Воронеж. - 2008. - С. 121 -122. - 0,06 п. л. (лично автором - 0,02 п. л.)

15. Успенская, М.Е. Биотехнологические подходы к разработке растительных основ для производства функциональных напитков [Текст] / М.Е. Успенская, JI.B. Антипова, И.А. Гладкова // Пятый Московский международный конгресс «Биотехнология: состояние и перспективы развития»: Материалы пятого Московского международного конгресса, часть 2. - М.:ЗАО «Экспобиохимтехнологии», РХТУ им. Д. И. Менделеева. - 2009. - С. 79.- 0,06 п. л. (лично автором - 0,02 п. л.)

16. Успенская, М.Е. Биотехнология аналоговых кисломолочных налитков и десертов с применением растительного сырья [Текст] / М.Е. Успенская, Е.Ю. Сергеева, И.А. Гладкова // Материалы П1 международной научно-технической конференции «Инновационные технологии и оборудование для пищевой промышленности» (приоритеты развили), Воронеж, 22-24 сентября 2009г. - 4.1. - С. 338- 343. - 0,38 п. л. (лично автором - 0,13 п. л.)

17. Успенская, М.Е. Получение и применение оригинальных растительных экстрактов для производства функциональных напитков [Текст] / М.Е. Успенская, И.А. Гладкова // Материалы XLIX отчетной научной конференции за 2010 год, Воронеж. - 2011. - С. 77. - 0,06 п. л. (лично автором - 0,03 п. л.)

Соискатель благодарит к. т. н. Успенскую М.Е. за научные консультации

Подписано в печать 28.11.2011. Формат 60 х 84 1/16 Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 327

ФГБОУВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (ФГБОУВПО «ВГУИТ») Отдел полиграфии ФГБОУВПО «ВГУИТ» Адрес университетам отдела полиграфии: 394036, Воронеж, пр. Революции, 19

61 12-5/1429

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Морковкина Ирина Александровна

НОВЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ НАПИТКИ ШИРОКОГО ПОТРЕБИТЕЛЬСКОГО СПРОСА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЖИВОТНОГО ПОБОЧНОГО И РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

На правах рукописи

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

05.18.07 - Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Л.В. Антипова

Воронеж - 2011

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 7

1.1 Источники для производства функциональных напитков растительного происхождения 7

1.2 Источники для производства функциональных напитков животного происхождения 17

1.3 Классификация функциональных напитков и опыт их производства 28 ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 35

2.1 Обоснование и характеристика объектов исследования 35

2.2 Условия выполнения и принципиальная схема экспериментальных исследований 39

2.3 Методы исследования 39 ГЛАВА III. ПОЛУЧЕНИЕ СУХИХ И ЖИДКИХ КОМБИНИРОВАННЫХ ОСНОВ ДЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ НАПИТКОВ 56

3.1 Исследование условий экстрагирования компонентов растительного сырья при использовании плазмы крови 57 сельскохозяйственных животных

3.2 Исследование условий экстрагирования компонентов растительного сырья при использовании молочной сыворотки 64

3.3 Исследование состава и свойств полученных экстрактов 66 ГЛАВА IV. ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СУХИХ И ЖИДКИХ ОСНОВ 70

4.1 Сравнительное исследование пенообразующей способности сухих основ применительно к технологии коктейлей 70

4.2 Исследование процесса сквашивания молочно-растительных экстрактов 79

ГЛАВА V. АДАПТАЦИЯ РЕЦЕПТУР К ПОТРЕБНОСТЯМ

ДЕТЕРМИНИРОВАННЫХ ГРУПП НАСЕЛЕНИЯ 84

5.1 Обоснование рецептурно-компонентных решений и разработка технологии производства коктейлей 86

5.2 Обоснование рецептурно-компонентных решений и разработка технологии производства сухих быстрорастворимых напитков 91

5.3 Обоснование рецептурно-компонентных решений и разработка технологии производства сквашенных напитков с использованием растительных экстрактов 96

5.4 Оценка физико-химического состава и функциональных свойств готовых напитков 100

5.5 Оценка качества и безопасности готовых напитков 109

5.6 Рекомендации по рациональному применению напитков 115 ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ 117 ВЫВОДЫ 117 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 119 ПРИЛОЖЕНИЯ 135

ВВЕДЕНИЕ

Одним из важнейших факторов внешней среды существования человека является пища, которая переходит во внутреннюю среду организма и участвует во всех жизненных процессах. К тому же, как известно, она, оказывает влияние на состояние центральной и периферической нервной системы, а через нее, как следствие, на весь организм, определяя его физиологический статус и здоровье [43].

