автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка технологии пробиотических творожных сырков, обогащенных цветочной пыльцой

На правах рукописи

005056931

УВАРОВА ЛЮДМИЛА МИХАИЛОВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОБИОТИЧЕСКИХ ТВОРОЖНЫХ СЫРКОВ, ОБОГАЩЕННЫХ ЦВЕТОЧНОЙ ПЫЛЬЦОЙ

Специальность: 05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

6 ДЕК 2012

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Благовещенск - 2012

005056931

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный аграрный университет» (ДальГАУ).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Присяжная Серафима Павловна

Официальные оппоненты: Анцупова Татьяна Петровна,

доктор биологических наук, профессор кафедры «Неорганическая и аналитическая химия» ФГБОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления»

Денисович Юлия Юрьевна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология продовольственных продуктов специального назначения и общественного питания» ДальГАУ

Ведущая организация: ООО «Бурятский центр сертификации»

(г. Улан-Удэ)

Защита диссертации состоится «21» декабря 2012 г в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.039.05 при ФГБОУ ВПО ^«Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления» по адресу: 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40в, ауд. 8-124. »

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВСГУТУ.

Автореферат разослан «20» ноября 2012 г.

Ученыйсекр^рь

диссертационного совета ч-—у' Столярова А.С

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Дальний Восток - это регион со сложными климатическими условиями проживания, где особенно остро стоит проблема дефицита белка и витаминной продукции. Недостаток потребления белка составляет 25 - 30%, дефицит макро- и микроэлементов 70%, а нехватка витаминов характерна почти для всех регионов России. В этой связи, перспективным направлением является производство натуральных белковых молочных продуктов с биологически активными добавками.

Объем рынка творога и творожных продуктов в Амурской области не велик и составляет 5% от общей доли молочной продукции, следовательно, необходимы исследования по расширению ассортимента этих видов молочной продукции.

Цветочная пыльца (пчелиная обножка) является богатейшим источником витаминов группы А, Е, Д, РР, К; содержит минеральные вещества; богата фенольными соединениями, обладающими противовоспалительными, каппилляроукрепляющими, противоопухолевыми действиями, в целом в пыльце содержится свыше 50 биологически активных веществ, благоприятно воздействующих на организм человека и 240 веществ, необходимых для нормального протекания биохимических процессов.

В производстве пищевых продуктов основным направлением является разработка многокомпонентных обогащенных продуктов. Важность и целесообразность этого направления обосновали в своих трудах H.H. Липатов (ст.), H.H. Липатов (мл.), И.А. Рогов, А.Г. Храмцов, З.С. Зобкова, С.Г. Козлов и др.

Особенно наблюдается повышенное внимание специалистов к пробио-тикам и к сырью природного происхождения, содержащему биологически активные вещества и обладающему полифункциональными свойствами. Таким сырьем может служить цветочная пыльца и пробиотик — бифидобакте-рии. Подбор наиболее сочетаемых растительных (цветочная пыльца, сухофрукты и плоды) и молочных компонентов (творог, обогащенный бифидо-бактериями) позволит получить биологически полноценные, безопасные продукты питания, обладающие функциональными свойствами.

На основании вышеизложенного следует, что создание обогащенных творожных продуктов для удовлетворения потребностей населения в высококачественных и безопасных продуктах питания, обладающих функциональной направленностью является актуальным.

Цель работы. Разработка технологии пробиотических творожных сырков, обогащенных цветочной пыльцой.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи исследований:

- изучить химический состав и потребительские свойства цветочной пыльцы;

- исследовать влияние заквасочных культур на процесс ферментации

молока при производстве творога;

- подобрать способ подготовки и дозу цветочной пыльцы, вносимой в белковую массу;

- выбрать оптимальные технологические параметры производства про-биотических творожных сырков обогащенных цветочной пыльцой;

- исследовать биологическую ценность творожных биосырков, обогащенных цветочной пыльцой.

Научная новизна. Цветочная пыльца является природным источником биологически активных веществ и перспективным сырьем для обогащения молочных продуктов. Проведены исследования химического и биохимического состава цветочной пыльцы собранной в Амурской области и выявлены отличительные особенности.

Выбраны оптимальные условия ферментации молока, обеспечивающие активный ростбифидобактерий.

Установлено, что обогащение творожных биосырков цветочной пыльцой повышает потребительские свойства творожных сырков.

Практическая значимость работы. На основании проведенных исследований разработана технология производства пробиотических творожных сырков, обогащенных цветочной пыльцой.

Разработана и утверждена техническая документация на новый продукт: ТУ 9222-004-00493238-2011 «Биосырки творожные обогащенные цветочной пыльцой. Технические условия»; Технологическая инструкция к ТУ 9222-004-00493238-2011. Опытно-промышленная проверка технологии производства пробиотических творожных сырков, обогащенных цветочной пыльцой проведена в производственных условиях на базе предприятия ОАО «Молочный комбинат Благовещенский». Результаты исследований внедрены в учебный процесс при подготовке инженеров-технологов технологического института ФГБОУ ВПО ДальГАУ.

