автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка антимикробной биокомпозиции для защиты поверхности молочных продуктов

На правах рукописи

005534850

МОЛДАВАНОВА АНАСТАСИЯ ВАЛЕРЬЕВНА

РАЗРАБОТКА АНТИМИКРОБНОЙ БИОКОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОВЕРХНОСТИ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Специальность 05.18.р4 - технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

1 и ОКТ 2013

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискателя ученой степени кандидата технических наук

Москва 2013

005534850

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых производств» (ФГБОУ ВПОМГУПП)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Ганина Вера Ивановна

Официальные оппоненты:

Шувариков Анатолий Семёнович,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, зав. кафедрой технологии хранения и переработки продуктов животноводства Российского государственного аграрного университета - МСХА им. К.А. Тимирязева

Кузнецова Людмила Станиславовна,

доктор технических наук, директор ООО «МИКОБОР»

Ведущая организация:

Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности (ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии)

Защита состоится «29» октября 2013 г в 13:00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 006.021.01 при Государственном . научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт мясной промышленности им. В.М. Горбатова Российской академии сельскохозяйственных наук по адресу 10931 б, Москва, ул. Талалихина, д.26..

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИМП им.

. В.М. Горбатова Россельхозакадемии.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, старший научный сотрудник А- Н. Захаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

По оценкам Всемирной организации здравоохранения, каждый десятый человек в мире примерно раз в год болеет из-за потребления пищевых продуктов, не отвечающих установленным требованиям по микробиологическим показателям.

Развитие микроорганизмов в пище, в том числе в молоке и молочных продуктах, ограничивают, используя определенные технологические приемы: воздействие на сырьё и продукты высокой и низкой температур; снижение показателя активности воды, активной кислотности и активности оксидоредуктаз; применение химических консервантов; бактофугирование, микрофильтрацию и другие современные методы обработки сырья; применение диоксида углерода, перекиси водорода или смесей газов при фасовании продукции; упаковывание продуктов в различные виды современных упаковочных материалов; применение герметичной упаковки и другие.

Большой вклад в решение проблемы получения молочной продукции с показателями качества и безопасности, которые стабильно сохраняются в течение всего срока годности, внесли отечественные и зарубежные учёные: Гуль В.Е., Зобкова З.С., Кузнецова Л.С., Нагула М.Н., Орлова Е.А., Пешехонова А.Л., Рожкова И.В., Семенихина В.Ф., Снежко А.Г., Федотова A.B., Федотова О.Б., Харитонов В.Д., Massa С.С., Пастер JT. и др.

Используемые приемы не в полной мере позволяют защитить продукцию от возбудителей порчи, которые остаются или попадают в ходе технологического никла, приводя к ухудшению показателей качества и безопасности, а также уменьшению срока годности молочной продукции. В тоже время к недостаточно изученному вопросу следует отнести возможность направленного применения биопотенциала пробиотических

з

бактерий, способных ингибировать развитие микроорганизмов возбудителей порчи, иммобилизованных на полимерные носители в качестве природных биоконсервантов. В этой связи актуальным представляется расширение исследований в области создания барьерных технологий, в частности экологически безопасных биокомпозиций для защиты поверхности молочных продуктов от возбудителей порчи и посторонних микроорганизмов, вызывающих кишечные инфекции.

Цель и задачи исследований

Целью диссертационной работы являлась разработка биокомпозиции на основе изучения консервирующего эффекта пробиотических бактерий и продуктов их метаболизма в сочетании с природными полимерными материалами для защиты молочных продуктов от размножения в них возбудителей порчи и кишечных инфекций.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- провести скрининг антибактериальной активности пробиотических штаммов по отношению к тестовым культурам, вызывающим порчу молочных продуктов и циркулирующим на молочных предприятиях;

- изучить действие натуральных пленкообразующих веществ на пробиотические бактерии и обосновать их соотношение в антимикробной биокомпозиции;

- провести исследование эффективности применения антимикробной биокомпозиции;

- исследовать влияние антимикробной биокомпозиции на показатели качества и безопасности молочных продуктов в условиях хранения;

- разработать проект технологической документации на получение антимикробной биокомпозиции для защиты молочной продукции от возбудителей порчи.

Научная новизна работы

Теоретически и экспериментально обоснован состав антимикробной биокомпозиции для защиты поверхности молочных продуктов от возбудителей порчи на основе природных полимеров и пробиотических культур.

Выявлены новые штаммы пробиотических бактерий: Lactobacillus plantarura LP-885, Bifidobacterium GG-71, Bifidobacterium GG-72, обладающие выраженным антагонистическим действием по отношению к возбудителям порчи продуктов и кишечных инфекций.

Установлено, что штаммы пробиотических бактерий: Lactobacillus acidophilus АСТ-41 (ВКПМ В - 9644), Lactobacillus acidophilus АСТ-44 (ВКПМ В-9647) и Lactobacillus acidophilus АСК-5 (ВКПМ В-9645), Lactobacillus fermentum - LFM-2 (ВКПМ В-10368), Lactobacillus rhamnosus -LC-52GV (ВКПМ В-9475) оказывают ингибирующее действие на плесневые грибы рода Pénicillium, которые являются наиболее распространенными возбудителями порчи мягких и полутвёрдых сыров.

Обоснованы рациональные параметры получения биокомпозиции на основе природных полимеров в сочетании с пробиотическими бактериями и продуктами их метаболизма, а также охарактеризованы её показатели качества.

Выявлен характер изменения антимикробной активности биокомпозиаии от температуры и времени её хранения.

Установлено, что разработанная антимикробная биокомпозиция позволяет снижать количество возбудителей порчи на поверхности мягких и полутвёрдых сыров.

Практическая значимость работы

Разработаны состав и технология антимикробной биокомпозиции для защиты поверхности мягких и полутвёрдых сыров от возбудителей порчи. На состав антимикробной биокомпозиции подана заявка на изобретение

5

№2012133748 «Состав для защиты поверхности сыров от микробиологической порчи».

На основании изучения показателей качества сыров, упакованных с применением биокомпозиции, показана возможность сохранения показателей их качества, безопасности и увеличению их срока годности в среднем на 30%.

Проведена проверка эффективности применения антимикробной биокомпозиции при испытаниях на лабораторных обезьянах.

Разработан проект технической документации на антимикробную биокомпозицию.

