автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка технологии кисломолочного мороженого с пребиотическими компонентами

На правах рукописи

Рк

АХМЕДОВА ВАЛИДА РАФИГ КЫЗЫ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КИСЛОМОЛОЧНОГО МОРОЖЕНОГО С ПРЕБИОТИЧЕСКИМИ КОМПОНЕНТАМИ

Специальность 05.18.04 — Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

7 ОКТ 2015

005563137

Ставрополь - 2015

005563137

Работа выполнена в Федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Северо-Кавказский федеральный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Рябцева Светлана Андреевна

Официальные оппоненты: Артюхова Светлана Ивановна,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Омский государственный технический университет», кафедра химической технологии и биотехнологии, профессор

Тихомирова Наталья Александровна,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств»,

кафедра технологии и биотехнологии продуктов питания животного происхождения, профессор

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный

технологический университет» (КубГТУ)

Защита состоится 23 октября 2015 г. в 1530 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.245.05 при ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» по адресу: 355009, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1, корпус 3, ауд. 506.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» по адресу: 355029, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2, http://www.ncfu.ru/uploads/doc/disser_ahmedova_rk.pdf

Автореферат разослан 2015

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук / P.O. Будкевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Быстрый рост объемов производства продуктов питания, способствующих снижению риска заболеваний и медикаментозной нагрузки, является общемировой тенденцией. К важным задачам науки в пищевой отрасли относится создание оригинальных технологий новых продуктов, улучшающих состояние желудочно-кишечного тракта, поддерживающих функционирование сердечно-сосудистой и иммунной систем, регулирующих вес. Такие продукты должны обладать не только функциональными свойствами, но и хорошими органолептическими характеристиками.

Основная доля рынка функциональных продуктов принадлежит кисломолочным напиткам, в том числе с про- и/или пребиотиками. Однако у таких продуктов есть свои недостатки, к которым относятся непродолжительные сроки хранения, нестабильность консистенции, постокисление. Перспективное направление решения этой проблемы - получение кисломолочного мороженого, подтверждением растущего интереса к которому стал недавно принятый ГОСТ 32929-2014 «Мороженое кисломолочное. Технические условия».

Большинство видов мороженого, представленных на современном отечественном рынке, трудно отнести к полезным продуктам из-за высокой калорийности, содержания синтетических подсластителей, красителей, ароматизаторов и стабилизаторов. Применение натурального молочного, фруктового и овощного сырья, замена сахара и жира на функциональные компоненты относятся к ведущим тенденциям расширения ассортимента мороженого. В связи с этим разработка технологии, позволяющей сочетать преимущества кисломолочных продуктов и пребиотиков в таком популярном продукте как мороженое, является актуальной задачей.

Степень проработки темы исследования. Теоретические л практические основы в области создания продуктов здорового питания и функцио-

з

нальных компонентов заложены в трудах отечественных и зарубежных ученых: Гаврилова Г.Б., Гавриловой Н.Б., Ганиной В.И., Евдокимова И.А., Крючковой В.В., Рябцевой С.А, Семенихиной В.Ф., Тихомировой H.A., Ха-магаевой И.С., Харитонова В.Д., Храмцова А.Г., Шендерова Б.А., Fuller R., Gibson G.R., Mitsuoka T., Milner J., Montgomery E. и др.

Вопросы изучения процессов получения мороженого с функциональными свойствами освещены в работах Арсеньевой Т.П., Артюховой С.И., Дунченко Н.И., Кладий А.Г., Мельниковой Е.И., Оленева Ю.А., Твороговой A.A., Федотовой М.А., Шпак М.А., Goff H.D., Marshall R.T., Sommer H.H. и др. Однако закономерности совместного влияния заквасочной микрофлоры и пребиотических добавок на свойства мороженого являются сложными и недостаточно изучены. Необходимость исследований в этой области обусловлена также постоянно растущим ассортиментом и расширением возможностей промышленно выпускаемых функциональных ингредиентов, которые могут быть использованы в производстве мороженого.

Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка научно обоснованной технологии кисломолочного мороженого с пребиоти-ческими компонентами, оказывающими положительное влияние на процессы производства и показатели качества готового продукта.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

- теоретически и экспериментально обосновать выбор заквасочных культур для кисломолочного мороженого, изучить их влияние на процессы получения и свойства готового продукта;

- теоретически и экспериментально обосновать выбор пребиотических компонент в для кисломолочного мороженого, изучить их влияние на процессы пол\ 1ения и свойства готового продукта;

- об' сновать выбор рецептур и определить оптимальные параметры процессор юлучения кисломолочного мороженого с пребиотиками;

- разработать техническую документацию на кисломолочное мороженое с пребиотиками;

- провести опытно-промышленные выработки, определить показатели качества и безопасности готовых продуктов;

- разработать систему контроля процессов производства мороженого, оценить технико-экономические показатели разработанной технологии.