Апробация работы. Результаты работы были доложены и обсуждены на научных конференциях ДальГАУ (Благовещенск, 2009 - 2012гг.), круглый стол «Амурская соя, и ее использование в пищевых технологиях» (Благовещенск, 2009г.); Выставка Ярмарка «Амурагропрод - 2011» (Благовещенск, 2011г.); Выставка «Неделя французского вкуса» (Благовещенск, 2011г); Научно-техническая конференция «Технология продуктов питания. Пищевые и кормовые добавки» (Благовещенск, 2011г.); «I Амурский региональный молодежный инновационный конвент» (Благовещенск, 2012г.); II Амурский региональный фестиваль науки (Благовещенск, 2012г.)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 2 статьи в научных изданиях, рекомендуемых ВАК Министерства образования и науки РФ и 1 патент.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы (167 источников) и 15 приложений. Работа изложена на 128 страницах и содержит 48 таблиц и 21 рисунок.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Экспериментальные исследования производились на базе ОАО «Молочный комбинат Благовещенский», в лабораториях кафедры «Машины и аппараты пищевых производств» и «Технологии переработки продукции животноводства» Технологического института, Института ветеринарной медицины и зоотехнии Дальневосточного государственного аграрного университета, Всероссийского научно-исследовательского института сои Россельхоза-кадемии.

Объектами исследований являлись: пыльца цветочная (пчелиная обножка) по ГОСТ 2887-90; бакконцентраты молочнокислых микроорганизмов (ТУ 9229-369-00419785-04); биомасса бифидобактерий лиофилизированная Bifidobacterium bifidum штамм №1 (ТУ 9383-002-16414608-95).

При проведении экспериментальных исследований использовали современные физико-химические, биохимические, микробиологические и математические методы.

Определение аминокислотного состава, массовой доли сухих веществ, массовой доли жира, массовой доли углеводов, массовой доли белка, содержание макроэлементов (кальция, калия, магния, фосфора) цветочной пыльцы проводили методом инфракрасного сканирования с помощью анализатора №К- 4250 (США) по стандартам, разработанным в лаборатории ВНИИ сои РАСХН. Определение состава полиненасыщенных жирных кислот цветочной пыльцы - методом ГЖХ на капиллярных кварцевых колонках газового хроматографа Hitachi на сорбенте SW 10210; концентрации жирных кислот определяли по площади пика на хроматограмме. Титруемую кислотность продукта по ГОСТ 3624 - 92; активную кислотность по ГОСТ 53359 - 2009; массовую долю жира по ГОСТ 5867 - 90; массовую долю белка по ГОСТ 30488.2 - 2009; массовую долю углеводов по ГОСТ 3628 - 78; количество молочнокислых микроорганизмов по ГОСТ 10444.11 - 89; количество жизнеспособных клеток бифидобактерий по ТУ 9222 - 001 - 14173891 - 04; эффективную вязкость на синусоидальном вибровискозиметре SV 100 по методике разработанной ДальГАУ; органолептические показатели методом сенсорного анализа по пятибалльной шкале; бактерии группы кишечной палочки по ГОСТ Р 53430 - 09; патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы по ГОСТ 52814 - 07; Staphilococus aureus по ГОСТ 26669 - 85.

Математическую обработку экспериментальных данных по результатам 3-5 повторностей осуществляли по стандартным программам и общепринятым алгоритмам с использованием корреляционного анализа и плана оптимизации многофакторного эксперимента.

Экономическая эффективность производства творожных сырков рассчитана по методике определения экономической эффективности использования новой техники, изобретений и рационализаторских предложений мясной и молочной промышленности.

Общая схема проведения эксперимента представлена на рисунке 1.

Анализ состояния вопроса

С

Исследование химического состава и потребительских свойств цветочной пыльцы 1-9

і

Исследование влияния видового состава заквасок на процесс ферментации молока 10-12

Разработка технологии пробиотических творожных сырков, обогащенных цветочной пыльцой

X

Изучение качественных показателей пробиотических творожных сырков, обогащенных цветочной пыльцой _1,2,3,4,5,10,11,12,15,16_

X

X

Выбор растворите- Выбор рацио-

ля и способа подго- нальной дозы цве-

товки цветочной точной

пыльцы пыльцы

13-14 15

Исследование биологической ценности готовых продуктов _6,9,17,18_

Показатели

1. Массовая доля влаги.

2. Массовая доля сухих веществ.

3. Массовая доля жира.

4. Массовая доля углеводов.

5. Массовая доля белка.

6. Содержание витаминов.

7. Аминокислотный состав.

8. Жирнокислотный состав.

9.Содержание макроэлементов: кальция, калия, магния, фосфора. Ю.Титруемая кислотность.

11. Активная кислотность.

12. Количество жизнеспособных клеток бифидобактерий.

