автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка биотехнологии сывороточно-соковых напитков с функциональными свойствами

РАЗРАБОТКА БИОТЕХНОЛОГИИ СЫВОРОТОЧНО-СОКОВЫХ НАПИТКОВ С ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ

Специальность: 05.18.04 - Технология мясных, молочных и

рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ставрополь - 2013

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор

Брыкалов Анатолий Валерьевич

Официальные оппоненты: Жидков Владимир Евдокимович,

доктор технических наук, профессор, Ставропольский институт сервиса, директор Орлова Татьяна Александровна, доктор технических наук, доцент ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет», кафедра технологии производства и переработки с/х продукции, доцент

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный

технологический университет», г. Краснодар

Защита состоится «8» июля 2013 г. в 13:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.245.05 ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» по адресу: 355009, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1, корпус 3, ауд.506

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет», по адресу: г.Ставрополь, ул. Дзержинского, 120. С авторефератом диссертации можно ознакомиться на сайтах СКФУ www.ncfu.ru и ВАК РФ Министерства образования и науки РФ www.vak.ed.gov.ru/ru/dissertation/

Автореферат разослан «% июня 2013 г

Ученый секретарь X/

диссертационного совета, Л*? ^^^^^

доктор технических наук, профессор г С/ " В .И. Шипулин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В рамках национального проекта «Здоровье» в России ведущим направлением целевого питания является создание ассортимента продуктов, способствующее улучшению здоровья при их ежедневном употреблении в составе рациона. В центре внимания ученых - разработка качественно новых продуктов, которые не только бы удовлетворяли физиологической потребности человека в питательных веществах, но и обладали бы функциональными свойствами.

Особенностью современного развития пищевой промышленности является разработка новых функциональных продуктов питания, основным предназначением которых является: улучшение функции пищеварения и состояния сердечно-сосудистой системы, укрепление иммунитета, повышение энергетического обмена организма человека и т. д.

Получение продуктов функционального назначения, в том числе и напитков, предусматривает использование в качестве одного из основных составляющих - молочную сыворотку, которая содержит комплекс биологически активных веществ.

Значительный вклад в изучение состава и свойств, а также разработку технологий напитков из молочного сырья внесли отечественные и зарубежные ученые: H.H. Липатов, H.H. Липатов (младший), А.Г. Храмцов, В.Д. Харитонов, A.A. Остроумов, К.К. Полянский, П.Г. Нестеренко, Л.В. Голубева, В.В. Василисина, В.Е. Жидков, Е.И. Мельникова, J. Zadow, Е. Murray, О. Braun, М. Tomita и другие.

Особый интерес представляет возможность регулирования пищевой, биологической ценности и функциональных свойств напитков на основе молочной сыворотки, посредствам введения в их состав биологически активных компонентов лекарственных растений и фруктовых соков, которые обогащают продукт витаминами, аминокислотами, органическими кислотами, минеральными веществами, полифенольными соединениями.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что создание биотехнологии получения сывороточно-соковых напитков с функциональными свойствами является актуальным и целесообразным.

Цель и задачи диссертационной работы. Целью настоящей работы является разработка освежающих напитков функционального назначения на основе молочной сыворотки с добавлением экстрактов лекарственных растений и фруктового сока, исследование их состава и биологических свойств.

В соответствии с сформулированной целью исследования в работе решались следующие задачи:

• разработать технологию получения экстрактов из лекарственных растений;

• экспериментально обосновать и оптимизировать параметры получения экстрактов из лекарственных растений;

• исследовать структуру и основные квант-химические характеристики природных фенольных соединений растительного происхождения;

• изучить состав, физико-химические, антиоксидантные свойства растительных композиций для напитков;

• разработать технологию получения функциональных напитков на основе молочной сыворотки с антиоксидантной добавкой;

• исследовать состав, физико-химические, биохимические, микробиологические и органолептические показатели нового вида функционального продукта;

• разработать аппаратурно-процессовую технологическую схему производства функциональных напитков на основе молочной сыворотки;

• разработать техническую документацию на сывороточно-соковые напитки функционального назначения;

• провести оценку экономической эффективности, экологический мониторинг и обосновать безопасность разработанной технологии с использованием элементов ХАССП.

