автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка технологии детского творога, обогащенного бифидобактериями



Восточно-Сибирский/государственный технологический

университет

На правах рукописи

Вартанова Анджела Иннокентьевна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ДЕТСКОГО ТВОРОГА, ОБОГАЩЕННОГО БИФИДОБАКТЕРИЯМИ

05.18.04. Технология мясных, молочных и рыбных

продуктов

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель чл.-корр. СО АН ВШ, доктор технических наук, профессор Хамагаева И.С.

Улан-Удэ 1997

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 6

1.1. Метаболизм кальция и его роль в питании человека 6

1.1.1. Значение кальция в питании и его влияние на 6 развитие детей.

1.1.2. Влияние состава пищи на метаболизм кальция 12

1.2. Особенности технологии белковых продуктов 19

1.2.1. Способы коагуляции белков молока 19

1.2.2. Особенности технологии производства творога 29 для детского питания

1.3. Роль микрофлоры закваски при производстве 34 детского творога

1.4. Заключение по обзору литературы и задачи 39 исследований

ГЛАВА 2. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ. МАТЕРИАЛЫ 42 И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Постановка эксперимента 42

2.2. Методы исследований 44

2.2.1. Биохимические методы 44

2.2.2. Микробиологические методы 52

2.3. Статистическая обработка результатов 53 ГЛАВА 3. УТОЧНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА 55

ТЕРМОКАЛЬЦИЕВОЙ КОАГУЛЯЦИИ БЕЛКОВ МОЛОКА

3.1. Влияние различных режимов коагуляции на степень 55 использования белковых веществ молока

3.2. Влияние дозы вносимого коагулянта на соотношение 63

кальция к фосфору в белковом сгустке

ГЛАВА 4. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ 66

ФЕРМЕНТАЦИИ И ОБЕЗВОЖИВАНИЯ БЕЛКОВОГО СГУСТКА

4.1. Разработка комбинированной закваски, включающей бифи- 66 добактерии и ацидофильную палочку

4.2. Исследование и выбор дозы вносимой закваски 69

4.3. Исследование и выбор условий ферментации 77 белкового сгустка

4.4. Исследование режимов обезвоживания белкового сгустка 86

4.5. Изучение протеолитической активности бифидобактерий 89 и ацидофильной палочки в процессе ферментации

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ДЕТСКОГО . 92

ТВОРОГА, ОБОГАЩЕННОГО БИФИДОБАКТЕРИЯМИ

5.1. Технологическая схема производства детского творога, 92 обогащенного бифидобактериями

5.2. Определение предельных сроков хранения готового 97 продукта

ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЦЕННОСТИ ДЕТСКОГО 102

ТВОРОГА, ОБОГАЩЕННОГО БИФИДОБАКТЕРИЯМИ

6.1. Исследование аминокислотного состава детского творога 102

6.2. Изучение атакуемости белков творога, обогащенного 106 бифидобактериями, пищеварительными протеиназами

6.3. Исследование доступного лизина 109

ВЫВОДЫ 112

БИБЛИОГРАФИЯ ИЗ

ПРИЛОЖЕНИЯ 131

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы в связи с ухудшением экологической обстановки большая часть населения, особенно детского, страдает от избытка токсичных микроэлементов, представляющих угрозу для здоровья и даже жизни человека, при одновременном дефиците необходимых эссенциальных элементов.

Одним из таких жизненно необходимых элементов является кальций, недостаточное поступление которого ведет к всасыванию и накоплению в организме микроэлементов группы тяжелых металлов: свинца, кадмия, никеля и др. В целях профилактики накопления токсичных минеральных элементов ряд авторов предлагает обогащать рационы кальцием. Наиболее богатым источником кальция являются молоко и молочные продукты, в частности творог.

В настоящее время существует несколько способов производства творога для детского питания. Наиболее распространены кислотно-сычужный и раздельный способы. Однако, производство детского творога этими способами - достаточно сложный процесс, сопряженный с трудностями по получению готового продукта с высокими санитарно-гигиеническими показателями, предъявляемыми к продуктам детского питания. Это связано, прежде всего, с длительностью всего технологического цикла производства, когда возможно повторное обсеменение посторонней технически вредной микрофлорой.