13. Интенсивность растворения.

14. Эффективная вязкость.

15. Органолептические показатели.

16. Микробиологические показатели.

17. Аминокислотный скор.

18. Биологические испытания продуктов на лабораторных животных.

Разработка НТД

Рисунок 1 - Общая схема проведения эксперимента ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследование химического состава и потребительских свойств цветочной пыльцы

Цветочная пыльца представляет собой сложный концентрат ценных пищевых, физиологически активных веществ, состав которых достаточно разнообразен и зависит от происхождения пыльцы, периода ее сбора и особенностей обработки ее пчелами. Поэтому на первом этапе исследований был изучен химический и биохимический состав цветочной пыльцы, собранной на опытной пасеке Дальневосточного государственного аграрного университета. Результаты исследований представлены в таблицах 1,2, 3.

Таблица 1 - Состав цветочной пыльцы (пчелиной обножки)

Содержание, % от абсолютно сухого

Показатели вещества

По литературным Результаты

данным исследовании

Белок (сухой протеин) 11,0-35,0 25,29-30,30

Углеводы 20,0-39,0 31,15-32,83

Липиды 1,0-20,0 11,20-11,31

Массовая доля белков и углеводов цветочной пыльцы приближена к максимальным значениям, а содержание жира соответствует среднему значению показателей цветочной пыльцы приведенных в литературных источниках, что говорит о полноценности вводимого в продукт функционального ингредиента.

Белковые вещества цветочной пыльцы представлены альбуминами, глобулинами и пептонами, небелковые - аминокислотами, пептидами и др. Общий аминокислотный состав представлен в таблице 2.

Таблица 2 — Общий аминокислотный состав цветочной пыльцы

Аминокислоты % от общего содержания всей суммы аминокислот

По литературным данным Результаты исследований

Незаменимые аминокислоты

Валин 5,80-11,20 5,34-6,79

Лизин 6,30-7,70 7,82-8,48

Метионин+Цисгин 1,70-2,40 0,75-0,80

Фенил аланин 4,10-5,90 3,02-3,11

Лейцин 7,10-9,0 15,86-17,21

Изолейцин 5,10-7,0 8,29-8,71

Треонин 4,10-5,30 19,20-19,50

Триптофан 1,20-1,60 0,90-1,0

Заменимые аминокислоты

Аргинин 4,60-6,0 15,40-16,02

Тирозин 9,30-9,80 10,68-10,92

Аланин и глицин 0,50-0,53 0,57-0,60

Гистидин 2,50-3,20 2,20-3,14

Глутаминовая кислота 8,80-9,50 7,69 - 7,73

Серии 2,0-2,20 1,50-1,54

Как видно из представленных данных в пчелиной обножке содержатся все природные аминокислоты и содержание незаменимых аминокислот на 23,6% превосходит анализируемые данные литературных источников, особенно преобладают лейцин и треонин.

Особой интерес представляет исследование липидного состава и соотношения насыщенных и ненасыщенных жирных кислот в пчелиной обножке, которые являются недостаточно изученными. Полученные результа-

ты представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Жирно-кислотный состав пчелиной обножки

Жирные кислоты Массовая доля в % от общей суммы жирных кислот

По литературным данным Результаты исследований

Лауриновая 0,90 0,864

Миристиновая 0,70 0,852

Пальмитиновая 21,70 22,523

Линолевая 13,50 12,206

Олеиновая 52,20 50,299

Стеариновая 4,20 5,365

Эйкозотриеновая 1,60 1,790

АрахиноваЯ 2,10 2,375

Бегеновая 3,0 3,726

Сумма ненасыщенных жирных кислот 67,30 64,295

Сумма насыщенных жирных кислот 32,60 35,705

Как видно из данных таблицы 3, пчелиная обножка содержит 9 жирных кислот, содержание ненасыщенных жирных кислот в исследуемой пыльце почти соответствует наибольшей величине этого показателя указанного в литературных источниках. В наибольшем количестве в цветочной пыльце преобладают олеиновая, линолевая и пальмитиновая кислоты, а также обнаружены полиненасыщенные жирные кислоты. Выявлено, что отношение суммы ненасыщенных жирных кислот к сумме насыщенных приблизительно равно 2, что характерно для растительных источников липидов.

В цветочной пыльце содержится значительное количество разнообразных витаминов, а также каратиноидов, преобразующихся в организме человека в витамин А. Суммарное содержание таких соединений колеблется от 0,57 до 212,5мкг/г на 100 г сухой обножки.

Активные вещества обножки легко усваиваются и благотворно действуют на обмен веществ, физиологическое состояние органов и тканей, и обеспечивают нормальную жизнедеятельность каждой клетки.

Таким образом, в результате проведенных исследований было установлено, что цветочная пыльца является природным источником биологически активных веществ и перспективным сырьем для обогащения молочных продуктов.

Исследование влияния видового состава заквасок на процесс ферментации молока

Основным рецептурным компонентом для производства пробиотич-ских творожных сырков является творог, ферментированный симбиотиче -ской закваской.