Научная новизна работы заключается в следующем:

оптимизированы технологические параметры экстракции биологически активных веществ из лекарственных растений с установлением состава;

- проведены сравнительные исследования состава экстрактов лекарственных растений мелиссы лекарственной, мяты перечной и эхинацеи пурпурной с использованием в качестве экстрагентов воды, творожной молочной сыворотки и изомеризованной сыворотки;

- установлено влияние природы и состава экстрагентов - вода, творожная сыворотка и изомеризованная молочная сыворотка на показатели антиоксидантной активности экстрактов;

- результаты исследований легли в основу для разработки технологии новых сывороточно-соковых напитков, содержащих антиоксиданты флавоноидной природы;

- изучены качественные показатели функциональных сывороточно-соковых напитков с установлением уровня их пищевой и биологической ценности и с обоснованием сроков хранения.

Практическая значимость работы. Разработана техническая документация на сывороточно-соковые напитки, содержащие экстракты лекарственных растений - СТО 9224-035-10125033-13; СТО 9224-03610125033-13 и СТО 9224-037-10125033-13. Произведены опытно-промышленные выработки сывороточно-соковых напитков на базе учебного научно-производственного комплекса «Агробиотехпереработка», Кубанский госагроуниверситет, г. Краснодар (2013 г.), ООО НПФ «Виктория +», г. Ставрополь (2013 г.). Результаты работы используются в курсовом и дипломном проектировании студентов специальности 260100.68 -

Технология продуктов питания, факультета перерабатывающих технологий, КубГАУ.

Инновационные приоритеты работы.

- исследование закономерностей влияния состава и природы экстрагента на антиоксидантную активность экстрактов лекарственных растений

- разработка рецептуры и инновационных технологий производства сывороточно-соковых напитков, обогащенных антиоксидантами фенольной природы в сочетании с пребиотиком лактулозой.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на различных международных, всероссийских и региональных научно-практических конференциях: научно-практической конференции молодых ученных и студентов юга России «Медицинская наука и здравоохранение» (г. Краснодар, 2011); международной научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи — путь к обществу, основанному на знаниях» (г. Москва, 2011); всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (г. Краснодар, 2012); международной научно-практической конференции «Современные достижения в области производства и переработки натуральной пищевой продукции и оценка ее качества» (г. Краснодар, 2012); всероссийской конференции «Аналитическая хроматография и капиллярный электрофорез» (г. Краснодар, 2013).

Публикации. Основное содержание работы отражено в 14 публикациях, в том числе в 5 статьях в журналах, рекомендованных ВАК РФ и одной монографии.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, содержащего 136 наименований, в том числе 31 иностранный источник и 5 приложений. Содержание работы изложено на 155 страницах, включая 39 таблиц и 33 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении рассмотрена и обоснована актуальность выбранного направления. Сформулирована цель диссертационной работы.

В первой главе проведен анализ научной информации и экспериментальных данных отечественных и зарубежных авторов, подтверждающих актуальность производства функциональных напитков.

Дана характеристика состава и свойств вторичного молочного сырья и растительных компонентов, как объектов физико-химической и биотехнологической обработки. В соответствии с проведенным анализом научной литературы и поставленной целью сформулированы задачи научной работы.

Во второй главе рассмотрена организация работы и определена схема проведения исследований, которая представлена на рисунке I. Она отражает последовательность и взаимосвязь различных этапов выполнения диссертационной работы. Также в данной главе изложены требования к объектам исследований и экспериментальным установкам. Описаны методики исследований, методы математического планирования и обработки результатов эксперимента.

Объектами исследований являлись молочная сыворотка соответствующая ГОСТ 53438-2009; молочная сыворотка изомеризованная, соответствующая требованиям ТУ 9223-123-04610209-2002 «Сыворотка молочная сухая подсырная»; лекарственные травы соответствующие нормативной документации (мелисса лекарственная - ФС 42-3645-98 , мята перечная - ГОСТ 23765-94, эхинацея пурпурная - ВФС 42-2371-94); сок манго соответствующий ГОСТ Р 52187-2003; пектин (Andre Pectin) в соответствии с требованиями ГОСТ 29186-91; лимонная кислота отвечающая требованиям ГОСТ 908-2004; сахар соответствующий ГОСТ 21-92 «Сахар -песок».