Научная новизна работы. Получены данные о влиянии лактулозы, галактоолигосахаридов и инулина на развитие и выживаемость мезофильных лактококков закваски LAT CW L, которые показали возможность использования этих пребиотиков в технологии кисломолочного мороженого для улучшения его органолептических и микробиологических характеристик. Представлены результаты исследования влияния разных видов заквасок -БК-Углич-СМТ (Lactococcus lactis spp., Str. thermophilus), БК-Углич-АВ (Lactobacillus acidophilus), БК-Углич-№7К (Lactococcus lactis spp., Lactobacillus casei), БК-Углич-ТВ (Str. thermophilus), БК-Углич-СТБ (Str. thermophilus, Lactobacillus bulgaricus) и кефирной закваски, на свойства смесей для мороженого. Выявлены закономерности влияния массовой доли сахарозы на развитие заквасочных культур в смесях для мороженого. Получены данные по антиоксидантной активности смесей для мороженого, сквашенных различными заквасочными культурами. Представлены результаты исследования влияния инулина и лактулозы на свойства кисломолочного мороженого, полученного с использованием ацидофильной палочки. Новизна разработанных способов получения мороженого подтверждена патентами РФ № 2497370 и № 2532947.

Теоретическая и практическая значимость работы. Установлены закономерности изменения свойств смеси для молочного мороженого при ферментации разными видами заквасок. Изучено влияние лактулозы и инулина на процессы получения и качественные характеристики кисломолочного мороженого, полученного с использованием L. acidophilus. Получена математическая зависимость, адекватно описывающая влияние лактулозы и

5

времени хранения на выживаемость молочнокислых микроорганизмов в кисломолочном мороженом в процессе длительного хранения. Обоснованы параметры получения трех видов кисломолочного мороженого с пребиоти-ческими компонентами, изучены их показатели качества. Разработана техническая документация СТО 02067965-005-2013 «Кисломолочное мороженое с лактулозой», ТУ 9228-001-38864430-2013 «Мороженое кисломолочное». Опытно-промышленные выработки кисломолочного мороженого с пребиотическими компонентами, проведенные на ОАО «Молочный комбинат Ставропольский», подтвердили воспроизводимость разработанных технологий.

В рамках реализации программы СТАРТ «Разработка технологии и организация производства био-кисломолочного мороженого с функциональными ингредиентами» (№ гос. контракта 12062р/22866) организовано производство нового вида кисломолочного мороженого с L. acidophilus и лактулозой.

Методология и методы исследования. Методологической основой диссертации являются труды отечественных и зарубежных ученых в области выявления полезных свойств функциональных компонентов и их применения в технологии продуктов здорового питания. При выполнении работы применялись стандартные, общепринятые методы исследований химического состава, органолептических, физико-химических и реологических свойств, а также микробиологических показателей объектов исследований. Математическая обработка экспериментальных данных и их графическое представление, выполнены с помощью программ Microsoft Excel, Statistica 6.0, LabSolutions для Windows, Axiovision.

Основные положения, выносимые на защиту:

- результаты исследования влияния лактулозы, галактоолигосахаридов и инулина па развитие мезофильных лактококков в смесях для кисломолочного моро> :еного и его свойства;

б

- результаты исследования влияния вида заквасочной микрофлоры на свойства смеси для мороженого;

- результаты исследования влияния инулина и лактулозы на процесс получения и свойства мороженого с использованием ацидофильной палочки;

- технологическая схема и описание технологии новых видов кисломолочного мороженого.

Степень достоверности результатов работы подтверждается 3-5-кратной повторностью экспериментов с применением стандартных методов исследований и статистической обработки полученных данных; использованием современных поверенных приборов и оборудования, имеющих установленный предел отклонений; проведением опытно-промышленных испытаний разработанных технологий.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях различного уровня, в том числе внутривузовских, всероссийских, международных научно-технических и научно-практических конференциях: «Вузовская наука - СевероКавказскому региону», Ставрополь, 2010; «Современные достижения биотехнологии», Минск-Ставрополь, 2014; «Мир науки глазами молодежи», Ставрополь, 2014; «Университетская наука - региону», Ставрополь, 2012, 2013,2014, 2015.

Публикации. По материалам исследований опубликовано 14 печатных работ, в том числе 3 в журналах, рекомендованных ВАК России, получено 2 патента на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы, включающего 192 наименований источников, в том числе 42 иностранных. Работа изложена на 166 страницах машинописного текста, включает 33 таблицы, 32 рисунка и 11 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и цель выбранного направления исследований, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены современные тенденции в производстве продуктов функционального питания, описаны направления совершенствования технологии и ассортимента мороженого функционального назначения, представлен анализ существующих способов получения кисломолочного мороженого, описаны свойства, значение и применение пребиотических компонентов в функциональных продуктах питания. На основании анализа литературных данных и поставленной цели сформулированы задачи научной работы.