Для обогащения творога пробиотическими микроорганизмами в состав закваски были введены бифидобактерии. В качестве симбиотической закваски были использованы:

- бактериальный концентрат для творога (видовой состав микрофлоры - мезофильные стрептококки) и закваска бактериальная Bifidobacterium bifi-dum штамм №1. Температура сквашивания (30±2)°С.

- бактериальный концентрат термофильного стрептококка невязкого Streptococcus termophilus и биомасса бифидобактерии, выращенная на питательной среде. Температура сквашивания (37±2)°С.

Результаты исследований представлены на рисунках 2-4 .

О 2 4 б 8 10 12

Время, ч

-—мезофильный стрептококк (контроль)

Рисунок 2 - Динамика кислотообразования молока симбиотической закваской мезофильного стрептококка и бифидобактерий

Е^зацч

' А- термофильный стрептококк (контроль) —8—термофильный стрептококк + бифидобактерии

Рисунок 3 - Динамика кислотообразования молока симбиотической закваской термофильного стрептококка и бифидобактерий

Как видно из данных, представленных на рис. 2, процесс ферментации молока симбиотической закваской мезофильного стрептококка и бифидобактерий увеличивается на 4 часа в сравнении с контролем. При этом количество клеток через 12 часов ферментации молока достигает 105 КОЕ /см3 (рис.4). Такое низкое количество жизнеспособных клеток бифидобактерий объясняется неблагоприятными условиями культивирования при 30°С без

предварительной активизации бифидобактерий, что уменьшает их биохимическую активность.

Я

8

12

Продолжительность, ч

Вмезофильный стрептококк + бифидобактерии Втермофильный стрептококк+бифидобактерии

Рисунок 4 - Влияние условий ферментации на рост бифидобактерии

При использовании симбиотической закваски на основе термофильного стрептококка и бифидобактерии и при оптимальной температуре культивирования 37°С, были отмечены активный рост бифидобактерий и интенсификация процесса ферментации (рис. 3). Через 8 часов культивирования количество жизнеспособных клеток бифидобактерий достигло Ю8КОЕ/см3 (рис.4).

Полученные результаты свидетельствуют, что симбиотическая закваска термофильного стрептококка и бифидобактерий обладает высокой биохимической активностью и обеспечивает пробиотический эффект в готовом продукте.

На следующем этапе исследований был изучен способ подготовки и доза цветочной пыльцы, вносимой в нежирный творог.

Цветочная пыльца выпускаемая по ГОСТ 2887-90 и используемая в качестве пищевой добавки имеет твердую консистенцию и размер зерен от 1 до 4 мм. Для равномерного распределения пчелиной пыльцы по всей массе творога ее необходимо растворить до образования дисперсного раствора. Поэтому были проведены исследования по выбору растворителя и условий растворения цветочной пыльцы.

В качестве растворителя были использованы различные среды, такие как вода питьевая, молоко, сыворотка творожная.

Предварительно была выбрана температура растворения цветочной пыльцы. В результате проведенных исследований установлено, что при температуре растворения 30°С в цветочной пыльце сохраняются биологически активные вещества и процесс растворения гранул пыльцы происходит интенсивнее.

Растворители подогревали до температуры 30°С, засыпали гранулы цветочной пыльцы и вели процесс растворения при интенсивном перемешивании. Результаты исследований представлены на рисунке 5.

Как видно из представленных данных, в зависимости от растворителя время растворения оказалось разным. Наиболее интенсивно растворение гра-

Выбор способа подготовки и дозы цветочной пыльцы

нул цветочной пыльцы происходит в творожной сыворотке.

вода питьевая

сыворотка молочная

Рисунок 5 - Влияние вида растворителя на время растворения цветочной пыльцы

Установлена оптимальная температура растворения 30°С, время растворения при этом 15 минут.

Поскольку в растворенной сыворотке содержатся примеси (фрагменты растений, с которых пчелы собирают пыльцу, волоски опушения самой пчелы и др.), то затем были проведены исследования с использованием бинокулярной лупы по определению размеров ячеек фильтра. Установлено, что для фильтрования растворенной в сыворотке цветочной пыльцы необходимо использовать фильтр с размером ячеек 1,0мм.

Для определения оптимального количества молочной сыворотки были проведены исследования структурно-механических свойств нежирного биотворога, после внесения различных количеств растворителя (рисунок 6).

о •в" •в-

зо 25 20 15 10 5 О

15

- Содержание растворителя 14% Содержание растворителя 24%

50 7 5 90 1 05

Продолжительность воздействия, с

- Содержание растворителя 19%

Рисунок б - Зависимость изменения эффективной вязкости от длительности воздействия

Из данных, представленных на рисунке 6 видно, что при внесении рас творителя в количестве 14% у биотворога наибольшая эффективная вязкость, которая обусловлена излишне сухой, не пластичной консистенцией. У об-

разцов с содержанием растворителя 24% значительно снижена эффективная вязкость, что может привести к значительному ухудшению структуры биосырков и затруднению фасовки творожного продукта. Оптимальное количество сыворотки молочной в качестве растворителя составляет 19%, которое придает продукту более вязкую структуру, что положительно отражается на работе фасовочного оборудования.