Рисунок 1 - Схема проведения исследований

При проведении исследований объектов использовались общепринятые ГОСТы, стандартные методы определения физико-химических, биохимических и микробиологических показателей. Также для определения химического состава объектов исследования промежуточных и конечных продуктов были использованы специальные методики - капиллярный электрофорез на оборудовании «Капель 105» (ОАО «НПФ Люмэкс», Россия), определение антиоксидантной активности на приборе «Цвет Яуза-01-AA», определение дубильных веществ, флавоноидов и гидроксикоричных кислот спектрофотометрическим методом. Результаты экспериментальных исследований подвергались статистической обработке данных с помощью пакета прикладных программ «Statistica 5.5», «Microsoft Excel».

В третьей главе была разработана технология получения экстрактов лекарственных растений в соответствии с поставленной целью и задачами. Экстракцию биологически активных веществ из растительных источников осуществляли водой при соотношении компонентов 1:13-1:40, при температуре 55-65°С и времени процесса 30-90 мин. Кроме водной экстракции лекарственных растений проведена экстракция творожной и изомеризованной молочной сывороткой при оптимальных условиях — соотношении компонентов 1:40, температуре 45°С и времени процесса 45 минут. Данная технология имеет 8 стадий (рисунок 2).

Для оптимизации параметров в технологии экстракции биологически активных веществ из фитосырья был реализован трехфакторный эксперимент. В качестве выходного параметра использовали содержание флавоноидов в экстрактах из мелиссы лекарственной, мяты перечной, эхинацеи пурпурной (уьуг.уз)- В качестве изучаемых факторов оптимизации были исследованы соотношения масс фитосырья и экстрагента (xi - 1:40; 1:20; 1:13) температурный режим экстракции (х2 - 45°С; 55°С; 65°С) и продолжительность экстракции (х3 — 30, 60, 90 минут).

1 Подготовка фитосырья, оценка по качеству

*

2 Консервация фитосырья в холодильной камере при 4-5°С

*

3 Очистка фитосырья, высушивание при 21-24°С

4 Измельчение сырья до размера частиц 1-1,5 мм

5 Получение экстрактов

Экстракт на основе творожной молочной сыворотки

Экстракт на основе изомеризованной молочной сыворотки

Экстракт водный + -

Фильтрация

Пастеризация экстрактов при 1=75°С, х= 15 сек

Охлаждение до температуры 23-27°С

Рисунок 2 - Схема получения экстрактов лекарственных растений

Для определения оптимальных параметров процесса экстракции фенольных компонентов лекарственных растений были построены поверхности отклика выходных параметров процесса.

Анализ результатов нейроно-сетевого моделирования позволил получить уравнения регрессии адекватно описывающие процесс экстракции флавоноидов из лекарственного растения мелиссы лекарственной:

у, = - 2,06750 + 0,62x1 + 0,11967х, + 0,0229х, -0,013хг0,0026х2 - 0,05х3

+ 0,0001х,х2 - 0,0058х1хз + 0,00057X2X3 В соответствии с приведенным нейроно-сетевым моделированием и анализом полученных графических зависимостей установлено, что

оптимальными факторами экстракции флавоноидов из мелиссы лекарственной является соотношение фитосырья с экстрагентом 1:13, температура экстракции 55°С и продолжительность экстракции 50 минут. Оптимальными факторами экстракции флавоноидов соответственно из эхинацеи пурпурной и мяты перечной являются соотношения фитосырья с экстрагентом 1:13 и 1:40, температуры экстракции 55°С и 65°С, продолжительность экстракции 30 минут и 90 минут.

В полученных экстрактах определено содержание биологически активных веществ. В таблице 1 представлены результаты исследований.

