автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка технологии молокосодержащего обогащенного продукта с промежуточной влажностью для общего и геродиетического питания

На правах рукописи

ГГ. л ! /

ГОЩАНСКАЯ МАРИЯ НИКОЛАЕВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МОЛОКОСОДЕРЖАЩЕГО ОБОГАЩЕННОГО ПРОДУКТА С ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ВЛАЖНОСТЬЮ ДЛЯ ОБЩЕГО И ГЕРОДИЕТИЧЕСКОГО ПИТАНИЯ

Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных и рыбных

продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 2 [ДР 1Ш

Кемерово 2012

005012537

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности Российской академии сельскохозяйственных наук (ПТУ ВНИМИ Россельхозакадемии).

Научный руководитель: доктор технических наук

Галстян Арам Генрихович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Лупинская Светлана Михайловна

член-корреспондент РАСХН, доктор биологических наук, профессор, Мотовилов Константин Яковлевич

Ведущая организация: ФГОУ ВПО Кемеровский государственный

сельскохозяйственный институт

Защита состоится «__» марта 2012 года в_часов на заседании диссертационного совета Д 212.089.01 при ФГБОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности по адресу: 650056, Кемерово, бульвар Строителей, 47, тел./факс 8(3842)39-68-88.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности.

С авторефератом можно ознакомиться на официальном сайте ВАК Минобрнау-ки РФ (h(tp://vak. ed. gov.ru'ru/dissertation) и ФГБОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (www.kemtipp.ru).

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять в адрес ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан «_» февраля 2012г.

Ученый секретарь диссертационного совета

sp^L,.

H.H. Потипаева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Согласно стратегии продовольственной безопасности Правительства Российской Федерации до 2020г. одной из основных задач государственной политики в области здорового питания является сохранение и укрепление здоровья населения, профилактика заболеваний, обусловленных неполноценным и несбалансированным питанием.

С учетом демографической обстановки - сокращения численности работоспособного населения Россци, отмечено снижение творческого и физического потенциала страны, образование специфичных статей затрат бюджетных средств. В частности, по данным последней переписи населения 2010г. более тридцати миллионов людей отнесены к категории старше трудоспособного возраста. В этом ракурсе, меры, направленные на снижение риска заболеваний, улучшение функционального состояния организма человека, поддержание его социальной активности должны быть комплексными, включающими в себя экономические, социальные, экологические, культурные и другие аспекты. Одним из важнейших факторов, позволяющим положительно влиять на сохранение здоровья людей и обеспечивать профилактику заболеваний, является полноценное питание.

Известно, что неотъемлемой частью рациона людей являются молочные продукты. С учетом географических и территориальных особенностей России особую важность приобретают исследования, направленные на разработку эффективных технологий высокопитательных продуктов на молочной основе с длительным сроком годности. Это позволит обеспечить полноценным питанием население всех, в том числе отдаленных, регионов страны.

Наиболее комплексно эти задачи решаются в технологиях консервирования продуктов с промежуточной влажностью, к которым относятся сгущенные консервы с сахаром. Большой научный и практический интерес к ним обусловлен отсутствием жестких (например, стерилизация) технологических процессов, потенциалом к длительному (в том числе при минусовых температурах) хранению и простотой в употреблении без дополнительной кулинарной обработки с сохранением высокой пищевой и биологической ценностей. Основой технологии продуктов с промежуточной влажностью является повышение осмотического давления до уровня, при котором развитие нежелательных микроорганизмов невозможно, а физико-химические процессы потери качества сведены к минимуму или не наблюдаются.

Соответственно, исследования, направленные на разработку технологии обогащенных продуктов с промежуточной влажностью на молочной основе актуальны и имеют большое социальное значение.

Цель и задачи исследований. Цель диссертации - разработка технологии концентрированного молокосодержащего обогащенного продукта с промежуточной влажностью общего и геродиетического назначения путем направленного формирования термодинамических и функционально-технологических показателей и моделирования сбалансированного нутриентного состава.

Для достижения указанной цели поставлены и последовательно решены следующие задачи:

- обосновать актуальность и определить перспективы выбранного направления, разработать методологию исследований по созданию обогащенного продукта с промежуточной влажностью на молочной основе;

- проанализировать и систематизировать альтернативные сахарозе осмотически деятельные вещества, разработать углеводную композицию;

- с учетом современных требований нутрициологии и геронтологии разработать белковую и липидную композиции и определить их биологическую ценность;

- создать модель готового продукта, исследовать его термодинамические и функционально-технологические показатели для разработки рецептуры и определения параметров технологических процессов;

- выбрать биологически активные пищевые добавки растительного происхождения с антиокисдантными, геропротекторными, антиаллергенными и ингиби-рующими реакцию Майяра свойствами;

- разработать технологию и проект технической документации концентрированного молокосодержащего обогащенного продукта.

Научная новизна работы.

1. На базе критериальной оценки по факторам безопасность/доступность/эффективность/технологичность и др. разработаны: классификация осмотически деятельных веществ, учитывающая природу вещества, сродство к растворителю, степень диссоциации и классификация осмотически деятельных веществ -заменителей сахарозы, с позиции их применимости в технологиях консервирования молочных продуктов с промежуточной влажностью.

2. Установлены закономерности формирования показателя «активность воды» и его динамика в хранении от концентраций моно- и поликомпонентных растворов углеводов.

3. Получены новые данные по закономерностям формирования/кинетики функционально-технологических показателей и термодинамических характеристик молочных продуктов с промежуточной влажностью от последовательности и режимов технологических процессов производства.

4. Выявлен дозозависимый характер ингибирующего действия биофлавоноида дигидрокверцитина на реакцию Майяра.

Практическая значимость работы.

1. На основании проведенных исследований разработаны углеводная, белковая и липидная композиции, обеспечивающие сбалансированность нутриентного состава в соответствии с требованиями геродиетики.

2. В качестве функциональных ингредиентов для создания обогащенного продукта выбраны биологические активные пищевые добавки растительного происхождения отечественного производства. Установлены их дозировки и способы внесения.

3. Предложена рецептура и определены параметры технологического процесса нового продукта.