Проведена опытно-промышленная выработка в производственных условиях ООО «Молоко» в г. Новотроицк, Оренбургской области, показавшая целесообразность использования разработанной антимикробной биокомпозиции при производстве сыра «Адыгейский».

Изученный новый штамм бифидобактерий Bifidobacterium bifidum GG-72 был принят на национальное патентное депонирование во Всероссийскую Коллекцию Промышленных Микроорганизмов, ФГУП Гос НИИ генетика с присвоением номера АС-1884.

Результаты исследований внедрены в учебный процесс: подготовлены и изданы методические указания к лабораторным работам «Стартовые культуры в технологии продуктов питания» для направления подготовки магистров 260200.68 - Продукты питания животного происхождения.

Работа выполнялась при поддержке гос. контрактов: №4209: «Коллекция культур бактерий, бактериофагов, дрожжевых и мицелиальных грибов как база для научно-образовательного процесса, сохранения биоразнообразия и развития современной биотехнологии» (2010г.) и №14.740.11.0087 «Разработка ресурсосберегающих биотехнологий многокомпонентных функциональных продуктов на базе инновационных комплексов модифицированных биополимерных носителей с оригинальными

6

минорными нутриентами, пробиотиками, природными антиоксидантами, создание технологии и аппаратурного оформления для их длительного хранения» (2011г.)

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных научных конференциях «Живые системы и биологическая безопасность населения» (М., 2010, 2011, 2012); Московском международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (М., 2010, 2011); Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии и оборудование в молочной промышленности» (Воронеж, 2010); Международном научно-практическом семинаре «Феномен молочной сыворотки: синтез науки, практики и инноваций» (Ставрополь, 2011).

Получены грамоты: за активное участие в работе Центральной выставки V' Фестиваля Науки в г. Москве (2010 г.); за участие в IX международной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» в г. Москве (2011 г.); в номинации «Мир науки», за активное участие в научной деятельности МГУПП в г. Москве (2012 г.); за участие в X международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» в г. Москве (2012 г.).

Публикации

По результатам исследований, изложенных в диссертационной работе, опубликовано 12 печатных работ, в т.ч. 3 статьи в журналах, рекомендованных перечнем ВАК, методические указания к лабораторным работам «Стартовые культуры в технологии продуктов питания» для направления подготовки магистров 260200.68 - Продукты питания животного происхождения.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, включающих обзор литературы, методы исследований, экспериментальную часть, выводы, список литературы, содержащий 157 наименований отечественных и 46 зарубежных источников информации, 12 приложений. Работа изложена на 115 страницах машинописного текста, включает 25 таблиц и 23 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение.

Обоснована актуальность проблемы исследований и сформирована общая направленность диссертации.

Глава 1. «Аналитический обзор»

Представлен анализ отечественной и зарубежной научно-технической литературы, в котором показаны роль и перспективы использования в производстве пищевой продукции таких веществ, как природные полимеры и пробиотические бактерии, рассмотрены основные способы обеспечения микробиологической безопасности молочных продуктов, приведены данные о современных способах защиты молочных продуктов от порчи.

На основании проведенного анализа состояния рассматриваемой проблемы обоснована цель и сформулированы задачи её решения.

Глава 2. «Объекты и методы исследований.

Даны краткие характеристики объектов исследований, составлена структурно-логическая схема исследований (рисунок 1) с указанием изучаемых показателей, изложены методы их определения.

Рисунок 1 - Схема проведения исследований

Объектами исследований являлись:

а) штаммы пробиотических бактерий Lactobacillus acidophilus ACT-41 (ВКПМ В - 9644), АСТ-44 (ВКПМ В-9647), АСК-5 (ВКПМ В-9645), Lactobacillus fermentum - LFM-2 (ВКПМ В-10368), Lactobacillus rhamnosus -LC-52GV (ВКПМ В-9475), Bifidobacterium adolescentis BGV-11 (ВКПМ Ac-

1742) и новые штаммы Bifidobacterium GG-71, Bifidobacterium GG-72 и Lactobacillus plantarum LP -885 из коллекции кафедры «Технология молока и молочных продуктов» ФГБОУ ВПО МГУПП;

б) композиции из плёнкообразующих природных полимеров и пробиотических культур;

в) созданная антимикробная биокомпозиция;

г) опытные образцы молочных продуктов (сыр «Адыгейский» - ГОСТ Р 53379-2009, сыр «Гауда» - ГОСТ Р 52972-2008, творог - ГОСТ Р 520962003) с антимикробной биокомпозицией.

При изучении антагонистической активности использовали штаммы тест-микроорганизмов Escherichia coli 0157, Staphylococcus aureus 209-P, которые были получены из коллекции ФГБУ «Государственный научно-исследовательский институт стандартизации и контроля медицинских биологических препаратов имени Л.А. Тарасевича» и плесени рода Pénicillium (Pénicillium roqueforti ВКМ FW-3071, Pénicillium expansum BKM FW-3075, Pénicillium aurantiogriseum BKM FW-3056, Pénicillium verrucosum BKM FW-3076), полученные из коллекции плесневых грибов, ПНИЛ биозащиты сырья и продуктов питания МГУПБ.

В работе использовали стандартные физико-химические, оргаполептические и микробиологические методы исследований.

Составление пленкообразующей композиции и определение некоторых её показателей проводили при содействии сотрудников лаборатории ПНИЛПМиПП. Эффективность применения антимикробной биокомпозиции изучали на приматах, в рамках программы «Марс-500» при участии сотрудников на базе ГНЦ РФ - Институт медико-биологических проблем РАН.

Математическая обработка проведена с использованием стандартных компьютерных программ. Повторность проведения опытов не менее трех- и

пятикратной и достоверность результатов составляет не менее 95%.

10

Глава 3. «Скрипит штаммов пробиотических бактерий по выявлению их ингибирующего биопотенциала на возбудителей порчи молочных продуктов»

Был проведен контроль микроскопических препаратов восстановленных и новых штаммов пробиотических бактерий, который показал отсутствие в культурах клеток посторонних микроорганизмов и наличие клеток типичной формы. Проверенные штаммы пробиотических бактерий применяли в дальнейшей работе.