Кроме того, детский творог, вырабатываемый по традиционной технологии, обладает достаточно высокой кислотностью (150 °Т), которая не всегда может быть компенсирована буферными системами детского организма.

Термокальциевый способ производства детского творога позволяет получить готовый продукт с низкой кислотностью и за короткое время.

Промышленная технология пресного творога, вырабатываемого методом термокальциевой коагуляции была разработана на основании исследований, проведенных проф. П.Ф.Дьяченко.

На усвоение кальция организмом человека большое значение оказывает, прежде всего, его соотношение с солями фосфора. Избыток фосфора, характерный для рациона современного человека, нарушает метаболизм кальция. Соотношение кальция к фосфору в пресном твороге наиболее приближенок оптимальному, однако сведений в литературе о влиянии различных технологических факторов на соотношение кальция к фосфору в пресном твороге практически нет.

Известно о благоприятном влиянии на метаболизм кальция микроорганизмов, вносимых с закваской, в частности бифидобактерий. Сведения о развитии бифидобактерий в белковом сгустке, полученном термокальциевым способом, в литературе также практически отсутствуют. Поэтому разработка технологии детского творога, полученного термокальциевым способом, с оптимальным соотношением кальция к фосфору, обогащенного бифидобактериями, является актуальной.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. МЕТАБОЛИЗМ КАЛЬЦИЯ И ЕГО РОЛЬ В ПИТАНИИ ЧЕЛОВЕКА

1.1.1. Значение кальция в питании и его влияние

на развитие детей

В настоящее время ни у кого не вызывает сомнения огромное значение минеральных веществ в жизнедеятельности организма (60).

Минеральные вещества - совершенно необходимые составные части пищи. Особенно важна их роль для организма ребенка (73).

Процессы роста, развития организма ребенка сопровождаются увеличением массы клеток, минерализацией скелета. Это требует систематического поступления в организм ребенка определенного количества минеральных веществ (55).

Минеральные вещества входят в состав всех клеток и тканей организма ребенка. Они необходимы для правильного роста и развития костной, мышечной, кроветворной и нервной систем, участвуют в процессах обмена веществ, входят в состав многих ферментов и гормонов (38,60,64,94).

Минеральные соединения являются одним из основных регуляторов важнейших физиологических процессов в организме.

Для растущего детского организма особенно важно снабжение такими минеральными веществами, как кальций, фосфор, железо, магний (64,103).

Одним из незаменимых минеральных элементов, имеющим важное значение для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма является кальций (7,70).

В организме человека соединения кальция количественно пре-

восходят все другие минеральные вещества. Он входит в состав клеток и тканей, кровь и лимфу. Наибольшее его количество содержится в костях. Этим определяется его значение как пластического материала в процессах формирования скелета растущего организма (1,120).

По своим химическим свойствам кальций относится к элементам, образующим прочные соединения с белками, фосфолипидами, органическими кислотами и другими веществами. Благодаря этим свойствам он не только выполняет важную пластическую роль при формировании тканевых структур, связывании (адгезии) клеток, но и влияет на многие физиологические процессы, постоянно протекающие в организме человека (75,91).

Значение кальция как активатора клеточных функций было выяснено почти сто лет назад. Исследованиями последних 25 лет выявлена важная роль кальция в физиологии сердечно-сосудистой системы и регуляции артериального давления (162). В ряде работ эпидемиологического, клинико-экспериментального характера показана обратная взаимосвязь между потреблением кальция и уровнем артериального давления (126,127). О роли дефицита кальция в патогенезе гипертонической болезни свидетельствуют данные о снижении артериального давления при назначении дополнительного количества кальция (128).