4. Разработана новая технология и проект технической документации на производство молокосодержащего обогащенного продукта с промежуточной влажностью общего и геродиетического назначения.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и получили одобрение на конференциях и форумах различного уровня: Всероссийская научно-практическая конференция, посвященная памяти академика H.H. Липатова «Принципы пищевой комбинаторики - основа моделирования поликомпонентных пищевых продуктов» (Углич, 2010г.); 4-ая конференция молодых ученых и специалистов институтов Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии «Научно-инновационные технологии как основа продовольственной безопасности Российской Федерации» (Москва, 2010г.); IX Международный форум «Молочная индустрия» (Москва, 2011г.); 5-ая конференция молодых ученых и специалистов институтов Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии «Современные методы направленного изменения физико-химических и технологических свойств сельскохозяйственного сырья для производства продуктов здорового питания» (Москва, 2011г.) и др., а также на Ученых Советах ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии в рамках ежегодных отчетов с 2009г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе три в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованных источников литературы и приложений. Работа изложена на 118 страницах компьютерной верстки, содержит 28 таблиц, 15 рисунков, 189 литературных и Internet источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы; сформулированы цель и задачи исследований; представлена научная новизна и практическая значимость работы; акцентировано внимание на апробации, реализации и публикации полученных результатов, показана структура диссертации.

Глава 1. Анализ состояния проблемы. Обобщены литературные сведения отечественных и зарубежных авторов в области технологий консервирования пищевых продуктов в соответствии с биологическими принципами биоз, анабиоз и абиоз. Обоснована значимость показателя «активность воды» (Aw) как параметра критической оценки качества продукции и рациональности технологий. Представлен анализ молочных консервов с позиции международной схемы фрагментации консервированных пищевых продуктов по характеристикам влагосодержание/Avv. В сложившейся демографической обстановке особое внимание обращено на перспективное направление - развитие технологий геропродуктов. Показана обоснованность применения альтернативных сахарозе углеводных композиций и целесообразность обогащения продукции биологически активными добавками с геропро-текторными, антиоксидантными, антимутагенными и др. свойствами. На базе совокупной информации определены цель и задачи исследований.

Анализ теоретических и экспериментальных исследований основывался на результатах фундаментальных работ отечественных и зарубежных ученых: Браж-никова А.М., Волгарева М.Н., Гинзбурга A.C., Гнездиловой А.И., Григорова Ю.Г., Дьяченко П.Ф., Запорожского A.A., Касьянова Г.И., Липатова Никиты Н., Лисицына А.Б., Остроумова Л.А., Покровского В.И., Радаевой И.А, Ребиндера П.А., Рого-

ва И.А., Семенихиной В.Ф., Тихомировой Н.А., Устиновой А.В., Харитонова В.Д., Храмцова А.Г., Чекулаевой Л.В., Чоманова У., Brunauer S., Cherife J., Duckworth R.B., Fisher E., Labuza T.P., Leistner L., Nursten H. E., Scott W.J. и др.

Глава 2. Методология исследований. Работа выполнена в ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности Россельхо-закадемии в период 2009-2011гг в рамках тематик Россельхозакадемии, а также хоздоговорных работ и гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых - докторов наук.

Апробация технологических решений осуществлялась на базе ООО «Гага-ринское молоко». Общая схема исследований работы представлена на рис.1.

[ Реализация моделей в комплексную технологию и анализ продукта |

[ Разработка новой технологии и проекта ТД 1 Рис. 1 Общая схема исследований

Объекты исследований: сухое обезжиренное молоко (СОМ) и его восстановленные композиции; фруктоза, изомальтулоза, олигофруктоза, инулин, лактулоза и их растворы; молочно-растительные (жировые и белковые композиции) для ге-родиетического питания; биологически активные пищевые добавки (БАД) - каро-тиноид ликопин (препарат "Томатол") и биофлавоноид дигидрокверцетин (препа-

6

рат "Таксифолин"); натурные и виртуальные модели продуктов; сгущенные моло-косодержащие продукты с промежуточной влажностью (ППВ).

При выполнении работы использовалось 11 стандартизованных и 8 приведенных в специальной литературе методов, принятых в химико-технологическом и микробиологическом контроле молочных продуктов и воды. Также применялся ряд оригинальных методов и современных аналитических приборов. Показатель Aw - сорбционно-емкостным методом на приборе «Hygrolab-З» компании RO-TRONIC с цифровой вентилируемой станцией «AwVC-DIO» и программным обеспечением «HW3» (МВИ № 241.224/2008). Массовая доля влаги с помощью влагомера термогравиметрического инфракрасного МА-50 фирмы «Sartorius» (МВИ № 241.186/2006). Массовая доля белка по Къельдалю на Kjeltek-2300. Аминокислотный состав белковых композиций методом ионообменной хроматографии, массовая доля триптофана спектрофотометрически. Эффективность диспергирования жира методом определения «коэффициента устойчивости» жировой фазы по Петрову А.Н. (A.c. СССР № 1206688). Жирнокислотный состав газожидкостной хроматографией. Аминокислотную и жирнокислотную сбалансированность по методике математического моделирования акад. Липатова Никиты Н. Массовая доля ликопина (ЛП) хроматографически и спектрофотометрически. Массовая доля дигидрокверцетина (ДГК) методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Повторность опытов на всех этапах работы не менее трех. Доверительная вероятность результатов математической обработки не ниже: физико-химического анализа 0,95; технологического и микробиологического экспериментов 0,90 и 0,80 соответственно. Статистическая обработка и визуализация экспериментальных данных проводилась с применением методов матричной алгебры с помощью программ «Microsoft Exel», «MatCad», «CurveExpert», «MatLab» и др.

Глава 3. Теоретические предпосылки разработки продуктов с промежуточной влажностью на молочной основе. Показано, что осмоанабиоз, как результирующий биологический принцип для сгущенных молочных (молокосодер-жащих) консервов с сахаром, непосредственно базируется на следующих понятиях: растворимость и осмотическое давление. Представлен алгоритм предварительного теоретического расчета необходимого количества вносимого осмотически деятельного вещества в сравнении с фактически полученными результатами и обосновано проведение экспериментальных исследований формирования Aw как оценочного критерия.

Аналитически рассмотрены осмотически деятельные вещества различного характера. Для их более точного разграничения по модификационным признакам (природа, степень диссоциации, сродство к растворителю) вначале разработана их общая классификация применительно к молочной отрасли (рис. 2).

Для дальнейшей работы выбраны группы (на рис. 2 неокрашенная область) и предложена новая классификация сладких веществ (рис.3), на основе которой отобраны осмотически деятельные вещества. Они представляют собой по происхождению и химическому составу вещества углеводной природы натурального происхождения, пищевые продукты (а не пищевые добавки), обладающие низкими значениями гликемического индекса (ГИ) и гликемической нагрузки (ГН), а по сладости, приближенные к сахарозе.

Рис. 2 Классификация осмотически деятельных веществ по их составу и

свойствам

Рис. 3 Классификация осмотически деятельных веществ, обладающих подслащивающими свойствами

Предварительный анализ альтернативных осмотически деятельных агентов, основанный на критериальной оценке по факторам безопасность/технологичность/доступность и значениям А\у в растворах различной концентрации позволили обосновано сократить количество исследуемых веществ до пяти: фруктоза, изомальтулоза (палатиноза), лактулоза, олигофруктоза и инулин.