Одним из значимых показателей качества изделия является количество цветочной пыльцы, вносимое в продукт. Это количество определялось экспериментально, путем определения органолептических характеристик полученных изделий по оценочной шкале. Результаты дегустационной органо-лептической оценки изделий, обогащенных пчелиной обножкой, представлены на диаграммах (рисунок 7 (а, б)).

цвет^-

—Содержание

цветочной пыльцы

.....Содержание

цветочной пыльцы 2,4%

- - Содержание цветочной пыльцы 5,2%

— Содержание цветочной пыльцы

•«■Содержание цветочной пыльцы 2.4%

— -Содержание цветочной пыльцы 5.2%

внешний ВИД

а)

б)

Рисунок 7 - Органолептическая характеристика биосырков творожных, обогащенных цветочной пыльцой: а) с изюмом; б) с кокосовой стружкой

Сравнительный анализ показал, что образцы, содержащие 2,4% пчелиной обножки, обладают лучшими органолептическими показателями.

В результате математической обработки экспериментальных данных получены уравнения регрессии, описывающие влияние температуры растворения цветочной пыльцы (х,), количества растворителя - сыворотки творожной (х2), количества цветочной пыльцы (х3) на органолептические показатели творожного продукта.

При этом за критерий оптимизации был принят комплексный показатель качества органолептических свойств по пятибалльной шкале - У.

После отсеивания статистически незначительных коэффициентов методом шаговой регрессии, уравнение имеет следующий вид:

У,= 28,781-0,45Х3+0,688Х, Х3-0,703Х?-1,38X^-1,041Х32

Следовательно, оптимальными значениями факторов являются:

- температура растворения 30°С;

- количество вводимого растворителя - сыворотки творожной 190 (г/кг продукта) или 19%;

- количество пыльцы 2,4%.

Разработка рецептуры и технологической схемы производства творожных сырков

На основании результатов исследований разработаны рецептуры и технология производства биосырков творожных обогащенных цветочной пыльцой. Рецептуры продуктов представлены в таблице 5. Таблица 5 - Рецептуры продуктов

Наименование Биосырки Биосырки Биосырки Биосырки

сырья творожные с творож- творожные творожные с

изюмом ные с ку- с черно- кокосовой

рагой сливом стружкой

Творог нежирный с м.д.в. 69,7% 518,15 518,15 518,15 518,15

Сыворотка пастеризованная 190,0 190,0 190,0 190,0

Сливки с м.д.ж. 50% 112,8 112,8 112,8 112,8

Сахар-песок 95,0 95,0 95,0 130,0

Изюм 60,0 - - -

Курага - 60,0 -

Чернослив - - 60,0 -

Кокосовая стружка - - - 25,0

Цветочная пыльца 24,0 24,0 24,0 24,0

Ванилин 0,05 0,05 0,05 0,05

Итого 1000,0 1000,0 1000,0 1000,0

Технологическая схема производства биосырков творожных, обогащенных цветочной пыльцой, изображена на рисунке 9.

Рисунок 9 - Технологическая схема производства биосырков творожных, обогащенных цветочной пыльцой

Качественная характеристика биосырков творожных обогащенных цветочной пыльцой представлена в таблице 6.

Таблица 6 - Качественные показатели биосырков творожных, обогащенных цветочной пыльцой _

Наименование показателя Норма для продукта

Внешний вид и форма Форма прямоугольная. Внешний вид: брикет в плотной упаковке без повреждений.

Консистенция продукта Однородная, мажущая, в меру плотная, с наличием или без наличия ощутимых частиц введенного наполнителя, мягкой творожной крупки, слегка мучнистая.

Вкус и запах Чистый кисломолочный вкус с привкусом введенных наполнителей. Для продукта с использованием восстановленного молока -привкус сухого молока

Цвет Желтый с оттенком введенного наполнителя.

Массовая доля жира, % не менее 6,0

Массовая доля белка, % не менее 11,1

Кислотность, °Т не более 200

РН 4,5-4,6

Массовая доля влаги, % не более 64,1

Массовая доля углеводов, % не менее В том числе массовая доля сахарозы, % не менее 12,5 9,5

Массовая доля цветочной пыльцы, % 2,4

Фосфатаза Отсутствует

Температура хранения 4±2

Количество бифидобактерий в 1 г продукта на конец срока годности, КОЕ/г, не менее 10"

Бактерии группы кишечных палочек в 0,001 г продукта Не допускается

Патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы, в 25 г продукта Не допускается

S. aureus в 0,1 г продукта Не допускается

Как свидетельствуют данные таблицы б, биосырки творожные обогащенные цветочной пыльцой обладают хорошими органолептическими показателями и содержат достаточное количество жизнеспособных клеток бифи-добактерий.