Таблица 1 - Физико-химические показатели и состав водных экстрактов лекарственных растений

Наименование показателя Мелисса лекарственная Мята перечная Эхинацея пурпурная

Плотность, кг/м3 996±49,8 997±49,85 998±49,9

Значение рН 7,17±0,36 7,35±0,37 7,32±0,37

Содержание сухих веществ, % 2,74±0,14 2,74±0,14 2,74±0,14

Количественное содержание флавоноидов, % 0,64±0,032 0,67±0,034 0,75±0,038

Количественное содержание гидроксикоричных кислот, % 0,14±0,007 0,16±0,008 0,18±0,009

Количественное содержание дубильных веществ, мг/г 1,4±0,070 1,88±0,094 1,44±0,072

Экстракты характеризуются широким набором фенольных соединений - антиоксидантов. Содержание флавоноидов в экстрактах лекарственных растений в пределах 0,64-0,75 %, гидроксикоричных кислот 0,14-0,18 % и дубильных веществ 1,40-1,88 %.

В составе экстрактов лекарственных растений было количественно определено содержание катионов, анионов, органических кислот, фенольных

соединений, витаминов, аминокислот и Сахаров методом капиллярного электрофореза. Результаты исследований приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Сравнительный состав водных экстрактов лекарственных

растений

Наименование Эхинацея Мята Мелисса

показателя пурпурная перечная лекарственная

Содержание катионов, мг/дм3

Калий 18442±553,6 17208±516,2 25156±754,6

Натрий 339±10,1 792±23,7 1153±34,5

Магний 4550±136,5 1505±45,1 1944±58,3

Кальций 10773±323,1 4100±123,0 2285±68,5

Содержание анионов, мг/дм3

Хлорид 3723±111,6 639±19Д 4230±126,9

Сульфат 593±17,7 1320±39,6 1315±39,4

Нитрат 215±6,4 2913±65,7 2920±87,6

Содержание органических кислот, мг/дм"1

Щавеїгавая кислота 510±15,3 280±8,4 350±10,5

Винная кислота 2250±67,5 2850±85,5 10410±312,3

Яблочная кислота 18610±558,3 5510±165,3 6400±192,0

Янтарна кислота 4430±132,9 2370±71,1 1690±50,7

Лимонная кислота 3340±100,2 15260±457,8 4б70±140,1

Содержание аминокислот мг/дм3

Лейцин - 2,98±0,09 0,81±0,02

Валин 0,67±0,02 12,49±0,37 0,40±0,01

Пролин 29,62±0,88 49,65±1,49 11,36±0,34

Треонин - 7,14±0,21 2,80±0,08

Серин 0,75±0,02 4,13±0,12 0,48±0,01

Алании 1,47±0,04 4,77±0,14 -

Глицин 1,52±0,05 1,26±0,04 -

Содержание Сахаров мг/дм3

Галактуроновая кислота 49,77±1,4 15,бЗ±0,4 39,9±1,1

Фруктоза 1205,0±36,1 3038,0±91,1 949,7±28,4

Глюкоза 1249,0±37,4 - 1215,0±36,4

По данным таблицы в экстрактах трех лекарственных растений преобладают катионы калия и кальция, в меньшем количестве обнаружено содержание катионов натрия и магния. В спектре органических кислот наибольшее содержание лимонной кислоты, яблочной и винной, которые как компоненты в технологии напитков могут создавать особенности их органолептических свойств, также как и обнаруженные фруктоза и глюкоза.

По данным таблицы экстракты мяты перечной и мелиссы лекарственной содержат незаменимые аминокислоты, такие как лейцин, метионин и валин.

По результатам сравнительных экспериментальных исследований методом КЭФ установлено, что при использовании в качестве экстракта лекарственных растений творожной молочной сыворотки также как и в водных экстрактах из катионов наибольшее содержание калия, кроме преобладающих яблочной, винной и лимонной органических кислот определено количественное содержание молочной кислоты 65,4-87,7 г/дм3, из незаменимых аминокислот обнаружен дополнительно аргинин.