Глава 4. Разработка нутриентной композиции продукта с промежуточной влажностью. Полная замена сахарозы на альтернативную осмотически деятельную композицию предопределила комплекс исследований, направленных на выявление закономерностей формирования показателя

Поставлен полный факторный эксперимент для двух факторов - температура и концентрация для растворов фруктозы, изомальтулозы, лактулозы, олигофрук-тозы и инулина. Полный алгоритм действий представлен для фруктозы. Остальные анализируемые вещества исследованы по аналогичной схеме.

На рис.4 представлены результаты формирования показателя «активность воды» растворов фруктозы, поверхности откликов и уравнения регрессии верхнего и нижнего доверительных интервалов.

у = 0,769-0,396 *х. + 0,106* х-, +

Ш1П ' ' 1 ' I

+ 0,0359 * X, * х2 - 0,244* х? - 0,131 * х\

Угаах =0,928-0,37*х,-0,0577*х,+ + 0,07*х. *х,- 0,255 *х.2-0,145* х\

Рис. 4 Поверхность отклика уравнения регрессии, нижнего и верхнего доверительных интервалов На рисунках видно, что поверхности доверительных пределов имеют специфичные обрывы, что свидетельствует о целесообразности проведения дальнейших экспериментов с исключением фактора температуры. Результаты эксперимента для фактора концентрации представлены на рис. 5. Установлена зависимость А\у и осмотического давления от концентраций растворов фруктозы.

5 = 0 .92ВЭ3776

Концентрация фру|стозы,%

30 40 50 60 ТО Концентрация фруктозы,%

Рис. 5 Зависимости А\у (А) и осмотического давления (В) от концентраций

растворов фруктозы По аналогии с фруктозой получены закономерности формирования показателя А\м от концентраций инулина, изомальтулозы, олигофруктозы, лактулозы в водных растворах, поверхности отклика представлены на рис. 6.

Рис. 6 Графическая интерпретация зависимости А\у от концентрации углеводов (А- инулин, В - лактулоза, С - олигофруктоза, О - изомальтулоза)

В соответствии с результатами эксперимента по выявлению формирования значения показателя А\у в зависимости от концентрации осмотически деятельных веществ, а также с учетом медико-физиологических свойств исследуемых углеводов: пребиотических, низкого гликемического индекса и некариогенности, рамки исследований сужены до конкретной модели - фруктоза: изомальтулоза: лактулоза.

С учетом норм потребления, коэффициентов сладости и проведенной органо-лептической оценки отобранных углеводов, предварительно предложена следующая модель сиропа фруктоза:изомалыулоза:лактулоза = 49,75/49,75/0,5.

По имеющимся литературным данным известно, что на формирование показателя активность воды оказывает влияние последовательность внесения компонентов, обусловленная различной растворимостью веществ. Результаты определения А\м моделей углеводной композиции с различными вариантами последовательности внесения компонентов представлены на рис. 7. Доказано, что рациональная последовательность внесения компонентов - изомальтулоза-лактулоза-фруктоза с концентрацией 75%.

Экспериментально установлено, что рациональная температура тепловой обработки сиропа составляет 105°С с выдержкой 5 минут. Данный режим позволяет гарантировано получать стерильный продукт при условии первичной загрязненности не более 12,8- Ю3КОЕ/г.

0 10 20 30

Концентрация лакту лозы. %

Aw

A) фруктоза+изомальтулоза +лактулоза; Б) фруктоза+лактулоза +изомальтул оза;

B) изомальтулоза+лактулоза+фруктоза; Г) изомальтулоза+фруктоза+лактулоза; Д) лактулоза+фруктоза+изомальтулоза; Е) лактулоза+изомальтулоза+фруктоза.

б в г д Операторная модель

Рис. 7 Значение фруктозно-изомальтулозно-лактулозной композиции в зависимости от последовательности внесения Сахаров

В связи с низким значением рН сиропа (4,8...4,9) проведена его нейтрализацию до значения 6,6...6,7 с применением соли-корректора Сольва 120 или пищевой соды. Нейтрализацию осуществляли после пастеризации и охлаждения.

На следующем этапе проведены исследования формирования показателя А\у в натурных моделях-аналогах продукта, в том числе с повышенной массовой долей (м.д.) сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО). Последнее предполагало фиксацию возможных синергетических эффектов в связке сироп-СОМО, а также выявление закономерностей влияния массовой доли СОМО на показатель А\\<. Данные эксперимента представлены в таблице 1.

ч\ Показатель М.д. М.д. М.д. М.д. М.д. М.д. Aw

влаги, жира, фруктозы, изомаль- лакту- СОМО,

Вари- % %, % тулозы, лозы, %

ант ре- % %

цептуры

1 26,5 8,5 24.50 20,00 0,5 20,0 0,814

2 20,00 24,50 0,825

3 22,25 22,25 0,820

4 22,00 20,00 22,5 0,809

5 20,00 22,00 0,815

6 21,00 ^ЩхГ-1 0,812

7 22.00 17,50 25,0 0,801

8 17,50 22,00 0,816

9 19,75 19,75 0,811

Как видно из таблицы 1 удовлетворительные результаты формирования Aw получены при всех исследуемых вариантах рецептур. Однако, продукт по рецептурам №7, №8 и №9 имел неприемлемо высокие значения вязкости - более 1 Ша-с. Установлено, что наиболее предпочтительными являются варианты рецептуры №4, №5 и №6 (вязкость ((3,1...3,3)±0,1)Пах), по сравнению с №5 - (3,5±0,1)Пах и №6 - (3,8±0,1) Па-с. Вязкость продуктов по рецептурам №1, №2 и №3 не превышала (2,8±0,1) Пах. С учетом данных органолептической оценки моделей-аналогов продукта установлена целесообразность разработки технологии в соответствии с № 4 базовым вариантом рецептуры. Таким образом, создана и обосно-

вана углеводная композиция для включения ее в рецептуру с уточненным соотношением углеводов: фруктозы -51,7%, изомальтулозы - 47,2%, лактулозы-1,1%.

На следующем этапе осуществлена разработка белковой композиции. В работе при проектировании аминокислотного состава за эталон принимались показатели «Потребностей в незаменимых аминокислотах у пожилых людей (в гериатрической популяции)» в соответствии с отчетом совместного экспертного совещания ФАО/ВОЗ от 2002г. На рис. 8 представлены результаты моделирования аминокислотного состава продукта, а именно: коэффициент утилитарности (рис. 8 -1), показатели избыточности (рис. 8 - II) и сопоставимой избыточности (рис. 8 -11) у белковых композиций, включающих 50% молочного белка и 50% белка растительного (как рекомендовано Институтом питания РАМН).