Осуществлён скрининг 3 вновь выделенных штаммов: Lactobacillus plantarum LP-885; Bifidobacterium GG-71, Bifidobacterium GG-72 в сравнении с другими коллекционными изучаемыми пробиотическими бактериями по отношению к тест-культурам E.coli 0157 и Staph.aureus 209-Р. Полученные результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Антагонистическая активность исследуемых штаммов пробиотических бактерий по отношению к возбудителям кишечных

инфекций

Наименование штамма Ингибирующий потенциал, мм, по отношению к

E.coli 0157 Staph.aureus 209-Р

Lactobacillus acidophilus АСТ-41 14,0±0,2 12,5±0,1

Lactobacillus acidophilus АСТ-44 13,0±0,1 12,5±0,1

Lactobacillus acidophilus ACK-5 12,0±0,2 11,5±0,1

Lactobacillus fermentum LFM- 2 10,3±0,1 8,5±0,2

Lactobacillus rhamnosus LC-52GV 10,2±0,3 9,5±0,1

Bifidobacterium adolescentis BGV-11 12,3±0,1 12,5±0,2

Lactobacillus plantarum LP-885 10,8±0,2 11,7±0,1

Окончание таблицы 1

Bifidobacterium GG-71 10,3±0,2 9,9±0,1

Bifidobacterium GG-72 10,9±0,1 9,5±0,2

Выявлено что, новые штаммы пробиотических бактерий по мере снижения ингибирующего эффекта в отношении тест-культур E.coli 0157 и Staph.aureus 209-Р можно расположить в следующем порядке: Lactobacillus plantarum LP-885, Bifidobacterium GG-72, Bifidobacterium GG-71. Показано, что все новые изученные штаммы при использовании диффузионного метода обладали в отношении тест-культур E.coli 0157 и Staph.aureus 209-Р антагонистической активностью, которая была практически на уровне коллекционных штаммов, и это позволило рекомендовать их для применения в дальнейшей работе.

На следующем этапе исследований впервые в отношении плесневых грибов был проведён скрининг функционально и производственно значимых штаммов пробиотических бактерий разных таксонов: Lactobacillus acidophilus АСТ-41; Lactobacillus acidophilus АСТ-44; Lactobacillus acidophilus ACK-5; Lactobacillus fermentum LFM-2; Lactobacillus rhamnosus LC-52GV; Bifidobacterium adolescentis BGV-1 In 3 вновь выделенных штаммов: Lactobacillus plantarum LP-885; Bifidobacterium GG-71, Bifidobacterium GG-72. Полученные результаты представлены в таблице 2.

Полученные данные показали, что пробиотические бактерии рода Lactobacillus обладают природным ингибирующим биопотенциалом в отношении плесневых грибов рода Pénicillium, тогда как изученные штаммы Bifidobacterium не проявляли такого действия. Выявлено, что изученные штаммы Lactobacillus отличались по ингибирующему биопотенциалу друг от друга.

Таблица 2 - Антагонистическая активность исследуемых штаммов по

отношению к плесневым грибам рода Pénicillium

Наименование штамма Зона ингибирования роста, мм.

Pénicillium roqueforti 3071 Pénicillium expansum 3075 Pénicillium aurantiogriseum 3056 Pénicillium verrucosum 3076

Lactobacillus acidophilus АСТ-41 11,5±0,2 32,0±0,1 26,0±0,3 15,8±0,2

Lactobacillus acidophilus АСТ-44 13,8±0,l 30,8±0,2 24,0±0,1 14,5±0,1

Lactobacillus acidophilus АСК-5 12,5±0,2 25,8±0,1 23,3±0,2 15,5±0,3

Lactobacillus fermentum LFM-2 28,5±0,2 24,7±0,1 34,0±0,3 26,8±0,1

Lactobacillus rhamnosus LC-52GV 21ДШ),2 14,0±0,2 18,5±0,2 I7,5±0,2

Bifidobacterium adolescentis BGV-11 0 0 0 0

Lactobacillus plantarum LP-885 13,9±0,3 I6,9±0,l 17,3±0,2 14,6±0,2

Bifidobacterium GG-71 0 0 0 0

Bifidobacterium 1 GG-72 0 0 0 0

Представленные данные позволяют сделать заключение о том, что разные виды бактерий рода Lactobacillus отличались по ипгибирующему биопотенциалу в отношении разных видов плесневых грибов. Изученные штаммы Lactobacillus acidophilus (АСК-5, АСТ-44, АСТ-41) проявляли

наибольший ингибирующий биопотенциал (25,8; 30,8 и 32,0мм) в отношении Pénicillium expansum, тогда как штаммы Lactobacillus plantarum LP-885, Lactobacillus rhamnosus LC-52GV, Lactobacillus fermentum LFM-2 -к Pénicillium roqueforti (13,9; 21,0 и 28,5мм соответственно). В отношении Pénicillium aurantiogriseum и Peniciilium verrucosum все штаммы пробиотических бактерий обладали выраженным ингибирующим эффектом.

По результатам проведенного скрининга штаммов пробиотических бактерий из коллекции микроорганизмов МГУПП и вновь выделенных штаммов по выявлению антагонистической активности по отношению к возбудителям порчи продуктов из животного сырья и кишечных инфекций, а также с учётом технологичности получения биомассы пробиотиков, для дальнейшей работы выбраны следующие штаммы: Lactobacillus acidophilus АСТ-41, Lactobacillus plantarum LP-885, Bifidobacterium adolescentis BGV-U, Bifidobacterium GG-72.

Штамм Bifidobacterium GG-72 был принят на национальное патентное депонирование во Всероссийскую Коллекцию Промышленных Микроорганизмов с присвоением номера АС-1884.

Глава 4. <<Разработка состава и технологии антимикробной биокомпозиции

На основании анализа литературы в качестве основного компонента была выбрана метилцеллюлоза, обладающая пленкообразующими свойствами. Приняв во внимание антисептические свойства хитозана, его водорастворимая форма Хитокси-20 была выбрана в качестве второго компонента. В качестве третьего компонента был выбран альгинат натрия, который способен образовывать равномерное по толщине покрытие, улучшать внешний вид продукта, продлевать срок годности, а также используется в качестве влагоудерживающего агента. Все эти компоненты разрешены для применения в пищевой промышленности.

После изучения характеристик монокомпонентов, были приготовлены водные растворы пленок, полученных при различных соотношениях метилцеллюлозы, хитозана, альгината натрия. Пленки получали поливом из раствора на стеклянную подложку.