Известный дефицит белка в пищевых рационах и необходимость наращивания объемов белоксодержащих продуктов, отвечающих научно обоснованным нормам питания, ставят как наиболее важную проблему изыскания новых источников и рациональное использование всех имеющихся ресурсов. Белки животного происхождения в наибольшей степени отвечают потребностям человека в незаменимых аминокислотах [128] и поэтому традиционно входят обязательным компонентом в рационы питания.

Однако, не все белковые ресурсы животного происхождения используются максимально и рационально. Например, кровь сельскохозяйственных животных и ее фракции, молочная сыворотка. Объемы их значительны, имеющиеся традиционные отходы к переработке не решают проблемы наиболее полного включения их в рационы питания.

Значительная роль отводится напиткам на основе натурального сырья, которые выполняют разнообразные функции в организме: удовлетворяют потребности в жидкости, восполняют дефицит жизненно необходимых пищевых веществ, выступают в качестве эффективного инструмента профилактики распространенных алиментарнозависимых заболеваний, выступают мощными очистителями от шлаков. Напитки, к тому же, -прекрасная основа для искусственного обогащения витаминами, микроэлементами, пищевыми волокнами, белками, аминокислотами и другими природными веществами и могут быть использованы с целью обеспечения организма человека микронутриентами [129]. В связи с этим

жидкие побочные продукты переработки крови сельскохозяйственных животных и молока представляют интерес как объекты для производства биологически полноценных напитков, так как они содержат полный набор ценных компонентов.

Для разработки функциональных продуктов питания указанного назначения закономерно использовать современные модернизированные методики, которые учитывали бы постулаты многих теоретических школ питания: холистического (д.м.н., профессор Е.И.Ткаченко), адекватного (академик АН СССР A.M. Уголев), рационального (академик РАМН A.A. Покровский и его последователи), оптимального (академик РАМН В.А. Тутельян), лечебно-профилактического (профессор Ф.И. Иноземцев, академик Петербургской АН, С.П. Боткин, профессор A.A. Остроумов и их последователи) и диетического (Гиппократ, Авиценна, Нобелевский лауреат академик Петербургской АН И.П. Павлов и их последователи). В России весомый вклад в создании функциональных продуктов и напитков, а также получению на его основе пищевых добавок, покрытий, биологически активных ингредиентов, композитов внесли ученые - JI.B. Антипова, Н. Б. Гаврилова, JI. В. Голубева, Н. И. Дунченко, JI. А. Забодалова, Н. П. Захарова, Е. И. Мельникова, JI. А. Остроумов, A.A. Покровский, К. К. Полянский, H.A. Тихомирова, А. Г. Храмцов, Б.А. Шендеров, Маршалл Р. Т., и др.

Имеется достаточно много работ в области производства напитков с использованием молочной сыворотки. Однако их ассортимент может быть значительно расширен за счет обогащения растительными компонентами и использования различных технологических приемов.

Использование фракций крови убойных животных в производстве напитков мало изучено. В то же время показала перспективность и целесообразность использования плазмы крови в получении функциональных напитков с высоким содержанием биологически активных веществ [13].

В целом же, в настоящее время научно обоснованы подходы к рациональной переработки жидких белоксодержащих побочных продуктов

переработки животного сырья с целью производства напитков остаются ограниченными, а имеющиеся сведения требуют обобщения и углубления.

Цель работы состоит в обосновании выбора сырьевых источников, создании новой группы функциональных напитков для детерминированных групп населения на основе комбинации сырья животного и растительного происхождения на принципах пищевой комбинаторики и ресурсоснабжения.