Где: 1 - 100% молочный белок;

2 - молочный/гречневый=50/50;

3 - молочный/овсяный=50/50;

4 - молочный/рисовый=50/50;

5 -молочный/ячменный=50/50;

6 - молочный/пшеничный=50/50;

7 - молочный/кукурузный=50/50;

8 - молочный/СУПР0760=50/50;

9 - молочный/АрдексФ=50/50;

10 - молочный/Профам974=50/50; А и Б - линии проекции сопоставимой избыточности и избыточности молочного белка.

Рис. 8 Формирование коэффициента утилитарности (I), избыточности (11) и сопоставимой избыточности разрабатываемой композиции (II)

По показателям биологической ценности белков наибольшая сбалансированность выявлена в смесях молочного белка с гречневой мукой и с соевыми изоля-тами №8 и №9. Однако, полученные композиции оказались неудовлетворительными по органолептическим (вкус и цвет) и реологическим (вязкость) показателям, в связи с чем была рассчитана другая белковая композиция (белок - молока и смесь отдельных лимитирующих аминокислот) - таблица 2.

Таким образом, для включения в рецептуру разработана новая белковая композиция, показатели биологической ценности которой значительно улучшают таковые молочного белка (показатель утилитарности на 18%, избыточности на 138%, сопоставимой избыточности на 230%).

Далее последовательно осуществлена разработка сбалансированного жирно-кислотного состава продукта. В соответствии с рекомендациями Института питания РАМН и Научно-клинического центра геронтологии оптимальным в рационе считается соотношение животного жира к растительному 70/30%. В качестве квазиэталона геропродукта принята жировая композиция, разработанная во ВНИМИ.

©

3 4 5 6 7 8 9 Идентификатор белковой композиции

_ б а о

1 2 3 4 5 6 7 8! Идентификатор белковой композиции

Рассчитаны коэффициенты жирнокислотной сбалансированности 11ц и липид-ной композиции молочного жира с кукурузным маслом (70/30%) - таблица 3.

Таблица 2 - Показатели сбалансированности разработанной белковой композиции

Незаменимые аминокислоты (АК) ФАО/ВОЗ, г/100г белка (А) АК молочного белка, г/100 г белка І Смесь, г/100г белка АІ Скор С:=АІ/А Утилитарность, aj=Cшin/Cj А}-а] Коэффициент утилитарности (1-аі) Показатель избыточности Сп=ЗД • (1-а)) Показатель сопоставимой избыточности

В алии 3,9 6,0 1,8 7,7 1,96 1,00 7,64 0,00 0,02

Изолейцин 3,0 5,9 0,1 6,0 2,00 0,98 5,88 0,02 0,11 .3

Лейцин 5,9 10,1 1,7 11,6 1,97 1,00 11,56 < И 0,00 0,04 Є Ї

Лизин 4,5 8,2 0,8 8,9 1,98 0,99 8,82 'я1 0,01 0,11

Мет.+Цис. 2,2 3,6 0,8 4,4 1,98 0,99 4,31 с р 0,01 0,05 О

Треонин 2,3 4,8 0 4,8 2,09 0,94 4,51 0,06 0,29 Ь

Триптофан 0,6 1,6 0 1,6 2,67 0,74 1,18 э 0,27 0,42 о

Фен.+тир. 3,8 11,1 0,0 11,1 2,92 .0,67 7,45 0,33 3,65

Результирующий показатель разрабатываемого продзтста 0,96 4,70 2,40

Результирующий показатель молочного белка 0,79 11,12 7,94

Таблица 3 - Характеристики жирнокислотной сбалансированности жира продукта

Наименование жировых ингредиентов и продуктов Жирные кислоты Коэффициент ЖК сбалансированности Яи, дол. ед.

X * К И « * а с Лиино-левая Лиино-леновая Арахи-доновая

Содержание, г/100г суммы жи рных кислот і=1..3 | і=1..6

ФАО/ВОЗ' 30,00 60,00 10,00 7,50 1,00 1,50

ИП РАМН 33,33 33,33 33,33

Квазиэталон 42,00 33,00 25,00 15,60 2,20 7,20 1 1

Молочный жир 63,04 31,08 6,16 2,64 0,88 2,64 0,558 0,398

Кукурузное масло 14,01 25,29 60,71 60,06 0,63 0 0,472 -

Молочно-кукрузная жировая смесь 48,331 29,343 22,525 19,866 0,805 1,848 0,821 0,606

«Томатол» 18,50 28,40 53,10 51,20 1,90 0 0,563 -

Жировая композиция готового продукта 48,46 29,43 22,31 19,62 0,84 1,90 0,844 0,617

- эталон для людей среднего возраста; - отсутствуют систематизированные данные

Как видно из представленного материала, коэффициенты сбалансированности жировой композиции продукта превосходят аналогичные молочного жира более чем на 50 %. Для повышения биологической ценности жировой композиции и предотвращения процессов окисления липидов при длительном хранении в рецептуру продукта введен каротиноид ликопин в виде препарата «Томатол» (томатное масло с 5% ЛП), геропротекторные, антиоксидантные, антимутагенные свойства которого исследованы и подтверждены практически. Антиоксидантная и профилактическая дозировки оговорены в МР «Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ» 2004г.

Глава 5. Разработка технологии молокосодержащего обогащенного продукта с промежуточной влажностью. Применение в разрабатываемой технологии альтернативных сахарозе веществ, более реакционно-способных в части протекания реакции Майяра, предполагало комплекс соответствующих исследований. В результате анализа научно-технического материала установлено, что, применяемый в молочной промышленности в качестве антиокислителя (по СанПиН 2.3.2.1293-03 200мг на кг жира продукта) или функционального ингредиента биофлавоноид ДГК, также обладает ингибирующими свойствами. В рамках работы для контроля возможности ингибирования реакции Майяра ДГК предложен способ визуального определения степени потемнения продукта. С этой целью спроектированы натурные модели, включающие разработанные белковую, углеводную и жировую композиции и исследован эффект ингибирования в глицериновой и водяной бане при температуре и выдержке 120сС 15 мин и 95°С 15 мин соответственно при дозировке биофлавоноида от 100 до 1000 мг на кг жира продукта с шагом 100 мг. В качестве контроля - аналогичные модели без ДГК. По окончании тепловой обработки, продукт оценивался визуально - рис. 9.

Установлено, что все образцы без добавления ДГК заметно изменили свой цвет от белого до светло-коричневого. В опытных образцах с ДГК при дозировках 100 и 200мг отмечалась тенденция к потемнению, при дозировке в 300 мг на кг жира продукта и более не отмечено изменение цвета.