Показано, что при снижении содержания хитозана в системе набухание пленки увеличивается. Образцы, содержащие в составе альгинат натрия, образуют достаточно устойчивую систему, способную набухать постепенно и не распадаться на фрагменты в течение более длительного периода времени (рисунок 2). Результаты определения основных физико-химических характеристик плёнкообразующей композиции представлены в таблице 3. Таким образом, на основании результатов, полученных при рассмотрении различных свойств композиций, сделан вывод, что трехкомпонентный состав, содержащий 1% метилцеллюлозы, 0,6% хитозана и 0,4% альгината натрия, лучше остальных по внешнему виду, эластичности, вкусу и физико-химическим характеристикам удовлетворяет требованиям, предъявляемым к съедобным покрытиям для пищевых продуктов.

Во время исследований отобранные ранее штаммы пробиотических бактерий (Lactobacillus acidophilus АСТ-41, Lactobacillus plantarum LP-885, Bifidobacterium adolescentis BGV-11, Bifidobacterium GG-72) вносили в модельные системы из пленкообразующих композиций (№1-7), которые хранили при температуре 22±2°С и 4±2°С (рисунок 3 а и б).

Анализируя полученные данные, был выбран состав системы №6, в котором выживаемость штаммов Lactobacillus acidophilus составляла не менее 106 КОЕ в см3 в течение семи суток хранения при температуре 22±2°С и 107 КОЕ в см3 - при температуре 4±2°С. Было выявлено, что изучаемые штаммы Bifidobacterium погибали во всех модельных системах. Известно, что антагонистическая активность бифидобактерий по отношению к возбудителям кишечных инфекций обусловлена главным образом

продуктами метаболизма, поэтому было предложено их вводить вместе с продуктами жизнедеятельности в модельные системы полимерного раствора.

Влияние массовой доли хитозана и альгината натрия на набухание пленки

Rank 1 Eqn 302461856 zA(-1)=a+bx/lnx+cyA2lny r^O.96076129 DF Adj ^=0.92152259 FitStdErr=48.760489 Fs(at=48.970081 a=0.0013724252 b=0.00021818789

Гнатрия, о

1500 g

о

1400 g

ш

1300 2

1200 о го

1100 | 1000 I

g 1500

и

g 1400 « 1300

.о

0 1200 га

| 1Ю0

1 1000 | 900

Рисунок 2 - Влияние массовой доли хитозана и альгината натрия на набухание пленки

Таблица 3 - Основные характеристики пленкообразующей композиции

Наименование модельной системы Плотность, кг/м3 Условная вязкость, сек Активная кислотность, ед. рН

разработанная композиция 1,085±0,002 60,0±2 6,00±0,05

—Ф—ко п роль —в—композиция №2 ? композиция No 3 —ко мполи»1.ия

композиция №6

а) штамм Lactobacillus acidophilus АСТ-41

—Ф—KOI и роль

«-«—композиция n32 композиция n 1'3

.............композиция №5

композиция

б) Lactobacillus plantarum LP-885

Примечание:

Композиция №2 - метилцеллюлоза 1%; хитозан 0,2%; альгинат натрия 0,8%. Композиция №3 - метилцеллюлоза 1%; хитозан 0,3%; альгинат натрия 0,7%. Композиция №5 - метилцеллюлоза 1%; хитозан 0,5%; альгинат натрия 0,5%. Композиция №6 - метилцеллюлоза 1%; хитозан 0,6%; альгинат натрия 0,4%. Рисунок 3 - Выживаемость лактобактерий в пленкообразующих модельных системах при температуре 22±2°С

В дальнейшем определяли рациональное соотношение пробиотических бактерий и количества полимерного раствора. Для этого было составлено 12 композиций, с различным соотношением штаммов культур и модельного раствора. Критерием отбора служили: внешний вид, физические свойства биокомпозиции и антагонистическая активность, проявляемая в отношении возбудителей порчи молочных продуктов.

Для каждого соотношения было приготовлено по четыре композиции, в зависимости от концентрации того или иного штамма. В исследованиях изучали следующие соотношения штаммов L.acidophilus АСТ-41; L.piantarum LP-885; B.adolescentis BGV-11 и В. GG-72-2:1:1:1; 1:2:1:1; 1:1:2:1; 1:1:1:2.

Результаты изучения антагонистической активности полученных композиций приведены на рисунке 4.

соотношение пробиотичесчих

культур и

12 3 4

композиции пленок в различных соотношениях пробиотических культур

Рисунок 4 - Антагонистическая активность модельных систем биокомпозиции по отношению к Pénicillium roqueforti

Анализ полученных данных свидетельствует о том, что созданные модельные системы биокомпозиций способны ингибировать развитие

плесневых грибов. Было установлено, что наиболее выраженной антагонистической активностью по отношению к плесневым грибам Pénicillium обладали модельные системы № 1, при соотношениях 2:8,3:7,5:5. Однако, учитывая физические показатели пленок, наиболее рациональным соотношением является 2:8. В дальнейших исследованиях применяли именно этот состав биокомпозиции.

Представленные результаты убедительно показывают ингибирующее действие созданной биокомпозиции на один из наиболее распространенных на предприятиях видов плесневых грибов. Ингибирующее действие биокомпозиции на другие штаммы плесневых грибов (Pénicillium expansum, Pénicillium aurantiogriseum, Pénicillium verrucosum) было аналогично.

В результате комплекса проведенных исследований обоснован состав антимикробной биокомпозиции: метилцеллюлоза, хитозан, альгинат натрия (1%, 0,6%, 0,4%) и Lactobacillus acidophilus АСТ-41, Lactobacillus plantarum LP-885, Bifidobacterium adolescentis BGV-11 и Bifidobacterium GG-72 (при соотношении культур между собой 2:1:1:1). При этом наиболее рациональное соотношение пробиотических культур и пленкообразующией системы является 2:8. На разработанный состав подана заявка на изобретение.

Опытно-расчетным путем определили, что на покрытие поверхности продукта, площадью 100 см2, необходимо примерно 2,5 мл биокомпозиции.

Характеристика показателей качества разработанной антимикробной биокомпозиции представлена в таблице 4.