В достижении поставленной цели решались следующие основные задачи:

- обоснование выбора группового ассортимента функциональных напитков;

- оптимизация условий экстрагирования растительных компонентов с применением жидких побочных продуктов, переработка животноводческого сырья;

- получение биологически ценных экстрактов с заданным составом и свойствами;

- оценка функционально-технологических свойств комбинированных основ применительно к технологии взбитых и сквашенных напитков;

- оценка пищевой и биологической ценности натуральных основ для производства напитков;

- разработка рекомендаций по применению основ в составе оригинальных рецептурно-компонентных решений для детерминированных групп населения;

- разработка технологии и оценка качества напитков с применением комбинированных основ заданного химического состава;

- опытно-промышленная апробация технических решений и расчет экономической эффективности производства.

Диссертационная работа выполнена в рамках госбюджетной НИР кафедры пищевой биотехнологии и переработки животного и рыбного сырья ВГУИТ «Теория и практика производства биологически полноценных, комбинированных, аналоговых и функциональных продуктов питания на основе рационального использования сельскохозяйственных ресурсов с привлечением методов биотехнологии» (2006-2010 № 012.006.037.63).

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Источники для производства функциональных напитков растительного происхождения

В современных условиях рыночной экономики в качестве первоочередной стоит проблема полного использования сырьевых ресурсов. Важную роль в решении этой проблемы должны сыграть организация рациональной переработки растительного сырья в экстракты, для использования в производстве продуктов питания [29].

Использование отечественных видов растений в качестве сырья для производства обогащенных продуктов имеет большое народнохозяйственное значение и обеспечивает возможность получения дополнительной продукции высокой биологической ценности, открывая возможность создания ресурсо- и энергосберегающих технологий, отвечающих требованиям безопасности производства и сохранения экологического равновесия природы [97].

Перспективы широкого использования растительного сырья определяются как обширной сырьевой базой, так и возможностью максимально использовать богатые медико-протекторные свойства растений, создав напитки здоровья для всех слоев населения, в том числе детей и старшего поколениях [7].

Функциональные свойства растительного сырья связаны с наличием в нем широкого спектра физиологически значимых веществ: витаминов, макро- и микроэлементов, биофлавоноидов, дубильных веществ, алкалоидов, гликозидов, а также эфирных масел, фитонцидов и других веществ, которые оказывают положительное воздействие на здоровье человека. К примеру, биофлавоноиды (кверцитин, рутин, пикногенол и др.), обладают антиоксидантной активностью, которая обусловлена

способностью фенолов связывать ионы тяжелых металлов в устойчивые комплексы, лишая их католического действия [24].

Биофлавоноиды растительного сырья проявляют также антибактерицидные, антивирусные, иммуностимулирующие,

сосудорасширяющие действия. Флавоноидные соединения, обладающие В-витаминной активностью, особенно катехины, укрепляют стенки кровеносных сосудов, предупреждают хрупкость капилляров [98].

Дубильные вещества, содержащиеся во многих растениях, способны оказывать противовоспалительное действие при желудочно-кишечных заболеваниях [98].

Эфирные масла ароматического лекарственного сырья обуславливают противовоспалительные, антимикробные,

противовирусные действия. Некоторые из них оказывают влияние на сердечно-сосудистую и центральную нервную системы, понижают давление, улучшают функции желудочно-кишечного тракта.

Среди гликозидов важное значение имеют сердечные гликозиды, оказывающие положительное влияние на сердечнососудистую систему; горькие гликозиды, повышающие аппетит, усиливающие перистальтику желудка; сапонины, обладающие желчегонным, а некоторые из них патогенным действием, способностью снижать давление. Установлены также антиоксидантные свойства некоторых гликозидов.

Пектиновые вещества обладают детоксицирующими свойствами, связывая токсичные элементы и радионуклиды и выводя их из человеческого организма. Пектиновые вещества стимулируют также моторную функцию кишечника, препятствуют всасыванию холестерина, играют положительную роль в нормализации состава микрофлоры кишечника.

Органические кислоты, содержащиеся в растительном сырье, участвуют в процессах пищеварения. Некоторые органические кислоты могут выполнять и другие функции. Бензойная и салициловая кислоты

обладают антисептическим действием, янтарная кислота активизирует процесс клеточного дыхания, снижает токсическое воздействие этанола, повышает усвояемость аскорбиновой кислоты.