В экстрактах лекарственных растений была исследована их антиоксидантная активность. Полученные результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Биантиоксидантные свойства экстрактов лекарственных растений

Наименование Антиоксидантная активность, мг/дм3 (по галловой кислоте)

Экстракция водой Экстракция творожной сывороткой Экстракция изомеризованной молочной сывороткой

Мята перечная 173,7±8,6 111,3±5,5 110,9±5,54

Эхинацея пурпурная 63,1±3,1 173,1±8,6 160,5±8,02

Мелисса лекарственная 233,5±11,6 125,8±6,2 115,8±2,54

Результаты исследований показывают, что при использовании водного экстрагента полученные экстракты по показателям антиоксидантной активности могут быть ранжированы следующим образом: экстракт мелиссы лекарственной > экстракт мяты перечной > экстракт эхинацеи пурпурной, тогда как сыворотки и изомеризованной сыворотки установлен следующий ряд: экстракт эхинацеи пурпурной > экстракт мелиссы лекарственной >

экстракт мяты перечной. Результаты могут быть объяснены различием природы и состава экстрагентов и лекарственных растений.

Особенностью экстрактов лекарственных растений с применением экстрагента изомеризованной молочной сыворотки является содержание в составе кроме полифенольных антиоксидантов пребиотика лактулозы в концентрации 2,4 г/дм3, что обуславливает бифидус фактор.

Направленность полученных результатов экспериментальных исследований по биоантиоксидантным свойствам лекарственных растений определяется последующим их применением в качестве добавки к напиткам, обеспечивающей конкурентоспособные показатели качества, безопасность. К тому же применение фитоантиоксидантов флавоноидной природы в производстве продуктов будет способствовать ингибированию окисления липидов, что является фактором увеличения продолжительности хранения пищевых продуктов при сохранении пищевой и биологической ценности.

Таким образом, экстракты исследуемых лекарственных растений имеют высокий уровень антиоксидантных свойств благодаря содержанию флавоноидов, гидроксикоричных кислот, дубильных веществ, витаминов, растительных белков с сульфгидридными группами, что создает обоснованную возможность по их применению в качестве компонентов в напитках.

В четвертой главе описывается технологический процесс производства сывороточно-соковых напитков функционального назначения, который проводился в соответствии с блок-схемой, представленной на рисунке 3, в качестве экстрагента использовалась вода.

На основе разработанной технологии были проведены опытные выработки сывороточно-соковых напитков.

Для оценки качества напитков функционального назначения на основе молочной сыворотки был изучен их состав и исследованы физико-химические параметры, проведена органолептическая оценка продуктов. Результаты исследований отражены в таблице 4.

Рисунок 3 - Блок-схема получения сывороточно-соковых напитков Таблица 4 - Состав и физико-химические показатели сывороточно-

соковых напитков

Наименование показателей Напитки сывороточно-соковые

с мелиссой лекарственной с мятой перечной с эхинацеей пурпурной

1 2 3 4

Внешний вид и консистенция Однородная непрозрачная жидкость с выпадением при хранении незначительного осадка, исчезающего при перемешивании

Вкус и запах чистый, кисло- сладкий, освежающий с ароматом мелиссы и манго кисло-сладкий, с выраженным ароматом мяты чистый, кисло- сладкий, тонизирующий с ароматом эхинацеи и манго

1 2 3 4

Цвет светло желтый

Плотность, кт/м1 1072±53,6 1071±53,6 1073±53,6

Значение рН 3,97±0,19 3,95±0,19 3,98±0,20

Кислотность, °Т 61±3,05 60±3,00 62±3,10

Содержание флавоноидов, % 0,53±0,02 0,69±0,03 0,61±0,03

Содержание гидроксикоричн ых кислот, % 0,03±0,002 0,04±0,002 0,05±0,003

Содержание сухих веществ, % 7,55±0,38 7,54±0,38 7,55±0,38

Содержание минеральных веществ, % 0,32±0,02 0,30±0,02 0,31±0,02

Для более полной органолептнческой оценки проводилась дегустация полученных напитков. Ниже, на рисунке 4 приведено графическое представление результатов дегустационных данных с помощью профильного анализа.