Исходные пленкообразующие компоненты отвечали нормам, указанным в соответствующих ТУ. Водный раствор из пленкообразующих компонентов перемешивали и оставляли для набухания при температуре 22±2°С в течение суток. После чего в него вносили при перемешивании бактериальные концентраты пробиотических культур и продукты жизнедеятельности бифидобактерий. Установлено, что разработанная

антимикробная биокомпозиция сохраняет основные характеристики в течение 7 суток хранения при температуре 4±2°С.

Таблица 4 - Характеристика показателей качества антимикробной биокомпозиции

Наименование модельной системы Цвет Вкус Плотность, кг/м"> Условная ВЯЗКОСТЬ, сек Активная кислотность, ел. рН Количество клеток пробиотических бактерий, КОЕ в см5

разработанная композиция прозрачный нейтральный 1,083±0,002 60,0±2 5,80±0,02 Не менее 107

На основании полученных результатов разработали проект технической документации на антимикробную биокомпозицию. Принципиальная схема получения антимикробной биокомпозиции приведена на рисунке 5.

Рисунок 5 - Принципиальная схема получения антимикробной биокомпозиции

Глава 5. «Проверка эффективности действия и показателей

качества антимикробной биокомпозиции»

Перед началом проведения исследований у животных не были

обнаружены инфекции и гельминты. В эксперименте участвовало 11 обезьян

(5 опытных и 6 контрольных). Продукт, приготовленный на основе

полученной антимикробной биокомпозиции, скармливали опытной группе из

5 обезьян, по методике, разработанной в ГНЦ РФ - Институт медико-

биологических проблем РАН. В течение всего эксперимента опытный

продукт обезьяны употребляли активно, отказа от продукта не было,

аллергических или других негативных проявлений не выявлено. В результате

исследований доказано, что созданная антимикробная биокомпозиция

безвредна и оказывала благоприятное влияние на полезную микрофлору и

работу ЖКТ у животных, а также ингибирующее действие на постороннюю

микрофлору кишечника. Результаты проведенных исследований

подтверждены актом.

Эффективность действия созданной биокомпозиции проверена в

лабораторных условиях на полутвёрдом сыре «Гауда» и мягком сыре

«Адыгейский». Для всех видов продуктов были приготовлены контрольные и

опытные образцы. Контрольные образцы - продукт без биокомпозиции;

опытные образцы - продукт, покрытый антимикробной биокомпозицией.

При нанесении антимикробной биокомпозиции на полутвердый сыр

«Гауда» её равномерно распыляли по поверхности образцов. Образцы

помещали в экстремальные условия для ускорения процесса возможности

развития плесневых грибов (температура 22±2°С, относительная влажность

воздуха 95%). С учетом технологии сыра «Адыгейский» биокомпозицию

наносили методом его погружения, после чего на поверхности сыра

образовывалась защитная плёнка.

Образцы сыра «Адыгейский» хранили при температуре 4±2°С. В ходе

проведения исследований в образцах определяли: микробиологические

21

показатели, титруемую кислотность, массовую долю влага, органолептические показатели.

В процессе хранения контрольные образцы раньше опытных проявляли первые признаки порчи: появлялся кисловатый неприятный запах и привкус, который к окончанию срока хранения резко усиливался. Результаты определения органолептических свойств продуктов коррелировали с физико-химическими и микробиологическими показателями. На поверхности образцов сыра наблюдали более активное развитие плесневых грибов. Таким образом, было показано, что при использовании биокомпозиции происходит ингибирование развития плесневых грибов, а так же дрожжей, что подтверждено микробиологическими исследованиями. Результаты исследований контрольных и опытных образцов, показали, что применение антимикробной биокомпозиции позволяет увеличить срок годности изученных видов сыров в среднем на 30%.

Эффективность действия созданной антимикробной биокомпозиции была также проверена на твороге с различной м.д.ж. Работа в данном направлении требует дальнейших исследований.

Возможность реализации антимикробной биокомпозиции была проверена в промышленных условиях на предприятии ООО «Молоко» в г. Новотроицк, Оренбургской области при выработке сыра «Адыгейский». Результаты апробации показали целесообразность применения разработанной антимикробной биокомпозиции для сохранения показателей качества и безопасности, а также увеличения сроков годности сыра. Результаты проверки подтверждены актом производственной проверки.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что пробиотические бактерии рода Lactobacillus подавляют развитие плесневых грибов - основных возбудителей порчи сыров.

2. Выявлено, что новые штаммы пробиотических бактерий: Lactobacillus plantarum LP-885, Bifidobacterium GG-71 и Bifidobacterium GG-72 обладают антагонистической активностью по отношению к возбудителям кишечных инфекций Escherichia coli и Staphylococcus aureus, a Lactobacillus plantarum LP-885 и к плесневым грибам рода Penicillium.

3. Доказано, что биопотенциал пробиотических бактерий может быть использован в качестве природного безопасного консерванта в составе биокомпозиции для защиты сыров от порчи.

4. Обоснованы состав и рациональное соотношение компонентов в антимикробной биокомпозиции: пробиотические бактерии Lactobacillus acidophilus АСТ-41 10%; Lactobacillus plantarum LP-885 5%; Bifidobacterium adolescentis BGV-11 2,5%; Bifidobacterium GG-72 2,5%; 1% водный раствор метилцеллюлозы, 0,6% водный раствор хитозана и 0,4% водный раствор альгината натрия. Соотношение между пробиотическими бактериями и природными пленкообразующими компонентами составляет 2:8.

5. Разработанная антимикробная биокомпозиция сохраняет характеристики в течение 7 суток хранения при температуре 4±2°С.

6. Показано, что нанесение антимикробной биокомпозиции на поверхность сыров приводит к более стабильному и длительному сохранению показателей качества и безопасности продукции и увеличению их срока годности в среднем па 30%.

7. Разработана технология получения и применения антимикробной биокомпозиции, а возможность реализации полученных результатов подтверждена в промышленных условиях на предприятии ООО «Молоко» в г. Новотроицке, Оренбургской области.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации

1. Захарченко (Молдаванова), А.В. Инновационное биопокрытие для сыров и молочных продуктов / А.В. Захарченко, В.И. Ганина, А.В. Федотова // Сыроделие и маслоделие. -2012. -№1. - С. 42-43.