В работе принята дозировка 30 мг на 100 г продукта (20% от 150 мг в соответствии с MP «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения РФ» 2008г.).

Таким образом, результаты экспериментальных и аналитических данных легли в основу разработки рецептуры и технологических процессов. В связи с тем, что в работе задействованы жиры растительного происхождения, оче-

Глицериновзя баня 120°С s течение IS минут

Контроль

+ 300мг ДГК

Визуализации интенсивности процесса Майяра в присутствии ингибитора дигидрокверцетина

Водяная баня 95*С в течение 13 минут

1

Адаптация к произвол -ствеииым режимам

Контроль -500 мгДГК

Рис. 9 Эффективность действия ингибитора ДГК

видна необходимость исследования процесса гомогенизации. Установлено, что рациональным режимом гомогенизации является давление 15±0,5 МПа, которое обеспечивает кинетическую устойчивость жировой фазы в хранении не более 0,12.

Параллельно установлено, что рациональным режимом пастеризации натурной модели продукта, обеспечивающим микробиологическую безопасность (рис. 10), является температура (88±2)°С с выдержкой 10 мин.

На основе результатов исследований разработана технология нового продукта (рис. 11) с рациональными значениями режимов и последовательностью технологических процессов и проект технической документации.

0,0 -1-1-1-1-1-1-1-1-'—1—1—

О 1 „2 3 4 5 6 7 8 9 10 И 12

Продолжительность хранения, мес.

Рис. 10 Динамика КМАФАнМ продукта в хранении

Рис. 11 Принципиальная технологическая схема молокосодержащего обогащенного ППВ для общего и геродиетического питания

Микроскопический и органолептический анализ модели-аналога продукта с новой углеводной композицией и продукта с сахарозой, произведенным по однотипным рецептурам и технологиям показал, что продукт с альтернативной углеводной композицией обладает однородной, вязкой по всей массе консистенцией без наличия ощущаемых органолептически кристаллов лактозы, размеры кристаллов лактозы менее 10 мкм.

Физико-химические характеристики, а также показатели безопасности представлены в таблицах 4 и 5 соответственно.

Таблица 4 - Физико-химические показатели продукта

Наименование показателя Значение показателя

Массовая доля влаги, %, не более 26,5

Массовая доля углеводной композиции, %, не менее 42,5

Массовая доля СОМО, %, не менее 22,5

Массовая доля жира, %, не менее, 8,5

в том числе: молочный / кукурузное масло / препарат «Тома-тол» (ликопин, мг%) 5,95/2,50/0,05(2,5)

Массовая доля белка, %, не менее 7,9

в том числе: молочный белок 7,5

композиция аминокислот 0,4

Кислотность, °Т, не более 44,0

Вязкость продукта (до 8 мес. хранения, Пас) От 4 до 8 включительно

Группа чистоты, не ниже II

Размеры кристаллов молочного сахара, мкм, не более 10

Коэффициент устойчивости жировой фазы, не более 0,12

Активность воды, не более 0,809±0,006

Таблица 5 - Показатели микробиологической безопасности продукта

Наименование показателя Значение показателя

Количество КМАФАнМ в продукте в потребительской таре, КОЕ/г, не более 2 х 104

Масса продукта (г), в которой не допускаются БГКП (колиформы) 1,0

Патогенные, в т.ч. сальмонеллы 25

Допустимые уровни содержания потенциально опасных веществ в новом продукте соответствуют Федеральному закону РФ от 12 июня 2008г. № 88-ФЗ "Технический регламент на молоко и молочную продукцию" (с изменениями) и «Единым санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)» от 28 мая 2010г. №299.

Апробация технологии осуществлена в производственных условиях ООО «Гагаринское молоко». Разработан проект технической документации. Сырьевая себестоимость условной банки разработанного молокосодержащего продукта составляет 32 рубля (по ценам 2011г.).

Выводы:

1. Разработана новая технология концентрированного молокосодержащего обогащенного продукта с промежуточной влажностью общего и геродиетического назначения.

2. Предложена: классификация осмотически деятельных веществ по их составу и свойствам для консервирования молочных продуктов и классификация осмотически деятельных веществ различного происхождения с подслащивающими свойствами - заменителей сахарозы.

3. На базе исследования закономерностей формирования/кинетики показателя «активность воды» моно- и поликомпонентных композиций углеводов создана новая осмотически деятельная композиция (изомальтулоза:фруктоза:лактулоза в со-

16

отношении 47,1:51,7:1,1), которая обеспечивает необходимый консервирующий эффект в продукте (Aw=0,809±0,00ó).

4. Разработаны белковая и липидная композиции. Доказано, что они обладают лучшей биологической ценностью по сравнению с молочным белком и жиром. Сбалансированность по аминокислотному составу: утилитарность - 0,96 (выше молочного белка на 18%), сопоставимая избыточность - 2,40 (ниже молочного белка на 230%); жирнокислотному составу: Ru = 0,884 и Rlí = 0,617, что превышает показатели молочного жира на 51% и 55% соответственно.

5. Выбраны биологически активные пищевые добавки растительного происхождения российского производства: каротиноид ликопин (препарат «Томатол») и био-флавоноид дигидрокверцетин. Установлено, что при дозировке 300 мг/кг жира продукта дигидрокверцетин обеспечивает ингибирующий эффект реакции неферментативного потемнения в продукте. Предложены в технологии в качестве функциональных ингредиентов дигидрокверцетин и ликопин для обогащения продукта, определены способы их внесения, установлены дозировки в соответствии с методическими рекомендациями Минздрава и Роспотребнадзора.

6. С учетом результатов исследований по формированию термодинамических и функционально-технологических показателей натурных моделей создан новый продукт функционального назначения, имеющий повышенную пищевую и биологическую ценности по сравнению с традиционным аналогичным продуктом, и в характеристику которого включен международный показатель «активность воды».

Список трудов, опубликованных по материалам диссертации Публикации в рецензируемых научных журналах и изданиях

1. Гощанская М.Н. Активность воды растворов фруктозы / М.Н. Гощанская, Е.А. Фетисов, А.Н. Петров, И.А. Радаева, С.Н. Туровская, А.Г. Галстян II Техника и технология пищевых производств, №3, 2010. - С. 100-106.

2. Гощанская М.Н. Развитие научных основ консервирования продуктов с промежуточной влажностью на молочной основе / М.Н. Гощанская, Е.А. Фетисов, В.В. Червецов, А.Г. Галстян // Техника и технология пищевых производств, №1, 2011.-С. 19-22.

3. Гощанская М.Н. Разработка осмотически деятельной композиции для продуктов с промежуточной влажностью на молочной основе / М.Н. Гощанская, С.Н. Туровская, В.В. Червецов, А.Е. Кузнецова, А.Г. Галстян // Хранение и переработка сельхозсырья, №1, 2012. - С. 43-45.