Во второй главе описаны организация работы, объекты и методы исследований. Схема проведения исследований представлена на рисунке 1. Объектами исследований были смеси для мороженого разного состава, в том числе с пребиотиками, полученные с использованием заквасок: БК-Углич-АВ (L. acidophilus), БК-Углич-СМТ (Lac. lactis spp., Str. thermophilus), БК-Углич-№7К (Lac. lactis spp., L. casei), БК-Углич-ТВ (Str. thermophilus), БК-Углич-СТБ (L. bulgaricus, Str. thermophilus) производства ФГУП «Экспериментальная биофабрика» Россельхозакадемии, г. Углич; кефирной закваски , ООО «Молочный комбинат «Ставропольский», г. Ставрополь; LAT CW L (Lac. lactis spp.) производства ООО «Лактина», ЭКОКОМ (Болгария); а также образцы кисломолочного мороженого.

В качестве пребиотиков использовали сироп лактулозы «Лактусан» (Россия) содержащий в 100 мл не менее 66,7 г лактулозы, препараты галак-тоолигосахаридов (ГОС) «King-Prebiotics» (Китай) с массовой долей ГОС 27 и 43 %, препарат инулина «Frutafit IQ» (Нидерланды) с содержанием инулина не менее 90 %.

В третьей главе представлены результаты исследований влияния пребиотигав на развитие мезофильных лактококков в смесях для мороженого. Обос юван выбор пребиотиков (лактулозы, галактоолигосахаридов и инулин ) и закваски мезофильных лактококков LAT CW L для проведения перво! I этапа экспериментальных исследований.

Анализ состояния вопроса |

Постановка цели и задач работы, определение объектов и методов исследований

Исследование влияния пребиотиков на развитие мезофильных лакто-кокков в смесях для мороженого

Исследование влияния вида заквасочнои микрофлоры на свойства смеси для мороженого

— L. acidophilus Активность кислотообразования

— L. casei + Lac. lactis spp.

Органолептические свойства (вкус, консистенция, запах, цвет) —

— Lac. lactis spp. + Str. themophilus

— Str. thermophilic Количество молочнокислых микроорганизмов

L. bulgaricus + Str. thermophilus

— Закваска для кефира Антиоксидантная активность

Исследование влияния лактулозы и инулина на процесс получения и свойства мороженого с использованием ацидофильной палочки

Органолептические свойства —

Расчет рецептуры и составление

смеси Структурно-механические свойства

Процесс ферментации смеси Углеводный состав смеси мороженого

Количество молочнокислых микроорганизмов

Разработка технологии кисломолочного мороженого с пребиотиками

Апробация технологии. Определение Патентование, разработка и утвержде-

свойств готового продукта. ние технической документации

Оценка безопасности и экономической эффективности технологии

Рисунок 1 - Схема проведения исследований 9

В процессе сквашивания смесей для мороженого разного состава (в т. ч. с заменой 3 % сахарозы на сироп лактулозы) закваской ЬАТ С\¥ Ь измеряли рН и титруемую кислотность, после процесса сквашивания проводили органолептическую оценку, определяли количество молочнокислых микроорганизмов (рисунок 2) и вязкость. Установлено, что добавление 3 % сиропа лактулозы позволяет увеличить вязкость смесей для мороженого на 60 %, повысить выживаемость микрофлоры бактериальной закваски ЬАТ С\¥ Ь после фризерования на 11,8 %, а через 5 месяцев хранения готового кисломолочного мороженого на 25 % по сравнению с контрольным образцом. Полученные результаты были использованы для разработки технологии кисломолочного мороженого «Лактошка».

10,5 9,5 8,5 7,5 6,5 5,5 4,5

После После Через 20 суток Через 60 суток Через 90 суток Через 150 суток

сквашивания фризерования

■ Контроль : Опыт

Рису> ж 2 - Влияние лактулозы на микрофлору закваски ЬАТ С\У Ь в смесях для кисломолочного мороженого и готовом продукте в процессе хранения (контроль - без лактулозы, опыт - 3 % лактулозы).