Дегустационная оценка качественных характеристик трех напитков показала, что все характеризуются сложным ароматом, достаточно насыщенным. Напиток с экстрактом мяты перечной имеет выраженный аромат настоя травы.

Вкус напитков кисло-сладкий, сложный для напитков, содержащих экстракты мяты перечной и эхинацеи пурпурной, и в меньшей степени с экстрактом мелиссы лекарственной. Сливочный вкус указанных напитков придают продуктам гармоничность.

Послевкусие напитков приятное и характеризуется продолжительностью. Сывороточно-соковый напиток, содержащий экстракт эхинацеи пурпурной отличается некоторой терпкостью в послевкусии.

вкус послевкусие

аромат

Рисунок 4 - Графическое представление результатов профильного анализа аромата, вкуса и послевкусия сывороточно-соковых напитков

По результатам исследований установлено, что срок хранения напитков составляет 15 суток при температуре 4±2°С с сохранением органолептических показателей, титруемой кислотности и с соответствием с ФЗ №88 «Технический регламент на молоко и молочную продукцию».

В таблице 5 представлены данные по микробиологической оценке сывороточно-соковых напитков, срок хранения 15 суток.

Таблица 5 - Микробиологическая оценка сывороточно-соковых напитков, содержащих экстракты лекарственных растений

Наименование показателей С мелиссой лекарственной С мятой перечной С эхинацеей пурпурной

КМАФАнМ, КОЕ в 1 см', не более 3,9х104 2,8x1 о3 1,4x10"

БГКП,вО,1 см' не обнар. не обнар. не обнар.

Коагулазоположительные стафилококки и S.aureus в 1,0 см3 не обнар. не обнар. не обнар.

Патогенные и.о., в т.ч. сальмонеллы, в 25 см3 не обнар. не обнар. не обнар.

L.monocytogenes, в 25 cmj не обнар. не обнар. не обнар.

По микробиологическим показателям напитки соответствуют установленным требованиям ФЗ №88 «Технический регламент на молоко и молочную продукцию».

Разработана аппаратурно-процессовая схема производства сывороточно-соковых напитков с использованием имеющегося в отрасли оборудования (рисунок 5).

Рисунок 5 — Схема технологической линии производства функциональных напитков на основе молочной сыворотки.

1- насос центробежный; 2 - счетчик объемный; 3 - вибрационное сито; 4 -охладитель пластинчатый; 5 - резервуар для сыворотки; 6 - пластинчатая пастеризационно-охладительная установка; 7 - резервуар для напитка; 8 - резервуар для сока; 9 - резервуар для экстракта лекарственных растений; 10 - фасовочный аппарат; 11 -мельница; 12-экстрактор; 13-центрифуга.

С использованием принципов ХАССП определены риски и критические контрольные точки при производстве напитков. Проведен мониторинг и анализ опасных факторов по каждой критической контрольной точке. Качество сывороточно-соковых напитков определяется взаимодействием следующих факторов: качественными показателями сырья (молочная сыворотка, сок манго, экстракт лекарственных растений), уровнем качества технологических процессов и соблюдением функционирования принципов ХАССП по контролю на этапах производства продукции.

В пятой главе представлены технико-экономические показатели по разработанной технологии напитков.

Анализ экономической эффективности разработанной технологии сывороточно-соковых напитков с функциональными свойствами показал, что данные продукта имеют невысокий уровень себестоимости в пределах 25-27 тыс.руб. за 1 тонну, что определяется использованием в технологии выбранного вторичного сырья - молочная сыворотка, а также за счет того, что продукты будут производиться на имеющемся оборудовании и в цехах существующих предприятий молочной промышленности. Данные экономические факторы с рентабельностью в пределах 46-55 % позволяют окупить затраты на промышленное внедрение технологии, выделить средства на рекламную деятельность, маркетинговые исследования.

Выводы

1. Теоретически обоснованна и экспериментальна подтверждена целесообразность применения компонентов из лекарственных растений для разработки технологии функциональных напитков на основе молочной сыворотки, обогащенных флавоноидами и витаминами, придающими напиткам антиоксидантные свойства.