Публикации в Трудах НИИ, материалах конференций, симпозиумов и специализированных журналах

4. Петров А.Н. Современные решения для производства сгущенных молочных консервов с сахаром / А.Н. Петров, А.Г. Галстян, В.В.Червецов, С.Н. Туровская, М.Н. Гощанская И Сб. мат. межд. научно-практической конф. «Инновационные технологии и оборудование в молочной промышленности». М.: НОУ «Образовательный научно-технический центр молочной промышленности», 2010. - С. 86-89.

5. Гощанская М.Н. Современные тенденции в технологиях геродиетических продуктов на молочной основе с длительным сроком годности / М.Н. Гощанская, В.В. Червецов, А.Н. Петров, И.А. Радаева, А.Г. Галстян // Сб. мат. межд. научно-

практической конф. «Инновационные технологии и оборудование в молочной промышленности». М.: НОУ «Образовательный научно-технический центр молочной промышленности», 2010. - С. 54-55.

6. Галстян А.Г. Разработка технологии концентрированного молокосодержаще-го геропродукта / А.Г. Галстян, М.Н. Гощанская, JI.A. Борисова // «Переработка молока», № 6, 2010. - С. 38-39.

7. Гощанская М.Н. Разработка фито-лактатных белково-липидных композиций продуктов с промежуточной влажностью для геродиетического питания / М.Н. Гощанская, А.Г. Галстян, И.А. Радаева, С.Н. Туровская // Сб. мат. всероссийской научно-практ. конф., посвященной памяти ак. H.H. Липатова «Принципы пищевой комбинаторики - основа моделирования поликомпонентных пищевых продуктов». -Углич, 2010.-С. 61-63.

8. Гощанская М.Н. Производство продуктов геродиетического питания на молочной основе с позиций «барьерных» технологий консервирования / М.Н. Гощанская, А.Г. Галстян // Сб. мат. 4-ой конф. молодых уч. и спец. инст. Отделения хранения и переработки с/х продукции Россельхозакадемии «Научно-инновационные технологии как основа продовольственной безопасности Российской Федерации». М.: ГНУ ГОСНИИ хлебопекарной пром., 2010. - С. 77-79.

9. Гощанская М.Н. Понятие осмоса в технологиях продуктов с промежуточной влажностью на молочной основе / М.Н. Гощанская П Сб. мат. VIII межд. науч. конф. студ. и мол. уч. «Живые системы и безопасность населения». М.: С. 79-80.

10. Гощанская М.Н. Приложение понятия осмоса к технологиям продуктов с промежуточной влажностью на молочной основе / М.Н. Гощанская, Е. А. Фетисов, А.Г. Галстян // Научное обеспечение молочной промышленности. Сборник научных трудов. М., ГНУ ВНИМИ, 2010. - С. 37-42.

11. Галстян А.Г. «Активность воды» - критерий рациональности процессов технологии восстановленных сгущенных молочных консервов / А.Г. Галстян, М.Н. Гощанская // Научное обеспечение молочной промышленности. Сборник научных трудов. М., ГНУ ВНИМИ, 2010. - С. 21-29.

12. Гощанская М.Н. Интеграция принципов «барьерных» технологий консервирования в область производства продуктов геродиетического питания на молочной основе / М.Н. Гощанская, А.Г. Галстян // Научное обеспечение молочной промышленности. Сборник научных трудов. М., ГНУ ВНИМИ, 2010. - С. 30-36.

13. Гощанская М.Н. Продукт с промежуточной влажностью на молочной основе геродиетического назначения / М.Н. Гощанская, С.Н. Туровская, Е.Е. Илларионова, А.Г. Галстян // Международная науч. - техническая конф. «Современные достижения биотехнологии», Сборник материалов: Часть 4 (электронный носитель) «Биологически активные добавки», Ставрополь, 2011. - С. 400-402.

14. Гощанская М.Н. Разработка осмотически деятельной композиции с функциональными свойствами для продуктов с промежуточной влажностью на молочной основе / М.Н. Гощанская, А.Г. Галстян // Науч. тр. 5-ой конф. мол. уч. и спец. инст. Отд. хранения и переработки с/х продукции Россельхозакадемии «Современные методы направленного изменения физ.-хим. и технологических свойств с/х сырья для производства продуктов здорового питания». М.: Изд-во РГАУ -МСХА им. К.А Тимирязева, 2011. - С. 94-97.

Перечень сокращений и условных обозначений:

АК - Аминокислоты

БАД - Биологически активная добавка

ГИ - Гликемический индекс

ГН - Гликемическая нагрузка

ДГК - Дигидрокверцетин

ЖК - Жирные кислоты

МВИ - Методика выполнения измерений

ЛП - Ликопин

М.д. - Массовая доля

МР - Методические рекомендации

МНЖК -Мононенасыщенные жирные кислоты

НЖК - Насыщенные жирные кислоты

ПНЖК - Полиненасыщенные жирные кислоты

ПНВ - Продукты с низкой влажностью

ППВ - Продукты с промежуточной влажностью

ПВВ - Продукты с высокой влажностью

СОМ - Сухое обезжиренное молоко

СОМО - Сухой обезжиренный молочный остаток

ТД - Техническая документация

А\у - Показатель «активность воды»

Подписано в печать: 09.02.2012. Формат 60x84 1/16 Объем 1,1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 0902. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

61 12-5/1961

Государственное научное учреждение ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

МОЛОЧНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК (ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии)

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МОЛОКОСОДЕРЖАЩЕГО ОБОГАЩЕННОГО ПРОДУКТА С ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ВЛАЖНОСТЬЮ ДЛЯ ОБЩЕГО И ГЕРОДИЕТИЧЕСКОГО ПИТАНИЯ

Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук,

На правах рукописи

ГОЩАНСКАЯ МАРИЯ НИКОЛАЕВНА

А.Г. Галстян

Кемерово 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Введение. Общая характеристика работы 4

9

1 Анализ состояния проблемы

1.1 Научные основы консервирования 10

1.2 Значимость показателя «активность воды» применительно

15

к продуктам с промежуточной влажностью 11

1.3 Продукты с промежуточной влажностью

1.4 Альтернативные осмотически деятельные компоненты 16

1.5 Реакция Майяра: основные понятия и механизмы протекания 20

1.6 Научные и практические основы технологий молочных кон-

25

сервов функционального назначения

29

Заключение.