Результаты экспериментов показали, что внесение 3 % галактоолигос-ахаридов 1 риводит к увеличению вязкости сквашенных смесей для мороженого (на 7,3 % с ГОС-1 и на 23,3 % с ГОС-2), повышает выживаемость микроорган! шов бактериальной культуры ЬАТ СШ Ь при низкотемпературном хранен: 1 на 14 % (ГОС-1) и 18 % (ГОС-2) по сравнению с контролем. До-бавлег е в смесь для мороженого инулина также способствует увеличению вязк( и смеси (на 13,4 % в образце с 1 % инулина и на 39,7 % в образце с 3 ' инулина) и сохранению жизнеспособности заквасочной микрофлоры. От- ;чбно положительное влияние галактоолигосахаридов и инулина на вкус и шсистенцию сквашенных смесей. Таким образом, эти пребиотики могут

быть использованы в технологии кисломолочного мороженого для улучшения его органолептических и микробиологических характеристик.

В четвертой главе представлены результаты исследования влияния вида заквасочной микрофлоры на свойства смеси для мороженого.

В качестве заквасок использовали: БК-Углич-АВ (L. acidophilus), БК-Углич-СМТ (Lac. lactis spp. Str. thermophilus), БК-Углич-№7К (Lactococcus lactis spp., L. casei), БК-Углич-ТВ (Str. thermophilus), БК-Углич-СТБ (L. bul-garicus, Str. thermophilus) производства ФГУП «Экспериментальная биофабрика» Россельхозакадемии, г. Углич; кефирная закваска, ООО «Молочный комбинат «Ставропольский», г. Ставрополь.

В процессе сквашивания смесей для мороженого измеряли показатели кислотности (результаты показаны на рисунке 3), после ферментации проводили органолептическую оценку и определяли количество молочнокислых микроорганизмов.

Рисунок 3 - Изменение титруемой кислотности в процессе сквашивания смесей для мороженого с использованием заквасок: 1 - БК-Углич-АВ (Lb. acidophilus)', 2 - БК-Углич-СТБ (Lb. bulgaricus, Str. thermophilus)-, 3 - БК-Углич-ТВ (Str. thermophilus)-, 4 - БК-Углич-№7К (Lac. spp., Lb.casei)-, 5- БК-Углич-СМТ (Lac. spp., Str. thermophilus)-, 6 - кефирная закваска

По результатам исследований было установлено, что закваска БК-Углич-АВ (L. acidophilus) позволяет быстро, в течение (4 - 6) часов, прове-

сти процесс ферментации смеси до титруемой кислотности (70 - 90) °Т и накопить за это время достаточно высокое (108 КОЕ/г) количество живых клеток заквасочной микрофлоры - ацидофильной палочки, которая относится к пробиотическим культурам.

Исследовано влияние концентрации сахарозы в смесях для мороженого на развитие заквасочной микрофлоры. Излишне сладкий вкус мороженого и отсутствие функционально-диетических свойств не может в полной мере удовлетворить потребности населения, ведущего здоровый образ жизни, поэтому в экспериментах были использованы смеси для мороженого с пониженным по сравнению со стандартным значением (17 %) содержанием сахарозы. В процессе проведения исследования контролировали титруемую и активную кислотность, проводили органолептическую оценку, измеряли количество молочнокислых микроорганизмов в сквашенных смесях (рисунок 4).

iM I I

Н—У / г -'

И—8 3 ш я-

% 2 И——щЗН—Щ

0 Щ * Ш I С I I

17 16 14 12 10

Массовая доля сахарозы, %

■ L. acidophilus в L. casei+Lac. lactis spp в L. bulgaricus+Str. thermophilus

Рисунок 4 - Влияние массовой доли сахарозы в смеси для мороженого на развитие заквасочных культур L. acidophilus; L. casei+Lac. lactis spp.;

L. bulgaricus+Str. thermophilus

Уст- новлено, что культуры L. acidophilus и Lb. bulgaricus+Str. thermophilus разви. аются интенсивнее при пониженных (10 и 12 %) концентрациях сахарозы в с гесях для мороженого. Однако снижение содержания сахарозы до этого уро ня приводит к ухудшению органолептических показателей готового прод^ та. Так, в смесях с массовой долей сахарозы 10 и 12 % наблюдался резкий исломолочный запах и излишне кислый вкус, повышенная кислотность

прг ела к изменению состояния белка в системе и возникновению пороков

12

8,8

hi7,8 7-6

. 1 I

8.3

7,0

sfe

',8 7 7

TiEfee

Х7Д<3......................Х7.8Т

Р 1

Ш 1

§s

I

консистенции и структуры. В образцах с содержанием сахарозы 14 и 16 % изменения в органолептических свойствах не наблюдалось, данные образцы характеризовались однородной консистенцией и приятным кисломолочным вкусом и запахом.

Исследовано влияние вида заквасочной микрофлоры на антиоксидант-ную активность смесей для кисломолочного мороженого. Для проведения исследований ферментацию смесей для мороженого проводили до титруемой кислотности (75 ± 5) °Т в течение (6 -МО) часов при оптимальных для развития заквасочной микрофлоры температурах, контроль не сквашивали. Суммарную концентрацию антиоксидантов в смесях определяли на жидкостном хроматографе Цвет Яуза-01-AA с амперометрическим детектором в пересчете на галловую кислоту, результаты показаны на рисунке 5.