Исследование биологической ценности пробиотических творожных сырков, обогащенных цветочной пыльцой

При оценке качества белковых компонентов продуктов питания определяющее значение имеет степень сбалансированности их аминокислотного

состава. Количественное выражение качества белков можно рассчитать сопоставляя результаты определения незаменимых аминокислот в исследуемом продукте с данными по их содержанию в эталонном белке (шкала аминокислот ФАО/ВОЗ). Индексом биологической ценности белков в этом случае является аминокислотный скор.

Результаты расчетов аминокислотного скора белков разработанного продукта представлены в таблице 9.

Таблица 9 - Состав аминокислот и аминокислотный скор разработанного продукта

Незаменимые аминокислоты Сум- С

Образец Валин изо-лейцин ¡Лейцин Лизин Метио- НИН+ Цестин 1рео- ^ НИН Триптофан Фенил-Ал анин ма НАК min %

Эталон ФАО/ВОЗ мг/г 50,0 40,0 70,0 55,0 35,0 40,0 10,0 60,0 360,0 -

Контроль мг/г 55,7 47,0 91,7 72,2 30,2* 47,2 9,86* 56,5* 410,4 -

с,% 111,4 117,5 131,0 131,3 86,3 118,4 98,6 94,2 - 86,3

Образец с мг/г 57,6 51,2 96,2 72,7 35,1 57,4 10,6 61,8 442,6 -

цветочной пыльцой С,% 115,2 128,0 137,4 132,2 100,3 143,7 106,0 103,0 - -

Примечание: * - лимитирующая аминокислота

С - аминокислотный скор; Стіп - скор лимитирующей кислоты

Результаты исследования биологической ценности показывают, что внесение биологически активной добавки - цветочной пыльцы, позволило увеличить содержание всех незаменимых аминокислот, особенно лимитирующих в контрольном образце - это метионин, триптофан, фенилаланин. Анализ таблицы показывает, что разработанный продукт является полноценным и сбалансированным по всем незаменимым аминокислотам.

Обогащение творожных биосырков цветочной пыльцой значительно повысило количество макроэлементов и витаминов в готовом продукте.

Таблица 10 - Содержание макроэлементов и витаминов в 100 г биосырка творожного, обогащенного цветочной пыльцой_

Макроэлементы и витамины Суточная потребность Контрольный образец Образец с цветочной пыльцой

содержание % от суточной нормы содержание % от суточной нормы

Калий, мг 2500 122,3 4,9 140,5 5,7

Кальций, мг 800 99,4 12,4 123,3 15,4

Фосфор, мг 1000 143,9 14,4 156,6 15,7

Магний, мг 300 17,0 5,6 31,4 10,5

Ві, мг 1,7 0,05 3,0 0,3 18,0

Вз, мг 2,0 0,2 10,0 078 39,0

С, мг 70,0 0,11 0,2 0,4 0,5

РР, мг 23,0 0,4 1,7 0,92 4,0

Как видно из представленных данных, в биосырке творожном обогащенном цветочной пыльцой отмечены более высокие значения всех исследованных макроэлементов и витаминов, по сравнению с контрольным образцом.

Функциональные свойства разработанных биосырков творожных обогащенных цветочной пыльцой были исследованы на экспериментальных лабораторных животных - беспородных белых крысах разных возрастных групп в виварии института ветеринарной медицины и зоотехнии Дальневосточного государственного аграрного университета.

За 5 недель у опытной группы животных улучшились биохимические и иммунологические показатели крови, свидетельствующие о нормальной деятельности организма.

Полученные результаты позволяют сделать вывод, что обогащение творожных сырков пробиотиками и цветочной пыльцой повышает потребительские свойства разработанного продукта.

Выводы

1. В результате проведенных исследований разработана технология пробиотических творожных биосырков, обогащенных цветочной пыльцой.

2. Установлено, что цветочная пыльца является природным источником биологически активных веществ и перспективным сырьем для обогащения молочных продуктов.

3. Подобраны условия ферментации молока симбиотической закваской термофильного стрептококка и бифидобактерий, что позволяет интенсифицировать процесс производства и повысить пробиотические свойства готового продукта.

4. Установлена оптимальные доза и способ внесения цветочной пыльцы в биотворог.

5. Разработаны рецептура и технологическая схема производства пробиотических сырков, обогащенных цветочной пыльцой.

6. Показано, что обогащение творожных сырков цветочной пыльцой повышает потребительские свойства.

7. На основании проведенных исследований разработана и утверждена техническая документация на биосырки творожные обогащенные цветочной пыльцой (ТУ 9222-004-00493238-2011 «Биосырки творожные обогащенные цветочной пыльцой. Технические условия, технологическая инструкция на их производство).