30

2 Методология исследовании

30

2.1. Структура, организация и схема исследовании

30

2.2 Объекты исследовании

31

2.3 Методы исследовании

3 Теоретические предпосылки разработки продуктов с промежуточной

41

влажностью обогащенных на молочной основе

4 Разработка нутриентной композиции продукта с промежуточ-

51

ной влажностью

4.1 Разработка осмотически деятельной композиции 51

4.2 Разработка сбалансированного белкового и липидного состава

продукта

79

4.2.1 Модели белковой композиции

84

4.2.2 Модели жировой композиции

5 Разработка технологии молокосодержащего обогащенного продукта с

промежуточной влажностью.

5.1 Обоснование частных процессов технологии 88

Основные результаты работы и выводы 99

Список использованной литературы 101

Приложение 1 Физико-химические и медико-биологические

свойства потенциальных заменителей сахарозы 119 Приложение 2 Акт промышленной реализации результатов исследований 127 Приложение 3 Проект технической документации 129

Введение. Общая характеристика работы

Актуальность темы. Согласно стратегии продовольственной безопасности Правительства Российской Федерации до 2020г. одной из основных задач государственной политики в области здорового питания являются сохранение и укрепление здоровья населения, профилактика заболеваний, обусловленных неполноценным и несбалансированным питанием.

С учетом демографического обстановки - сокращения численности работоспособного населения России, отмечено снижение творческого и физического потенциала страны, образование специфичных статей затрат бюджетных средств. В частности, по данным последней переписи населения 2010 года более тридцати миллионов людей отнесены к категории старше трудоспособного возраста (по данным Федеральной службы Государственной статистики - http://www.gks.ru).

В этом ракурсе, меры, направленные на снижение риска заболеваний, улучшение функционального состояния организма человека, поддержание его социальной активности должны быть комплексными, включающими в себя экономические, социальные, экологические, культурные и другие аспекты. Одним из важнейших факторов, позволяющим положительно влиять на сохранение здоровья людей и обеспечивать профилактику заболеваний, является полноценное питание.

Неотъемлемой частью рациона людей должны быть молочные продукты. Обогащение этого класса продуктов биологически активными веществами, направленное проектирование микро- и макронутриентого состава в соответствии с современными воззрениями нутрициологии и выбранной направленности питания, в свою очередь, позволит значительно рационализировать рацион населения, что, в свою очередь, окажет благоприятное воздействие на устойчивость организма к неблагоприятным факторам внешней среды, увеличит творческую и физическую активность человека.

С учетом географических и территориальных особенностей России особую важность приобретают исследования, направленные на разработку эффективных технологий высокопитательных продуктов на молочной основе с длительным сроком годности для обеспечения полноценным питанием населения всех регионов страны.

Наиболее комплексно эти задачи решаются в технологиях консервирования продуктов с промежуточной влажностью, к которым относятся сгущенные консервы с сахаром. Большой научный и практический интерес к ним обусловлен отсутствием жестких (например, стерилизация) технологических процессов, потенциалом к длительному (в том числе при минусовых температурах) хранению и простотой в употреблении без дополнительной кулинарной обработки с сохранением высокой пищевой и биологической ценностей. Основой технологии продуктов с промежуточной влажностью является повышение осмотического давления до уровня, при котором развитие нежелательных микроорганизмов невозможно, а физико-химические процессы потери качества сведены к минимуму или не наблюдаются.

Соответственно, исследования, направленные на разработку технологии обогащенных продуктов с промежуточной влажностью на молочной основе актуальны и имеют большое социальное значения.

В ходе проведения диссертационной работы были учтены результаты фундаментальных и прикладных исследований отечественных и зарубежных ученых: Бражникова A.M., Волгарева М.Н., Гинзбурга A.C., Гнездиловой А.И., Григорова Ю.Г., Дьяченко П.Ф., Запорожского A.A., Касьянова Г.И., Липатова Никиты Н., Лисицына А.Б., Остроумова Л.А., Покровского В.И., Радаевой И.А, Ребиндера П.А., Рогова И.А., Семенихиной В.Ф., Тихомировой H.A., Устиновой A.B., Харитонова В.Д., Храмцова А.Г., Чекулаевой Л.В., Чоманова У., Brunauer S., Cherife J., Duckworth R.B., Fisher E., Labuza T.P., Leistner L., Nursten H. E., Scott W.J. и др.

Цель работы - разработка технологии концентрированного молокосо-держащего обогащенного продукта с промежуточной влажностью общего и геродиетического назначения путем направленного формирования термодинамических и функционально-технологических показателей и моделирования сбалансированного нутриентного состава.

Для достижения указанной цели поставлены и последовательно решены следующие задачи:

- обосновать актуальность и определить перспективы выбранного направления, разработать методологию исследований по созданию обогащенного продукта с промежуточной влажностью на молочной основе;

- проанализировать и систематизировать альтернативные сахарозе осмотически деятельные вещества, разработать углеводную композицию;

- с учетом современных требований нутрициологии и геронтологии разработать белковую и липидную композиции и определить их биологическую ценность;

- создать модель готового продукта, исследовать его термодинамические и функционально-технологические показатели для разработки рецептуры и определения параметров технологических процессов;

- выбрать биологически активные пищевые добавки растительного происхождения с антиокисдантными, геропротекторными, антиаллергенными и ингибирующими реакцию Майяра свойствами;

- разработать технологию и проект технической документации концентрированного молокосодержащего обогащенного продукта.

Научная новизна работы.

На базе критериальной оценки по факторам безопасность/доступность/эффективность/технологичность и др. разработаны: классификация осмотически деятельных веществ, учитывающая природу вещества, сродство к растворителю, степень диссоциации и классификация осмотически деятель-

ных веществ - заменителей сахарозы, с позиции их применимости в технологиях консервирования молочных продуктов с промежуточной влажностью.

Установлены закономерности формирования показателя «активность воды» и его динамика в хранении от концентраций моно- и поликомпонентных растворов углеводов.

Получены новые данные по закономерностям формирования/кинетики функционально-технологических показателей и термодинамических характеристик молочных продуктов с промежуточной влажностью от последовательности и режимов технологических процессов производства.

Выявлен дозозависимый характер ингибирующего действия биофлаво-ноида дигидрокверцитина на реакцию Майяра.

Практическая значимость работы.

На основании проведенных исследований разработаны углеводная, белковая и липидная композиции, обеспечивающие сбалансированность нут-риентного состава в соответствии с требованиями геродиетики.

В качестве функциональных ингредиентов для создания обогащенного продукта выбраны биологические активные пищевые добавки растительного происхождения отечественного производства. Установлены их дозировки и способы внесения.

Предложена рецептура и определены параметры технологического процесса нового продукта.