40 -г—-----

¡1 29

30 4л------------------------------------------fififcsr-

2 1 ¿П« 20

Г SS

20 4*4............-.......Г4-.....-...............................................-......................................■— - -......................... j—If -.....

S-g 12 Sri,.- ■• '.ft.

Ш ш ■ Ш:

контроль БК-Углич-№7К БК-Углич-АВ БК-Углич-СТВ

Рисунок 5 - Антиоксидантная активность смесей для кисломолочного мороженого, сквашенных различными бактериальными культурами

Установлено, что самую высокую антиоксидантную активность проявила смесь, сквашенная бактериальным концентратом БК-Углич-АВ, причем значение этого показателя было в 2,1 раза выше, чем в контрольном образце, в 2,4 раза выше, чем в смеси, сквашенной БК-Углич-№7К, и в 1,5 раза выше, чем в образце, полученном с использованием БК-Углич-СТБ.

Комплекс проведенных исследований позволил обосновать выбор закваски БК-Углич-АВ, содержащей пробиотическую культуру L.acidophilus, для производства кисломолочного мороженого.

= я 2 1 Г н ■■и щ

5 ä я 14 12 т ШННя®

В главе 5 исследовали влияние лактулозы и инулина на процесс получения и свойства кисломолочного мороженого с использованием ацидофильной палочки.

Проведен анализ углеводного состава смесей для кисломолочного мороженого до и после сквашивания с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Результаты исследования позволили установить, что ацидофильная палочка способна использовать в своем метаболизме все три углевода, прежде всего лактозу (наблюдалось снижение ее содержания после сквашивания на 16,9 %), затем лактулозу (на 11,3 %) и сахарозу (на 9,2 %).

Таким образом, подтверждается предположение о снижении концентрации лактулозы в результате ее сквашивания микрофлорой закваски БК-Углич-АВ (L. acidophilus) в смесях для мороженого. Это нежелательное явление, так как лактулоза стоит дорого, а добавляется она в мороженое как пребиотик. В связи с этим было принято решение вносить сироп лактулозы после окончания процесса сквашивания смеси для мороженого, и исследовать полученные образцы кисломолочного мороженого на выживаемость молочнокислых микроорганизмов в процессе хранения.

С этой целью был проведен двухфакторный эксперимент, в котором изучалось влияние концентрации лактулозы и времени хранения полученных образцов мороженого при температуре (-18 °С) в течение 12 месяцев; контролируемый параметр - количество живых клеток молочнокислых микроорганизмов.

Математическая обработка результатов эксперимента с использованием программы Statistica 6.0 позволила получить уравнение регрессии (1), адекватно описывающее зависимость количества клеток (N) от концентрации лактулозы (С) и времени хранения мороженого (t):

lg N = 6,9838 + 0,2786 С - 0,03661 + 0,0007 О + 0,001 С t - 0,0136 Г-(1)

В графическом виде результаты исследований представлены на рисунке 6.

концентрация пакту позы, %

Рисунок 6 - Зависимость количества клеток Ы, КОЕ/см3) в кисломолочном мороженом от продолжительности хранения (т, мес.) и концентрации лактулозы (Слл, %): а) поверхность отклика, б) изолинии ее сечений

Анализ уравнения (1) и графиков на рисунке 6 показывает, что существует прямая зависимость между увеличением концентрации лактулозы в смеси и повышением выживаемости микроорганизмов закваски в мороженом при низкотемпературном хранении. В целом результаты эксперимента дают возможность сделать вывод о том, что внесение лактулозы после процесса сквашивания смесей для кисломолочного мороженого позволяет поддерживать жизнеспособность молочнокислых микроорганизмов на регламентируемом уровне в течение восьми месяцев хранения. Так, количество молочнокислых микроорганизмов в образцах мороженого с добавлением 1, 2, 3 % лактулозы через 8 месяцев хранения составило А1Ц N = 6,11; 6,38; 6,77 КОЕ/см3 соответственно. В ходе дальнейшего хранения количество микроорганизмов во всех образцах было ниже нормируемого показателя.

Исследовано влияние инулина на вязкость, взбитость смесей и устойчивость образцов кисломолочного мороженого к таянию. Результаты экспериментов показали, что внесение инулина в количестве 1 % повышает вязкость смеси для мороженого - на 20,9 %, в количестве 2 % - на 43,3 % и в количестве 3 % - на 70,9 % по сравнению с контрольным образцом. Выявленный эффект играет немаловажную роль при производстве продуктов с

пониженным содержанием жира и позволяет снизить количество вносимого в смесь стабилизатора.