2. Получены математические модели адекватно описывающие процесс экстракции биологически активных веществ - флавоноидов из лекарственных растений. Рациональными режимами процесса экстракции являются следующие: для мелиссы лекарственной соотношение фитосырья с экстрагентом 1:13, температуры экстракции 55°С, продолжительность экстракции 50 мин. Для эхинацеи пурпурной и мяты перечной соответственно: 1:13, 55°С, 30 мин; 1:40, 65°С, 90 мин.

3. Проведены исследования разных вариантов экстракции лекарственных растений — водная, творожной сывороткой и изомеризованной молочной сывороткой. Установлено, что водные экстракты содержат широкий спектр следующих биологически активных веществ: флавоноидов 0,64-0,75 %, гидроксикоричных кислот 0,14-0,18 %, дубильных

веществ 1,4-1,8 %. В экстрактах молочной творожной сывороткой, кроме нативных соединений, обнаружено содержание флавоноидов 0,41-0,59 %, гидроксикоричных кислот 0,08-0,25 %, дубильных веществ 1-1,12 %. Особенностью экстракта на основе изомеризованной молочной сыворотки является содержание пребиотика лактулозы в концентрации 2,2-2,4 г/дм3.

4. Установлено, что при использовании водного экстрагента, полученные экстракты по показателям антиоксидантной активности ранжированы следующим образом: экстракт мелиссы лекарственной > экстракт мяты перечной > экстракт эхинацеи пурпурной, тогда как с использованием экстрагентов - творожная сыворотка и изомеризованная сыворотка установлен следующий ряд: экстракт эхинацеи пурпурной > экстракт мелиссы лекарственной > экстракт мяты перечной.

5. Оптимизированы параметры технологических этапов производства сывороточно-соковых напитков на основе молочной сыворотки с содержанием биологически активных компонентов мелиссы лекарственной, мяты перечной и эхинацеи пурпурной. Разработаны аппаратурно-процессовые технологические схемы производства напитков с принципиальным этапом ферментации растительных экстрактов и молочной сыворотки.

6. Исследовано влияние состава и свойств фитодобавок из лекарственных растений на показатели качества сывороточно-соковых напитков в процессе хранения. Установлены сроки годности напитков, содержащих комплекс полифенольных антиоксидантов растительного происхождения.

7. При изучении качественных показателей функциональных сывороточно-соковых напитков установлен высокий уровень их пищевой и биологической ценности в сочетании с оригинальными и гармоничными органолептическими показателями.

8. Результаты проведенных исследований легли в основу разработки биотехнологии сывороточно-соковых напитков с последующей выработкой

их в опытно-промышленных условиях учебного научно-производственного комплекса «Агробиотехпереработка» Кубанского государственного аграрного университета, г. Краснодар и ООО НПФ «Виктория +», г.Ставрополь.

9. Разработана техническая документация на напитки функционального назначения, обогащенных биологически активными компонентами лекарственных растений (три стандарта организации на сывороточно-соковые напитки СТО 9224-035-10125033-13 «ЭЛИТОН-МЛ», СТО 9224036-10125033-13 «ЭЛИТОН-МП», СТО 9224-037-10125033-13 «ЭЛИТОН-ЭП»),

10. Маркетинговая и технико-экономическая оценка технологий трех сывороточно-соковых напитков подтвердила их безотходность и выявила конкурентоспособность, перспективу востребованности на рынке. Экономическая эффективность разработки технологий определяется показателями рентабельности на уровне 46-55 %. Результаты экологического мониторинга, определение рисков и критических контрольных точек с использованием принципов ХАССП для разработанной технологии напитков установили их безопасность.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Пилипенко, Н.Ю. Исследование фенольных компонентов лекарственных растений, применяемых в качестве антиоксидантов в напитках с функциональными свойствами [Текст] / Н.Ю. Пилипенко, A.B. Брыкалов // Материалы IV всероссийской научно-практической конференции молодых ученных «Научное обеспечение агропромышленного комплекса». Краснодар, 2010. - С. 291-292.