Разработана новая технология и проект технической документации на производство молокосодержащего обогащенного продукта с промежуточной влажностью общего и геродиетического назначения.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и получили одобрение на международных и российских конференциях, семинарах, симпозиумах различного уровня: Международная научно-практическая конференция «Инновационные технологии и оборудование в молочной промышленности» (Воронеж, 2010г.), Всероссийская научно-практическая кон-

ференция, посвященная памяти академика H.H. Липатова «Принципы пищевой комбинаторики - основа моделирования поликомпонентных пищевых продуктов» (Углич, 2010г.), 4-ая конференция молодых ученых и специалистов институтов Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии «Научно-инновационные технологии как основа продовольственной безопасности Российской Федерации» (Москва, 2010г.), VIII Международнаянаучная конференция студентов и молодых ученых «Живые системы и безопасность населения» (Москва, 2010г.), IX Международный форум «Молочная индустрия» (Москва, 2011г.), Международная научно-техническая конференция «Современные достижения биотехнологии» (Ставрополь, 2011г.), 5-ая конференция молодых ученых и специалистов институтов Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии «Современные методы направленного изменения физико-химических и технологических свойств сельскохозяйственного сырья для производства продуктов здорового питания» (Москва, 2011г. а также на Ученых Советах ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии в рамках ежегодных отчетов с 2009г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе три в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованных источников литературы и приложений. Работа изложена на 118 страницах компьютерной верстки, содержит 28 таблиц, 15 рисунков, 189 литературных и Internet источников.

Глава 1. Анализ состояния проблемы

Согласно стратегии продовольственной безопасности Правительства Российской Федерации основными целями и задачами в области питания на государственном уровне являются обеспечение населения страны высококачественными и безопасными продуктами питания за счет создания новых и модернизации существующих технологий и производственных мощностей [100, 179, 187].

Решение одной из приоритетных национальных задач в области здорового питания - обеспечение полноценным питанием всех возрастных и социальных категорий населения, непосредственно связано с технологиями переработки молока, так как молоко и продукты его переработки являются особо важными компонентами в питании человека на протяжении от его рождения до глубокой старости [4, 44, 71,81].

С учетом географических и климатических особенностей РФ, экономическими и социальными факторами, демографической ситуации, стратегической значимости молочных консервов [31,79, 178], а также сезонностью переработки молока особую значимость приобретает фактор повышения хра-нимоустойчивости продуктов при одновременной минимизации интенсивности технологических процессов с целью максимального сохранения пищевой и биологической ценности исходного сырья [19, 73]. Наиболее комплексно эти задачи решаются в технологиях консервирования продуктов с промежуточной влажностью [58, 59, 70, 73]. Исследования и разработки в этой области соответствуют приоритетным направлениям национальной политики в области здорового питания.

Устойчивая тенденция к увеличению объемов потребления молока и в том же время наличие фактора сезонности молочного сырья [20, 23, 182, 187] актуализируют разработки современных технологических решений традиционных видов молочных консервов, история которых формируется на протя-

жении последних двух столетий, а также созданию новых видов молочных консервов.

Вопросам создания новых современных промышленных технологий и расширения ассортимента молочных консервов посвящены работы отечественных и зарубежных ученых: Гнездиловой А.И., Кивенко С.Ф., Липатова H.H., Остроумова JI.A., Плановского A.A., Полянского К.К., Радаевой И.А., Семенихиной В.Ф., Страхова В.В., Тарасова К.И., Тихомировой H.A., Филатова Ю.И., Харитонова В.Д., Чекулаевой JI.B., Duckworth R.B., Hunzinker O.F., Karel M., Labuza T.P., Scott W.J. и др. Множество из решений, предлагаемых учеными, позволили развивать технологии переработки молока на качественно новых уровнях, значительно продлить сроки хранения продукции, усовершенствовать существующие и разработать новые технологии молочных консервов, в том числе и функционального назначения [29, 30, 67, 82, 109, 121].

1.1 Научные основы консервирования

Термин консервирование (от лат."сошегуайо" — сохранение) означает обработку пищевых субстанций с целью длительного хранения без порчи при одновременном сохранении пищевой ценности [19, 82, 104, 116]. Соответственно, консервы - пищевые субстанции, специально обработанные с длительным сроком хранения [79, 82, 30, 100]. Под специальной обработкой подразумевается комплекс мер, гарантирующий безопасность и стабильность качественных показателей упакованной консервированной пищевой продукции на весь период длительного хранения, и совокупность постехно-логических мероприятий, обеспечивающих условия, при которых происходят допустимые минимальные качественные изменения (в рамках значения нормируемого показателя) консервированного сырья, полуфабриката или готового продукта [21,31, 100, 104]. В соответствии с Федеральным законом РФ № 88-ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» (с

изменениями) молочные, молочные составные, молокосодержащие консервы - сухие или концентрированные упакованные в тару молочные, молочные составные, молокосодержащие продукты.

По классификации Я.Я. Никитского консервирование пищевых продуктов основано на трех принципах: биоз, анабиоз и абиоз [30, 82, 116] за счет использования различных технологических приемов. При этом храни-моустойчивость1 молочных консервов технологически обеспечивается за счет внесения осмотически деятельного вещества [30, 79, 80] (в практике мо-лочно-консервной промышленности в промышленных масштабах применяется сахароза) и/или концентрирования, и/или стерилизации, а также наличия процессов термомеханической обработки и регламентируемых условий по-стехнологического хранения [82, 100, 107, 108].

1.2 Значимость показателя «активность воды» применительно к продуктам с промежуточной влажностью

Термин «активность воды» (Aw) впервые был введен Скоттом в 1952г. [13, 72, 73], который доказал, что существует зависимость между состоянием воды в продукте и ростом микроорганизмов в нем [13, 73, 152, 174, 180]. С этого времени «активность воды» стала важным параметром в практике пищевой промышленности и нашла применение для оценки степени участия воды в различных химических, биохимических и микробиологических реакциях [73, 174, 150, 167].

Вопросам исследования концепции показателя Aw посвящены работы многих отечественных и зарубежных ученых: Баранова Б.А., Гинзбурга A.C., Кима Г.Н., Рогова И.А., Фатьянова Е.В., Чоманова У.Ч., Chirif J., Devis R., Duckworth R.B., Karel M., Labuza T.P., Scott W J. и др.

1Хранимоустойчивость - объективная качественная характеристика продукта, выражающая существенную определенность объекта в совокупности характеристических свойств в течение определенного промежутка времени и набора условий.

В 1961г. Льюис и Рендол дали определение Аш с позиции термодинамики: активность воды - отношение фугитивности £ (летучести) вещества в некотором состоянии к его фугитивности ^ в каком-либо состоянии, которое принято за стандартное [54, 73]. Если за стандартное состояние принять давления пара над жидким чистым растворителем (дистиллированная вода), и, учитывая, что при обычных температурах свойства водяного пара приближены к идеальному газу, то под фугитивностью вещества понимается величина давления водяного пара в да