Результаты исследования влияния инулина на взбитость смеси для мороженого представлены на рисунке 7.

Концентрация инулина, %

Рисунок 7 - Влияние инулина на взбитость смеси для мороженого

Установлено, что внесение инулина привело к увеличению способности смеси к насыщению воздухом. Однако в образце с 3 % инулина было отмечено увеличение взбитости выше стандартного показателя (90 %), что в дальнейшем, при хранении, может провоцировать образование порока структуры мороженого.

Результаты исследования влияния инулина на устойчивость образцов мороженого к таянию представлены на рисунке 8.

Время, мин

Рисунок 8 - Влияние инулина на устойчивость образцов мороженого к таянию 16

Выявлено, что образцы с инулином проявляют более высокую устойчивость к таянию: при внесении 1 % инулина массовая доля плава через 2 часа была на 10,9 % ниже, 2 % - на 14 %, 3 % - на 19,3 % ниже, чем в контрольном образце.

Полученные результаты исследований позволили сделать вывод, что для производства кисломолочного мороженого оптимальным является использование 2 % инулина, поскольку применение более высоких концентраций не приведет к существенному улучшению структурно-механических и органолептических свойств, но повысит стоимость продукта. Установлено, что комбинированное применение инулина и лактулозы в технологии кисломолочного мороженого позволяет улучшить консистенцию и вкус, а также повысить выживаемость микрофлоры закваски в процессе хранения мороженого при температуре (-18±1) °С в течение 6 месяцев.

В главе 6 разработаны рецептуры (таблица 1) и технология трех видов кисломолочного мороженого с пребиотическими компонентами.

Таблица 1 - Рецептуры кисломолочного мороженого с пребиотиками

Компонент смеси мороженого Содержание, %

Лактошка БИО иНуЛО

Основа для мороженого (COMO 12,5; сахара 18,5) - 57,7 56,3

Молоко коровье цельное (жира 3,2 %; COMO 8,1 %) 66,9 - -

Молоко сухое обезжиренное (COMO 95 %) 4,0 - -

Сливки из коровьего молока (жира 20,0%; COMO 6,4%) 6,6 - -

Масло сливочное крестьянское (жира 72,5 %) - 6,0 6,0

Мука - высший сорт - 1,0 0,5

Сахар - песок 6,0 5,0 5,0

Стабилизатор (кремодан SE) 0,5 0,3 0,2

Закваска 5,0 LAT CW L 5,0 БК-Углич-АВ

Инулин - - 2,0

Сироп лактулозы 3,0 1,0 1,0

Вода - 16,0 16,0

Вафельный стакан 8 8,0 8

Особенностью технологии кисломолочного мороженого «Лактошка» является операция внесения перед пастеризацией сиропа лактулозы в количестве 3 % и сквашивание смеси закваской мезофильных лактококков ЬАТ CW Ь. Технология кисломолочного мороженого «БИО» предусматривает внесение 1 % лактулозы после сквашивания смеси для кисломолочного мороженого ацидофильной закваской БК-Углич-АВ. Способ получения мороженого «иНуЛО» отличается тем, что 2 % инулина вносится перед пастеризацией, а сироп лактулозы (1 %) - после сквашивания смеси для кисломолочного мороженого ацидофильной палочкой. На основе принципов системы НАССР определены критические контрольные точки разработанной технологии, которые принимаются на этапе приемки сырья, после операции пастеризации и охлаждения смеси до температуры заквашивания, после операции фасования.

На кисломолочное мороженое с пребиотическими компонентами разработана и утверждена техническая документация: СТО 02067965-005-2013 «Кисломолочное мороженое с лактулозой» и ТУ 9228-001-38864430-2013 «Мороженое кисломолочное». Разработанные технологии прошли положительную промышленную апробацию на базе ОАО «Молочный комбинат Ставропольский» (г. Ставрополь). Изучены физико-химические показатели (таблица 2), органолептические и микробиологические характеристики полученных видов мороженого.

Таблица 2 - Физико-химические показатели кисломолочного мороженого с пребиотиками_

Физико-химические показатели Допустимые уровни Обнаруженная концентрация

БИО Лактошка иНуЛО

Кислотность, °Т, не более 90 85 ± 2,0 90 ± 2,0 82 ± 1,0

Массовая доля молочного жира, %, не более 7,5 5,0 ±0,5 5,0 ±0,5 5,0 ± 0,5

Массовая доля углеводов, %, за исключением лактозы, не менее 17,0 17,5 ±0,5 17,5 ±0,5 17,5 ±0,5