2. Пилипенко, Н.Ю. Разработка технологии напитков функционального назначения на основе молочной сыворотки [Текст] / Н.Ю. Пилипенко // Материалы IX научно-практической конференции молодых ученых и студентов юга России «Медицинская наука и здравоохранение», Краснодар. 2011.-С. 185-188.

3. Пилипенко, Н.Ю. Использование молочной сыворотки в технологии напитков функционального назначения [Текст] / Н.Ю. Пилипенко // IV Международная (заочная) научно-практической конференции молодых ученных «Инновационные тенденции развития российской науки». Красноярск, 2011, —С.97-100

4. Пилипенко, Н.Ю. Изучение состава антиоксидантов на основе фенольных соединений лекарственных растений, используемых для приготовления напитков [Текст] / Н.Ю. Пилипенко, A.B. Брыкалов // Материалы IV международной научно-практической конференции «Молодежь и наука: реальность и будущее». - Невинномысск, 2011. — С. 166.

5. Пилипенко, Н.Ю. Разработка инновационной технологии получения напитков нового поколения с функциональными свойствами на основе молочной сыворотки [Текст] II Сборник докладов III Международной научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях». - Москва, 2011. — С. 370-372.

6. Брыкалов, A.B. Использование капиллярного электрофореза для количественного определения фитохимического состава лекарственных растений [Текст] / A.B. Брыкалов, Н.Ю. Пилипенко, Е.М. Головкина// Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2011,- №2(29). -С.115-118.

7. Брыкалов, A.B. Биологически активные растительные компоненты и их применение в получении напитков из молочной сыворотки [Текст] / A.B. Брыкалов, Н.Ю. Пилипенко // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2011,- №6(33). - С.79-81.

8. Храмцов, А.Г. Изучение состава сыворотки возможностями капиллярного электрофореза [Текст] / А.Г. Храмцов, A.B. Брыкалов, Н.Ю. Пилипенко, Е.М. Головкина // Молочная промышленность. - 2011. - №5. -С.59

9. Пилипенко, Н.Ю. Биотехнология получения напитков нового поколения с функциональными свойствами [Текст] / Н.Ю. Пилипенко, A.B. Брыкалов // Материалы V всероссийской научно-практической конференции молодых ученных «Научное обеспечение агропромышленного комплекса». Краснодар, 2011. - С. 295-296

10. Пилипенко, Н.Ю. Изучение антиоксидантных свойств напитков функционального назначения [Текст] / Н.Ю. Пилипенко, А. В. Брыкалов // Материалы V международной научно-практической конференции «Молодежь и наука: реальность и будущее». - Невинномысск, 2012. - С. 5658.

11. Храмцов, А.Г. Напитки из сыворотки с растительными компонентами [Текст] / А.Г. Храмцов, A.B. Брыкалов, Н.Ю. Пилипенко // Молочная промышленность. - 2012. - №7. - С.64-66.

12. Брыкалов, A.B. Исследование антиоксидантной активности напитков на основе молочной сыворотки [Текст] / A.B. Брыкалов, Н.Ю. Пилипенко // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. - 2012. - № 84 (10) // http://ej.kubagro.ru/2012/10/pdf/09.pdf

13. Брыкалов, А. В. Современные методы выделения и исследования биологически активных веществ и микроорганизмов [Текст] / A.B. Брыкалов, Ю. Ф. Якуба, Н. Ю. Пилипенко, П. Ришом, Ф. Симоно - Краснодар: КубГАУ, 2013,- 116 с.

14. Брыкалов, А. В. Исследование состава лекарственных растений методом капиллярного электрофореза [Текст] / A.B. Брыкалов, Н. Ю. Пилипенко Ю. Ф. Якуба // Материалы II Всероссийской конференции «Аналитическая хроматография и капиллярный электрофорез».- Краснодар, 2013.-С. 60

Печатается в авторской редакции

Подписано в печать 27.05, 2013 Формат 60x84 1/16 Усл. печ. л. - 1,5. Уч.-изд.л. - 1 Бумага офсетная. Печать офсетная. Заказ № 375 Тираж 100 экз. ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» 350044, г. Краснодар, ул. Калинина 13.