Отмечая ведущую роль нервной системы в регуляции обмена веществ, секретообразовании, мышечной деятельности и других процессов, А. А.Богомолец еще в 1928 году подчеркивал исключительную важность ионов кальция в регуляции тонуса симпатической и парасимпатической нервной системы. Дальнейшие экспериментальные исследования в этом направлении подтвердили важное значение кальция

для осуществления различных функций организма, в том числе и для деятельности центральной нервной системы и ее высшего отдела -коры больших полушарий головного мозга (84).

Особенно велика роль кальция для детского организма, одним из условий нормальной жизнедеятельности которого является достаточное поступление этого минерального элемента.

Детский организм отличается от организма взрослого бурно протекающими процессами роста и связанным с этим увеличением массы костной (скелета) и мышечной тканей, формированием и становлением структуры многих органов и систем, совершенствованием их функций, большой двигательной активностью, развитием высшей нервной деятельности (27,64).

Организм растущего ребенка и подростка в период формирования скелета нуждается в дополнительных количествах кальция (73).

Функции кальция в организме ребенка многообразны. Это участие в построении костей скелета, зубной ткани, поддержании в организме кислотно-щелочного и ионного равновесия, создание внутренней среды, необходимой для нормального обмена веществ (86).

Количество кальция, обеспечивающее оптимальные условия для жизнедеятельности организма, варьируется в зависимости от возраста и ряда других условий.

Анализ большого числа опытов, проведенных над потомством лабораторных животных, содержащихся на диетах с количеством кальция на уровне минимальной потребности и превышающим его в 3-4 раза, показал, что увеличение дозы ведет к высокому содержанию кальция в организме и более быстрой кальсификации костной системы. Чтобы обеспечить нормальную скорость роста и дать возможность организму без чрезмерного запаздывания формировать

крепкий скелет, требуется пища, богатая кальцием.

Это положение в известной мере подтверждается исследованиями метаболизма кальция у детей (59).

В настоящее время доказана роль кальция в регуляции мышечной деятельности. С ухудшением его обмена, особенно в условиях длительного солнечного голодания, у человека снижается умственная и физическая работоспособность, быстро наступают утомление и раздражение, уменьшается подвижность (120).

Результаты проведенных исследований показывают, что увеличение кальция в пище грудных детей и детей раннего возраста повышает его использование и способствует большему накоплению кальция в их организме. Исследования, проведенные на детях более старшего возраста, подтвердили необходимость содержания в их суточных рационах питания не менее 30-40 мг кальция на 1 кг массы.

Участие кальция во многих физиологических и биохимических процессах предопределяет важную роль нарушений его метаболизма в генезе многих заболеваний. Широко известны такие проявления патологии обмена кальция, как кальциноз сосудов, атеросклероз, ос-теопороз, кальсификация мягких тканей и отложение солей кальция в суставных поверхностях. В основе целого ряда заболеваний (рахит, остеомаляция) также лежит нарушение кальциевого обмена (84).

По данным ФА0/В03, дети и взрослые могут нормально развиваться и жить при ежедневном употреблении кальция от 400 до 1000 мг в сутки, но при условии отсутствия других нарушений в питании и достаточном количестве витамина Д. Потребление кальция в количестве, меньшем, чем 300 мг, оказывает отрицательное влияние на организм человека.

Его дефицит может вызвать такие патологические состояния,

как, например, остеопатия и остеопороз .

Однако и перегрузка кальцием детей, особенно раннего возраста, может влиять на функцию почек, а также повышает предрасположенность детей к аллергическим заболеваниям (64).

В связи с неблагоприятным влиянием на организм человека недостаточного и избыточного поступления кальция чрезвычайно важно определение его оптимального уровня для нормальной жизнедеятельности.

Национальные и международные организации дают разные рекомендации в отношении потребления кальция (76).

В России разработаны величины физиологических потребностей в некоторых минеральных элементах, в том числе в кальции (68). Согласно этим рекомендациям ежедневная доза кальция для детей до 6 месяцев должна составлять 400-500 мг, 600 - для детей от 6 месяцев до года, 800 - для детей от года до 3 лет и взрослых от 17 до 60 лет, 1200 - для детей от 3 до 7 лет, 1100-1200 - от 7 до 17 лет.