Массовая доля лактулозы, %, не менее 1-3 1,0 ±0,1 3,0 ±0,1 1,0 ±0,1

Массовая доля COMO, % 7,0-11,5 8,0 ± 0,2 8,0 ±0,1 8,0 ± 0,2

Массовая доля сухих веществ, %, не менее 28 30,0 ± 1,0 29 ± 2,0 28 ± 1,0

Результаты органолептической оценки показатели, что образцы с пре-биотиками имели мягкий кисло-сладкий вкус, однородный цвет, кремооб-разную консистенцию, в отличие от контрольного образца, который характеризовался чрезмерно выраженным кислым вкусом, твердой консистенцией и наличием агломератов белка. Наружная поверхность мороженого с инулином и лактулозой ровная на срезе, гладкая без полостей. Мороженое медленно тает во рту, не содержит сгустков и комочков.

Микробиологические показатели новых видов мороженого соответствовали требованиям стандартов.

В рамках реализации программы СТАРТ «Разработка технологии и организация производства био-кисломолочного мороженого с функциональными ингредиентами» (№ гос. контракта 12062р/22866) организовано производство мороженого «БИО». Объем выпуска готовой продукции за период 2013-2015 составил 733 200 кг.

Заключение (основные результаты и выводы)

1. Теоретически и экспериментально обоснован выбор заквасок и пре-биотических компонентов для новых видов кисломолочного мороженого.

2. Исследовано влияние лактулозы, галактоолигосахаридов и инулина на развитие и выживаемость мезофильных лактококков закваски ЬАТ С\¥ Ь. Полученные результаты показали возможность использования этих пребио-тиков в технологии кисломолочного мороженого для улучшения его органо-лептических и микробиологических характеристик.

3. Добавление 3 % сиропа лактулозы позволяет увеличить вязкость смесей для мороженого, снизить содержание сахарозы, положительно влияет на сохранение жизнеспособности микрофлоры бактериальной закваски ЬАТ С\У Ь после фризерования и в процессе хранения мороженого.

4. Применение галактоолигосахаридов и инулина положительно влияет на реологические характеристики сквашенных смесей для мороженого, их вкус и консистенцию, повышает выживаемость микроорганизмов бак-

19

териальной культуры LAT CW L при низкотемпературном хранении мороженого.

5. Установлены закономерности изменения свойств смесей для мороженого при ферментации разными видами заквасок. Показано, что концентраты БК-Углич-АВ (Lactobacillus acidophilus), БК-Углич-№7К (Lactococcus lactis spp., Lactobacillus casei) и БК-Углич-СТБ (St r. thermophilus, Lactobacillus bulgaricus) являются наиболее перспективными с точки зрения времени сквашивания смесей и накопления биомассы.

6. Выявлены закономерности влияния массовой доли сахарозы на развитие выбранных заквасочных культур в смесях для мороженого, исследована их антиоксидантная активность. Обоснован выбор закваски БК-Углич-АВ (Lactobacillus acidophilus), применение которой позволяет провести процесс ферментации смеси до титруемой кислотности 70-90 °Т в течение 4-6 часов, при этом количество живых клеток заквасочной микрофлоры достигает уровня 108 КОЕ/г, необходимого для обеспечения нормируемых микробиологических показателей кисломолочного мороженого, а также придавать сквашенным смесям для мороженого повышенную антиоксидантную активность и хорошие органолептические показатели.

7. Изучено влияние лактулозы и инулина на процессы получения и качественные характеристики кисломолочного мороженого, полученного с использованием L. acidophilus. Получена математическая зависимость, адекватно описывающая влияние лактулозы и времени хранения на выживаемость молочнокислых микроорганизмов в кисломолочном мороженом в процессе длительного хранения. Установлено, что внесение 2 % инулина положительно влияет на взбитость и сопротивляемость к таянию кисломолочного мороженого. Комбинированное применение инулина и лактулозы в технологии кисломолочного мороженого позволяет улучшить консистенцию и вкус, а также повысить выживаемость микрофлоры закваски в процессе хранения мороженого и продлить срок годности.

8. Разработаны рецептуры и определены оптимальные параметры процессов получения трех видов кисломолочного мороженого с лактулозой, инулином и лактулозой. Разработана техническая документация, проведены опытно-промышленные выработки кисломолочного мороженого с пребио-тическими компонентами, которые подтвердили воспроизводимость разработанных технологий. В рамках реализации программы СТАРТ «Разработка технологии и организация производства био-кисломолочного мороженого с функциональными ингредиентами» (№ гос. контракта 12062р/22866) организовано производство нового вида кисломолочного мороженого с L. acidophilus и лактулозой.

9. Разработана система контроля процессов производства, проведены расчеты себестоимости новых видов мороженого и оценка экономической эффективности их производства.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России

1. Рябцева С. А. Кисломолочное мороженое с лактулозой / С. А. Ряб-цева, В. Р. Ахмедова, М. А. Брацихина // Молочная промышленность. - 2013. -№1. - С. 76-77.