8. Проведена опытно-промышленная проверка технологии производства пробиотических творожных сырков, обогащенных цветочной пыльцой в производственных условиях на базе предприятия ОАО «Молочный комбинат Благовещенский», результаты которой свидетельствуют о возможности реализации разработанной технологии в условиях производства.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Присяжная С.П. Молочные продукты с природными нутриентами /С.П. Присяжная, Т.Л. Горелкина, Л.М. Уварова // Молочная промышленность, 2011. №5. С. 69.

2. Присяжная С.П. Разработка технологии пробиотических творожных сырков, обогащенных цветочной пыльцой /С.П. Присяжная, Л.М. Уварова, Е.А. Гартованная, С.А. Уваров //Вестник Алтайского государственного аграрного университета, 2012. Вып. 9(95). С.98-101.

3. Уварова Л.М. Расширение ассортимента молочных продуктов функционального питания /Л.М. Уварова, Решетник Е.И. // Технология производства и переработка сельскохозяйственной продукции: сборник научных трудов ДальГАУ - Благовещенск: Издательство ДальГАУ. 2006. Вып. 5. С.21-23.

4. Присяжная С.П. Перспективы использования цветочной пыльцы (пчелиной обножки) в производстве продуктов /С.П. Присяжная, Е.А. Гартованная, Л.М. Уварова// Дальневосточный аграрный вестник: научно-практический журнал. ДальГАУ. — Благовещенск: Издательство ДальГАУ,

2008. Выпуск 2(6). С.67-69.

5. Уварова Л.М. Новый функциональный продукт питания /Л.М. Уварова, С.П. Присяжная // Дальневосточный аграрный вестник: научно-практический журнал ДальГАУ. — Благовещенск: Издательство ДальГАУ,

2009. Выпуск 1(9). С.57-60.

6. Патент №2446696 Российская Федерация, А23С 23/00 Способ получения молочного коктейля профилактического назначения /Т.Л. Горелкина, С.П. Присяжная, Е.А. Черняева, А.О. Кокошко, Е.А Гартованная, Л.М. Уварова // ФГБОУ ВПО ДальГАУ. -№20101313077/10: заявл. 26.07.2010; опубл. 10.04.2012, Бюл. №10.

7. Присяжная С.П. Результаты биологических и производственных испытаний молочных продуктов /С.П. Присяжная, Е.А. Гартованная, Л.М. Уварова, Т.Л. Горелкина, Е.А. Черняева, С.Л. Грибанова, И.Л. Лазарева //Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции: сборник научных трудов ДальГАУ. - Благовещенск: ДальГАУ. 2012. Вып. 11. С.21-28.

УВАРОВА ЛЮДМИЛА МИХАЙЛОВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОБИОТИЧЕСКИХ ТВОРОЖНЫХ СЫРКОВ, ОБОГАЩЕННЫХ ЦВЕТОЧНОЙ ПЫЛЬЦОЙ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Лицензия ЛР 020427 от 25.04.1997 г. Подписано к печати 20.11.2012 г. Формат 60x90/16. Уч.-изд.л. - 0,8. У сл.-пл. - 1,25. Тираж 100 экз. Заказ 221.

Отпечатано в отделе оперативной полиграфии издательства ДальГАУ 675005, г. Благовещенск, ул. Политехническая, 86

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный аграрный университет»

На правах рукописи

04201355725

УВАРОВА ЛЮДМИЛА МИХАЙЛОВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОБИОТИЧЕСКИХ ТВОРОЖНЫХ СЫРКОВ, ОБОГАЩЕННЫХ ЦВЕТОЧНОЙ ПЫЛЬЦОЙ

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

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Присяжная С.П.

Благовещенск - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

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

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР....................................................................................................................6

1.1 Современное состояние и перспективы производства творожных изделий........................................................................................................................................................................................................................6

1.2 Роль заквасок в формировании качества творога................................................................15

1.3 Лечебно-профилактические свойства цветочной пыльцы....................................28

ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ..........................................................40

2.1 Организация проведения экспериментальных исследований........................40

2.2 Объекты исследований........................................................................................................................................................42

2.3 Описание методов исследования......................................................................................................................43

2.4 Математическая обработка результатов исследований..............................................45

ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ

ЦВЕТОЧНОЙ ПЫЛЬЦЫ............................................................................................................................................................50

3.1 Сбор цветочной пыльцы..................................................................................................................................................50

3.2 Консервирование и хранение цветочной пыльцы..............................................................53

3.3 Показатели качества и безопасности, потребительские свойства

цветочной пыльцы..................................................................................................................................................................................58

ГЛАВА 4 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПРОИЗВОДСТВА БИОСЫРКОВ ТВОРОЖНЫХ,

ОБОГАЩЕННЫХ ЦВЕТОЧНОЙ ПЫЛЬЦОЙ......................................................................................68

4.1 Исследование влияния заквасочных культур на процесс ферментации молока..........................................................................................................................................................................68

4.2 Выбор способа подготовки и дозы цветочной пыльцы............................................71

4.3 Разработка рецептуры и технологической схемы производства пробиотических творожных сырков, обогащенных цветочной пыль- 83 цой.