Однако, проведенные в Германии и США научные исследования показали, что организм человека, и особенно детского и юношеского возраста, нуждается в большем потреблении кальция, чем это считалось раньше (1200-1500 мг против 800-1000 мг) (169).

В связи с этим в настоящее время во многих странах начат выпуск молока, обогащенного кальцием. Обогащение продукта производится добавлением сухого или сгущенного обезжиренного молока, трикальцийфосфата и глюконата кальция (171).

Фирмой Borden Inc. (США) разработан молочный напиток, обогащенный кальцием. Продукт приготовляют путем смешивания (0.26-0.1)% (в соотношении к массе молока) трехосновного фосфата

- и -

кальция, (0.0.1-0. 06)% зс-каррагена с нормализованным молоком, перемешивания в течение 15 минут с целью гидратации стабилизирующих веществ. Далее смесь подвергают пастеризации при 80°С, гомогенизации и упаковке (58).

Известно, что наиболее физиологичным видом молока для вскармливания детей первого года жизни является женское молоко (55,103,104).

Однако, женское молоко , по мнению ряда авторов (173,181) не может полностью покрыть потребности в кальции детей, рожденных раньше срока, поскольку они имеют более низкие запасы кальция по сравнению с доношенными детьми (150). Поэтому им требуется дополнительное назначение кальция.

Для нормального поступления кальция в организм человека НИИ здорового питания АМН РФ рекомендует следующие продукты (содержание кальция указано на сто граммов продукта): молоко - 120 мг, творог обезжиренный - 120 мг, кефир - 120 мг, простокваша - 120 мг, брынза - 180 мг, сыр (российский и советский) - 800-1000 мг, сыр (плавленный) - 500-700 мг, капуста - 50 мг, картофель - 10 мг, лук зеленый - 100 мг, чеснок - 60 мг (52).

Как видно из перечисленных продуктов питания основным источником кальция являются молоко и молочные продукты, что и определяет их пищевую ценность, особенно для детей раннего возраста, отличающихся бурным ростом и формированием костного скелета, зубов, нервной системы (49).

Многочисленными исследованиями доказано, что у детей и взрослых лучше всего усваивается кальций, содержащийся в молоке и молочных продуктах.

Так, Renner Е., Knie G. в результате проведенных исследова-

ний показали, что решающим фактором повышения прочности костей и предупреждения заболевания остеопорозом является регулярное потребление людьми достаточного количества усвояемого кальция из молока и молочных продуктов, особенно в детские и юношеские годы (170).

Учитывая и другие ценные свойства молока, ему отдается предпочтение перед другими пищевыми продуктами в детском питании.

Одним из основных факторов, оказывающих большое влияние на метаболизм кальция в организме человека, является состав пищи.

1.1.2. Влияние состава пищи на метаболизм кальция

Обеспечение организма человека кальцием происходит за счет его непрерывного поступления с водой и пищей (84).

При этом резорбция из полости желудочно-кишечного тракта играет не менее важную роль в кальциевом балансе, чем даже диетическое поступление его солей.

Важное место в механизме регуляции кальциевого обмена принадлежит органам пищеварительной системы. Как известно, в кишечнике происходит не только всасывание солей кальция, но и выделение его с секретами пищеварительных желез (101,120).

Многочисленными экспериментальными и клиническими исследованиями установлено, что всасывание кальция наиболее интенсивно протекает в двенадцатиперстной и тощей кишках.

Имеются также указания о всасывании солей кальция в других участках желудочно-кишечного тракта, в частности в тонких и толстых кишках (84,101).

Всасывание кальция в кишечнике - сложный процесс, зависящий от многих факторов - содержания кальция в рационе питания и потребности в нем организма, его химической и физической природы, взаимодействия кальция с другими питательными веществами (7,62).

В настоящее время относительно хорошо изучены условия, способствующие, или наоборот, препятствующие усвоению кальция в организме. Известно, что, чем выраженнее недостаточность кальция в организме и чем выше его содержание в продуктах питания, тем интенсивнее абсорбция каль