2. Анисимов Г. С. Биокисломолочное мороженое с функциональными свойствами / С. А. Рябцева, И. А. Евдокимов, В.Р. Ахмедова // Молочная промышленность. - 2013. -№6. - С. 56-57.

3. Ахмедова, В.Р. Влияние вида заквасочной микрофлоры на свойства смеси для кисломолочного мороженого / В.Р. Ахмедова, С.А. Рябцева, И.А. Евдокимов, Г.С. Анисимов // Вестник Северо-Кавказского федерального университета. - 2013. - № 6. - С. 84-87.

Статьи в журналах и сборниках материалов конференций

4. Рябцева, С. А. Влияние лактулозы на жизнеспособность заквасочной микрофлоры в условиях теплового воздействия / С.А. Рябцева, М.А. Брацихина, В.Р. Ахмедова // Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону: материалы XV региональной научно-технической конференции. Т 1. Естественные и точные науки. Технические и прикладные науки. Ставрополь: СевКавГ-ТУ. - 2010. - С. 89-90.

5. Брацихина, М. А. Способы получения мороженого с функциональными компонентами / М. А. Брацихина, В. Р. Ахмедова, И. В. Мишустина // Материалы 41 научно-технической конференции по итогам работы профессорско-преподавательского состава СевКавГТУ за 2011 год. Том первый. Есте-

ственные и точные науки. Технические и прикладные науки. - Ставрополь: Издательство СевКавГТУ, 2012. - С. 158-159.

6. Ахмедова, В. Р. Показатели качества смеси для кисломолочного мороженого / В. Р. Ахмедова, С. А. Рябцева // Международный научно-исследовательский журнал ISSN 2303-9868 Research Journal of International Studies XVIII. - 2013. - №5. - Режим доступа: http://research-jornal.org.

7. Ахмедова, В. Р. Исследование процессов сквашивания смеси для мороженого / В. Р. Ахмедова, С. А. Рябцева // Университетская наука - региону: материалы I Научно-практической конференции (5-26 апреля 2013 года). -Ставрополь: Издательство СКФУ, 2013. - С. 244.

8. Ахмедова, В. Р. Выживаемость заквасочной микрофлоры в кисломолочном мороженом / В. Р. Ахмедова, С. А. Рябцева // Современные достижения биотехнологии: материалы IV международной научно-практической конференции. - Минск-Ставрополь: Издательство СКФУ, 2014. - С. 44-46.

9. Ахмедова, В. Р. Влияние пребиотиков на выживаемость заквасочной микрофлоры кисломолочного мороженого в технологическом цикле / В. Р. Ахмедова, С. А. Рябцева, Г. С. Анисимов // Наука. Инновации. Технологии. -2014.-№3.-С. 208.

10. Ахмедова, В. Р. Влияние лактулозы на структурно - механические свойства смеси для кисломолочного мороженого / В. Р. Ахмедова, С. А. Рябцева // Мир науки глазами молодежи: материалы всероссийской научной конференции. - Ставрополь: Из-во СКФУ, 2014. - С. 307.

11. Ахмедова, В. Р. Исследование свойств смесей для кисломолочного мороженого / В.Р. Ахмедова, С.А. Рябцева // Университетская наука региону: материалы П-й ежегодной научно-практической конференции. - Ставрополь: Издательство СКФУ, 2014. - С. 342.

12. Ахмедова, В. Р. Совместное влияние лактулозы и инулина на свойства кисломолочного мороженого / В. Р. Ахмедова, С. А. Рябцева, Г. С. Анисимов // Биоразнообразие, биоресурсы, биотехнологии и здоровье населения Северо-Кавказского региона: материалы Ш-й ежегодной научно-практической конференции «Университетская наука - региону». - Ставрополь: Издательство СКФУ, 2015.-С. 344.

Патенты на изобретения

13. Способ получения мороженого. Патент № 2497370 Российская Федерация / А.Г. Храмцов, С.А. Рябцева, В.Р. Ахмедова и др. // заявл. 11.03.2012, опубл. 10.11.2013

14. Способ получения мороженого. Патент № 2532047 Российская Федерация / А.Г. Храмцов, С.А. Рябцева, И.А. Евдокимов, В.Р. Ахмедова и др. // заявл. 04.03.2013, опубл. 27.10.2014

Подписано к печати 14.08.2015 Формат 60x84 1/16 Усл. п. л. 1,34 Уч.-изд. л. 0,92

Бумага офсетная__Тираж 100 экз.

Отпечатано в Издательско-полиграфическом комплексе ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» 355028, г. Стап"г>п«г"- "о. Кулакова, 2.