23

2. Ганина, В.И. Иммобилизация пробиотических микроорганизмов на бионосителях / В.И. Ганина, Н.В. Ананьева, А.В. Захарченко (Молдаванова) // Молочная промышленность. - 2012. - №2. - С. 57-58.

3. Захарченко (Молдаванова), А.В. Биопокрытие для повышения безопасности и качества сыра «Адыгейский» / А.В. Захарченко, В.И. Ганина, А.В. Федотова, Т.Е. Галкина // Сыроделие и маслоделие. - 2012. - №5. - С. 50-51.

4. Ганина, В.И. Иммобилизация пробиотических бактерий -перспективный путь их применения в биотехнологии / В.И. Ганина, Н.В. Ананьева, И.В. Ким, А.В. Захарченко (Молдаванова) И Биотехнология: экология крупных городов: материалы Международной научно-практической конференции в рамках Московского международного конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 15-17 марта, 2010). - М.: ЗАО «Экспо-биохим-технологии», РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2010.-С. 220.

5. Ким, И.В. Разработка биологически активной добавки для кормов сельскохозяйственных животных / И.В. Ким, В.И. Ганина, Т.Н. Данильчук, А.В. Захарченко (Молдаванова) // Переработка молока. - 2010. - №5. - С.22.

6. Захарченко (Молдаванова), А.В. Перспективы создания биосорбентов для повышения безопасности пищевых продуктов / А.В. Захарченко, В.И. Ганина, А.В. Федотова // Материалы научно-практической конференции «Инновационные технологии и оборудование в молочной промышленности», Воронеж, 2010. - С. 22-23.

7. Ганина, В.И. Биобезопасность молочной продукции / В.И. Ганина, J1.A. Борисова, А.В. Захарченко (Молдаванова) // Переработка молока.-2010.-№8.-С. 14-16.

8. Захарченко (Молдаванова), А.В. Скрининг штаммов Lactobacillus acidophilus по признаку подавления возбудителей порчи молочных продуктов / А.В. Захарченко, Е.П. Гаврюпькина // Живые системы и биологическая

21

безопасность населения: материалы VIII Международной научной конференции студентов и молодых ученых. - М.: МГУПБ, 2010. - С. 106-107.

9. Захарченко (Молдаванова), А.В. Изучение возможности применения биопленки для дйсонтаминации поверхности молочных продуктов / А.В. Захарченко, В.И. Ганина, А.В. Федотова // Биотехнология: состояние и перспективы развития: материалы VI Московского международного конгресса (Москва, 21-25 марта, 2011). - М.: ЗАО «Экспо-биохим-технологии», РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2011. - Часть 2. - С. 227228.

10. Захарченко (Молдаванова), А.В. Изучение возможности применения Lactobacillus для защитного покрытия продуктов питания / А.В. Захарченко, В.И. Ганипа, А.И. Гриневич // Материалы международного научно-практического семинара «Феномен молочной сыворотки: синтез науки, практики и инноваций», Ставрополь, 2011. - С. 35-36.

11. Захарченко (Молдаванова), А.В. Применение пробиотических бактерий для формирования безопасности и качества молочных продуктов / А.В. Захарченко // Живые системы и биологическая безопасность населения: материалы IX Международной научной конференции студентов и молодых ученых. - М.: МГУПП, 2011. - С. 177-178.

12. Молдаванова, А.В. Проверка безопасности антимикробной биопленки / А.В. Молдаванова, Н.А. Усанова // Живые системы и биологическая безопасность населения: материалы X Международной научной конференции студентов и молодых ученых. - М.: МГУПП, 2012. -С. 55-56.

13. Ганина, В.И., Федотова, А.В., Захарченко (Молдаванова), А.В. Заявка на патент №2012133748 «Состав для защиты поверхности сыров от микробиологической порчи».

Отпечатано в типографии ООО "Франтера" Подписано к печати 26.09.2013г. Формат 60x84/16. Бумага "Офсетная №1" 80г/м2. Печать трафаретная. Усл.печ.л. 1,56. Тираж 100. Заказ 632

WWW.FRANTERA.COM

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

ПРОИЗВОДСТВ»

На правах рукописи

04201361852

МОЛДАВАНОВА Анастасия Валерьевна

РАЗРАБОТКА АНТИМИКРОБНОЙ БИОКОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОВЕРХНОСТИ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных и рыбных

продуктов и холодильных производств

Диссертация на соискателя ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор ГАНИНА Вера Ивановна

Москва 2013

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

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР....................................................................................9

1.1. Влияние продуктов питания на здоровье населения.........................................9

1.2. Тенденции рынка................................................................................................12

1.3. Причины и виды возникновения пороков и порчи молочных продуктов.....13

1.4. Микроорганизмы, вызывающие порчу и пороки молочных продуктов.......18

1.5. Способы предотвращения возникновения порчи молочной продукции.......24

1.6. Упаковка, как средство защиты молочных продуктов от порчи....................33

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.......................................................42

2.1. Объекты исследования........................................................................................42

2.2. Методы исследования.........................................................................................43

2.2.1. Методы исследования пробиотических штаммов.....................................43

2.2.2. Методы исследований пленок......................................................................45

2.2.4. Методы исследования молочных продуктов..............................................48

2.2.5. Математические методы...............................................................................50

3. СКРИНИНГ ШТАММОВ ПРОБИОТИЧЕСКИХ БАКТЕРИЙ ПО ВЫЯВЛЕНИЮ ИХ ИНГИБИРУЮЩЕГО БИОПОТЕНЦИАЛА НА ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ПОРЧИ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ.........................................52

3.1. Определение чистоты исследуемых штаммов...............................................52

3.2. Изучение антагонистической активности у новых штаммов и проверка у восстановленных штаммов пробиотических бактерий по отношению к возбудителям кишечных инфекций..........................................................................55

3.3. Антагонистическая активность исследуемых штаммов по отношению к плесневым грибам......................................................................................................58

4. РАЗРАБОТКА СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИИ АНТИМИКРОБНОЙ БИОКОМПОЗИЦИИ.....................................................................................................62

4.1. Выбор и обоснование компонентов для композиции.....................................62

4.2. Изучение возможности получения биокомпозиции с применением

пробиотических бактерий..........................................................................................68

5. ПРОВЕРКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ АНТИМИКРОБНОЙ БИОКОМПОЗИЦИИ.....................................................................................................77

5.1. Проверка эффективности действия разработанной биокомпозиции на приматах......................................................................................................................77

5.2. Проверка эффективности разработанной биокомпозиции на молочных продуктах.....................................................................................................................86

ВЫВОДЫ........................................................................................................................97

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК..........................................................................98

ПРИЛОЖЕНИЕ............................................................................................................116

ВВЕДЕНИЕ

По оценкам Всемирной организации здравоохранения, каждый десятый человек в мире примерно раз в год болеет из-за потребления пищевых продуктов, не отвечающих установленным требованиям по микробиологическим показателям [195].