Перспективным направлением в создании функциональных напитков остается применение настоев и экстрактов из отечественного растительного сырья, содержащего широкий спектр веществ различной фармакологической направленности. Растительные экстракты в составе напитков повышают тонус организма, адаптивные возможности нервной системы, устойчивость организма к неблагоприятным факторам окружающей среды, обладают антиоксидантными свойствами [49].

В настоящее время известно около 100 тыс. видов вторичного растительного сырья, которое еще в полной мере не проанализировано. Применение такого сырья способствует насыщению функциональных напитков витаминами, минеральными веществами и компонентами (каротиноиды, фитостерины, саионины, глюкозилаты, полифенолы, ингибиторы протеаз, монотерпены, фитоострогены и сульфиды), которые обладают антиконцерогенным, антимикробным, антиокислительным, противовоспалительным действием, снижают содержание холестерина, сахара в крови, усиливают иммунную систему [122].

Растительное сырье для напитков подбирается с учетом биологической совместимости отдельных компонентов, а также с целью создания единой органолептической гаммы, обладающей мягким профилактическим действием. Гарантией такого действия выступает определение вкусовых порогов используемых растительных экстрактов [7, 14].

Одна из главных задач в этом аспекте - это создание рациональных технологий переработки растительного сырья для получения высококачественных напитков на натуральной основе, что предполагает максимальное использование экстрактивных веществ сырья, в том числе углеводной и белковой природы, обогащающих экстракты.

В соответствии с видом используемого сырья, целевого назначения напитка, выбирают способы и методы обработки сырья, экстрагирования, вид экстрагента, тип оборудования, так как в зависимости от свойств экстрагента можно получить экстракты с различными физико-химическими показателями, а следовательно, изменить качество и назначение напитков.

Физические и механические способы интенсификации процесса экстрагирования веществ из растительного сырья основаны на механическом разрушении клеток стенок растения. Для интенсификации извлечения определенных компонентов применяют различные органические растворители, увеличивая коэффициент диффузии веществ из частиц растительного сырья [44, 50].

Во ВНИИ ПБ и ВП разработан и освоен эффективный способ экстрагирования растительного сырья в условиях горизонтального или вертикального шнекового противоточного непрерывно-действующего экстрактора с целью максимального перехода в экстракт продуктов гидролиза некрахмальных полисахаридов, низкомолекулярных веществ углеводной и белковой природы. Разработана технология проведения ферментного гидролиза растительного сырья периодическим, полунепрерывным и непрерывным способами [78, 79].

Целенаправленное введение в молочные продукты растительных ингредиентов способно усиливать иммунозащитные функции организма человека, повышать его сопротивление различным инфекциям, выводить тяжелые металлы. Созданы продукты на молочной основе, обладающие радиопротекторными свойствами, в рецептурах которых используют растительные компоненты, содержащие естественные радиопротекторы: чабрец, цикорий, морская капуста, черноплодная рябина, калина, облепиха и другие растения, в которых много витаминов, пектина, флавоноидов, гликозидов, каротина и других биологически активных веществ [6].

Разработка экстрактов, настоев, концентрированных основ на базе растительных источников сырья имеет ряд преимуществ [50]:

1) сложный химический состав именно растительного сырья и его терапевтическое влияние на организм, проверенное веками нетрадиционной медициной, способствует созданию продуктов различного функционального назначения;

2) растительные экстракты содержат природные консерванты (карбоновые и оксикарбоновые кислоты, флавоноиды, витамины, эфирные масла, антоцианы и прочие), повышающие стойкость продуктов при хранении;

3) специфические характеристики различных растительных субстратов, используемые как основа продуктов, придают оригинальные полные вкусовые тона, сочетающиеся с четкой ароматной гаммой;

4) наличие в экстрактах красящих веществ дает возможность создать продукты различной цветовой палитры;

5) богатый углеводный компонент растительного сырья открывает возможность создавать продукты с пониженным содержанием сахара при сохранении в них приятного традиционного кисло-сладкого вкуса;

6) высокое содержание белков позволяет решить проблему дефицита белка, сбалансированного и полноценного по аминокислотному составу.

Эффективным путем решения проблемы ликвидации дефицита полноценных белков, в том числе животного происхождения, витаминов и минеральных веществ является создание пищевых продуктов �