Развитие микроорганизмов в пище, в том числе в молоке и молочных продуктах, ограничивают, используя определенные технологические приемы: воздействие на сырьё и продукты высокой и низкой температур; снижение показателя активности воды, активной кислотности и активности оксидоредуктаз; применение химических консервантов; бактофугирование, микрофильтрацию и другие современные методы обработки сырья; применение диоксида углерода, перекиси водорода или смесей газов при фасовании продукции; упаковывание продуктов в различные виды современных упаковочных материалов; применение герметичной упаковки и другие.

Большой вклад в решение проблемы получения молочной продукции с показателями качества и безопасности, которые стабильно сохраняются в течение всего срока годности, внесли отечественные и зарубежные учёные: Гуль В.Е., Зобкова З.С., Кузнецова JI.C., Нагула М.Н., Орлова Е.А., Пешехонова А.Л., Рожкова И.В., Семенихина В.Ф., Снежко А.Г., Федотова А.В., Федотова О.Б., Харитонов В.Д., Massa С.С., Пастер JI. и др.

Однако существующие способы не в полной мере позволяют защитить продукцию от возбудителей порчи, которые остаются или попадают в ходе технологического цикла, приводя к ухудшению показателей качества и безопасности, а также уменьшению срока годности молочной продукции. В тоже время к недостаточно изученному вопросу следует отнести возможность направленного применения биопотенциала пробиотических бактерий, способных ингибировать развитие микроорганизмов - возбудителей порчи, иммобилизованных на полимерные носители в качестве природных биоконсервантов. В этой связи актуальным представляется расширение исследований в области создания барьерных технологий, в частности

экологически безопасных биокомпозиций для защиты поверхности молочных продуктов от возбудителей порчи и посторонних микроорганизмов, вызывающих кишечные инфекции.

Целью диссертационной работы являлась разработка биокомпозиции на основе изучения консервирующего эффекта пробиотических бактерий и продуктов их метаболизма в сочетании с природными полимерными материалами для защиты молочных продуктов от размножения в них возбудителей порчи и кишечных инфекций.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- провести скрининг антибактериальной активности пробиотических штаммов по отношению к тестовым культурам, вызывающим порчу молочных продуктов и циркулирующим на молочных предприятиях;

изучить действие натуральных пленкообразующих веществ на пробиотические бактерии и обосновать их соотношение в антимикробной биокомпозиции;

- провести исследование эффективности применения антимикробной биокомпозиции;

- исследовать влияние антимикробной биокомпозиции на показатели качества и безопасности молочных продуктов в условиях хранения;

разработать проект технической документации на получение антимикробной биокомпозиции для защиты молочной продукции от возбудителей порчи.

Научная новизна работы

Теоретически и экспериментально обоснован состав антимикробной биокомпозиции для защиты поверхности молочных продуктов от возбудителей порчи на основе природных полимеров и пробиотических культур.

Выявлены новые штаммы пробиотических бактерий: Lactobacillus plantarum LP-885, Bifidobacterium bifidum GG-71, Bifidobacterium bifidum GG-72,

обладающие выраженным антагонистическим действием по отношению к возбудителям порчи продуктов и кишечных инфекций.

Установлено, что штаммы пробиотических бактерий: Lactobacillus acidophilus АСТ-41 (ВКПМ В - 9644), Lactobacillus acidophilus АСТ-44 (ВКПМ В-9647) и Lactobacillus acidophilus АСК-5 (ВКПМ В-9645), Lactobacillus fermentum -LFM-2 (ВКПМ В-10368), Lactobacillus rhamnosus - LC-52GV (ВКПМ В-9475) оказывают ингибирующее действие на плесневые грибы рода Pénicillium, которые являются наиболее распространенными возбудителями порчи мягких и полутвёрдых сыров.

Обоснованы рациональные параметры получения биокомпозиции на основе природных полимеров в сочетании с пробиотическими бактериями и продуктами их метаболизма, а также охарактеризованы её показатели качества.

Выявлен характер изменения антимикробной активности биокомпозиции от температуры и времени её хранения.

Установлено, что разработанная антимикробная биокомпозиция позволяет снижать количество возбудителей порчи на поверхности мягких и полутвёрдых сыров.

Практическая ценность результатов

Разработаны состав и технология антимикробной биокомпозиции для защиты поверхности мягких и полутвёрдых сыров от возбудителей порчи. На состав антимикробной биокомпозиции подана заявка на изобретение №2012133748 «Состав для защиты поверхности сыров от микробиологической порчи» (Приложение 1).

На основании изучения показателей качества сыров, упакованных с применением биокомпозиции, показана возможность сохранения показателей их качества, безопасности и увеличению их срока годности в среднем на 30%.

Проведена проверка эффективности применения антимикробной биокомпозиции при испытаниях на лабораторных обезьянах (Приложение 2).

Разработан проект технической документации на антимикробную биокомпозицию (Приложение 3).

Проведена опытно-промышленная выработка в производственных условиях ООО «Молоко» в г. Новотроицк, Оренбургской области, показавшая целесообразность использования разработанной антимикробной биокомпозиции при производстве сыра «Адыгейский» (Приложение 4).

Изученный новый штамм бифидобактерий Bifidobacterium bifidum GG-72 был принят на национальное патентное депонирование во Всероссийскую Коллекцию Промышленных Микроорганизмов, ФГУП Гос НИИ генетика с присвоением номера АС-1884 (Приложение 5).

Результаты исследований внедрены в учебный процесс: подготовлены и изданы методические указания к лабораторным работам «Стартовые культуры в технологии продуктов питания» для направления подготовки магистров 260200.68 - Продукты питания животного происхождения (Приложение 6).

Работа выполнялась при поддержке гос. контрактов: №4209: «Коллекция культур бактерий, бактериофагов, дрожжевых и мицелиальных грибов как база для научно-образовательного процесса, сохранения биоразнообразия и развития современной биотехнологии» (2010г.) и №14.740.11.0087 «Разработка ресурсосберегающих биотехнологий многокомпонентных функциональных продуктов на базе инновационных комплексов модифицированных биополимерных носителей с оригинальными минорными нутриентами, пробиотиками, природными антиоксидантами, создание технологии и аппаратурного оформления для их длительного хранения» (2011г.)

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных научных конференциях «Живые системы и биологическая безопасность населения» (М., 2010, 2011, 2012); Московском международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (М., 2010, 2011); Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии и оборудование в молочной промышленности» (Воронеж, 2010); Международном научно-практическом семинаре «Феномен молочной сыворотки: синтез науки, практики и инноваций» (Ставрополь, 2011).

Получены грамоты: за активное участие в работе Центральной выставки V Фестиваля Науки в г. Москве (2010 г.) (приложение 7); за участие в IX международной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» в г. Москве (2011 г.) (приложение 8); в номинации «Мир науки», за активное участие в научной деятельности МГУ 1111 в г. Москве (2012 г.) (приложение 9); за участие в X международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» в г. Москве (2012 г.) (приложение 10).

По результатам исследований, изложенных в диссертационной работе, опубликовано 12 печатных работ, в т.ч. 3 статьи в журналах, рекомендованных перечнем ВАК, методические указания к лабораторным работам «Стартовые культуры в технологии продуктов питания» для направления подготовки магистров 260200.68 - Продукты питания животного происхождения.

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, включающих обзор литературы, методы исследований, экспериментальную часть, выводы, список литературы, содержащий 157 наименований отечественных и 46 зарубежных источников информации, 12 приложений. Работа изложена на 115 страницах машинописного текста, включает 25 таблиц и 23 рисунка.

1.1. Влияние продуктов питания на здоровье населения «Каждый член общества должен усвоить, что питание во многом определяет здоровье человека с момента его зачатия и до конца жизни. Причем этот конец жизни может во времени далеко отстоять от ее начала, а может быть и наоборот -необоснованно приближенным к ее началу. Другими словами, продолжительность жизни в значительной степени зависит от характера питания» - констатирует академик РАМН В.А. Тутельян [126].

Из всех факторов, действующих на организм человека, одним из важнейших является питание, обеспечивающее физическую и умственную работоспособность, здоровье, продолжительность жизни, так как пищевые вещества в процессе метаболизма превращаются в структурные элементы клеток нашего организма, обеспечивая его жизнедеятельность. Нарушения в питании приводят к отрицательным последствиям - заболеваниям сердечно-сосудистой и желудочно-кишечной систем; онкологии и другим нарушениям в функционировании организма.

Следует заметить, что отрицательные изменения в питании населения чаще происходят на фоне неблагоприятной экологической обстановки на производстве и в местах проживания. Экологический кризис проявляется в глобальном загрязнении воды и суши (радиоактивные отходы, образование и накопление токсичных веществ), что привело к угрозе необратимого разрушения природной среды на обширных территориях России. Известно, что в особо неблагоприятной экологической обстановке заболеваемость и смертность в 5-20 и более раз выше среднероссийских показателей.

Оценка питания населения России за последние 15-20 лет показала существенное изменение структуры и качества питания. Выявлено снижение потребления населением основных продуктов питания, наиболее ценных в биологическом отношении: мяса и мясных продуктов, рыбы и рыбопродуктов, молока и молочных продуктов, растительного масла на 25-28%.

В питании людей круглогодично выявляется дефицит аскорбиновой кислоты, достигающий 90%, отмечается снижение уровня витаминов группы В, Р-каротина, витамина Е на 40%. Большинство населения недополучает с пищей кальций, железо, селен, йод, клетчатку и другие нутриенты.

Установлена четкая тенденция к снижению потребления населением продуктов, поставляющих организму энергию и белок.

Сегодня каждый из нас осознает необходимость заботы о своем здоровье и нужно более эффективно защищать то, что даровано нам природой [197].

Итак, здоровье — это оптимальное питание, а оптимальное питание - это, прежде всего, питание натуральными, в том числе обогащенными продуктами. При этом, зная особенности состава пищевых продуктов и их воздействие на те или иные стороны жизнедеятельности организма, необходимо выбирать те из них, которые в данное время наиболее необходимы [126].

Пища — не только один из главных компонентов, обеспечивающих здоровье каждого человека, но и гарантия безопасности государства, которая напрямую зависит от обеспечения каждого гражданина полноценным питанием. Для маленьких детей питание — вопрос жизни и смерти, для людей постарше — здоровья и нездоровья.

С другой стороны, нельзя забывать о том, что одна и та же пища может одновременно быть и компонентом здоровья, и источником целого ряда опасностей. Причём вред человеку может быть нанесён не только токсичными веществами, носителями и источниками которых может быть пища, но и самой безобидной и полезной едой. Дело в том, что жизненно важные соединения, содержащиеся в продуктах питания, должны поступать в организм в определённых количествах и соотношениях. Недостаток этих соединений, так же как и их избыток, может привести к серьёзным последствиям и даже потере здоровья.

Опасность для здоровья человека могут представлять как загрязнители пищевых продуктов, поступающие из окружающей среды, так и некоторые компоненты, присущие данному виду продукта. Это, прежде всего,

микроорганизмы и их токсины; грибы и их токсины, и целый ряд химических соединений антропогенного происхождения. Загрязняя окружающую среду, такие соединения с пищей попадают в наш организм. Таким образом, мы загрязняем внутреннюю среду своего организма в достаточно высоких концентрациях, и последствия этого загрязнения могут быть довольно опасными, вплоть до острого отравления [129].

Первая пища человека с момента рождения — молоко, и любовь к нему у многих людей сохраняется до глубокой старости.

Гиппократ впервые сформулировал основы лечения молоком. Авиценна считал молоко наилучшей пищей для людей пожилого возраста. Молоко использовали при лечении многих болезней, а также употребляли его и как противоядие. Физиологическими экспериментами в лаборатории И. П. Павлова было доказано, что молоко и молочные продукты, содержащие многочисленные и важные элементы, необходимые для роста и развития человека, обеспечивают поддержание важнейших жизненных функций и обладают высокой биологической ценностью [202].

Молоко ��