4.4 Биологические испытания биосырков творожных, обогащенных

цветочной пыльцой................................................................................................................................................................................97

4.5 Исследование пищевой и биологической ценности биосырков творожных, обогащенных цветочной пыльцой 102

4.6 Экономическая эффективность производства биосырков творожных, обогащенных цветочной пыльцой....................................................................................................105

4.7 Опытно-промышленная проверка технологии биосырков

творожных, обогащенных цветочной пыльцой..........................................................................108

ВЫВОДЫ................................................................................................................................................................................................................111

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ......................................................113

ПРИЛОЖЕНИЯ..............................................................................................................................................128

ВВЕДЕНИЕ

Дальний Восток - это регион со сложными климатическими условиями проживания, где особенно остро стоит проблема дефицита белка и витаминной продукции. Недостаток потребления белка составляет 25-30%, дефицит макро- и микроэлементов 70%, а нехватка витаминов характерна почти для всех регионов России. В этой связи, перспективным направлением является производство натуральных белковых молочных продуктов с биологически активными добавками.

Объем рынка творога и творожных продуктов в Амурской области не велик и составляет 5% от общей доли молочной продукции, следовательно, необходимы исследования по расширению ассортимента этих видов молочной продукции.

Цветочная пыльца (пчелиная обножка) является богатейшим источником витаминов группы А, Е, Д, РР, К; содержит минеральные вещества; богата фенольными соединениями, обладающими противовоспалительными, каппилляроукрепляющими, противоопухолевыми действиями, в целом в пыльце содержится свыше 50 биологически активных веществ, благоприятно воздействующих на организм человека, и 240 веществ, необходимых для нормального протекания биохимических процессов.

В производстве пищевых продуктов основным направлением является разработка многокомпонентных обогащенных продуктов высокого качества. Важность и целесообразность разработки продуктов сложного сырьевого состава с применением различных БАДов обосновали в своих трудах H.H. Липатов (ст.), H.H. Липатов (мл.), И.А. Рогов, А.Г. Храмцов, З.С. Зобкова, С.Г. Козлов и другие учёные. [33, 60, 61].

Особенно наблюдается повышенное внимание специалистов к пробио-тикам и к сырью природного происхождения, содержащему биологически активные вещества и обладающему полифункциональными свойствами. Таким сырьем может служить цветочная пыльца и пробиотик - бифидобак-

терпи. Подбор наиболее сочетаемых растительных (цветочная пыльца, сухофрукты и плоды) и молочных компонентов (творог, обогащенный бифидо-бактериями) позволит получить биологически полноценные, безопасные продукты питания, обладающие функциональными свойствами.

На основании вышеизложенного следует, что создание обогащенных творожных продуктов для удовлетворения потребностей населения в высококачественных и безопасных продуктах питания, обладающих функциональной направленностью является актуальным.

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Современное состояние и перспективы производства творожных изделий

Одной из проблем современного общества является организация рационального питания населения. Важная роль в рациональном питании принадлежит животным белкам [20, 71, 89, 95]. По перевариваемости и сбалансированности аминокислотного состава белки молока относятся к наиболее биологически ценным. Их усвояемость организмом человека составляет 9698% [46,94].

Особое место среди молочных продуктов занимает творог, при производстве которого происходит концентрирование наиболее ценных в пищевом отношении компонентов молока и формирование специфических вкусовых и ароматических соединений, а также образование широкого спектра биологически активных веществ, таких как олигопептиды, антибактериальные вещества, ферменты, благоприятствующие усвоению продукта. Наличие в творожной массе полезных для человека микроорганизмов обуславливает диетические и лечебно-профилактические свойства творога [28].

Здоровое и рациональное питание человека в любом возрасте, может быть достигнуто многокомпонентностью пищевых рационов и, в частности, созданием комбинированных продуктов сбалансированного состава.

В процессе питания обеспечивается выполнение основных жизненных функций организма. С пищей доставляется энергия, необходимая для протекания всех процессов внутри организма, а также для осуществления внутренней работы и передвижения[61].

В пищевых отраслях промышленности планируется значительно расширить производство продуктов, обогащенных витаминами, белковыми и другими компонентами повышенной биологической и пищевой ценности [1,60].

Одно из условий поддержания здоровья, работоспособности и долголетия человека - соблюдение трех основных принципов рационального питания, которые включают: баланс энергии, удовлетворение потребностей организма человека в определенном количестве и соотношении пищевых веществ, режим питания [46, 114, 120].

Получение качественной готовой продукции определяется двумя основными факторами: пищевой ценностью и безопасностью [22, 32, 114].

Важнейшим свойством, отражающим ценность пищи, является соответствие химической структуры ее компонентов ферментным возможностям организма, а также сбалансированность по многочисленным пищевым веществам, которых в настоящее время насчитывается более пятидесяти [50]. Требования сбалансированного питания предполагают оптимальные пропорции отдельных пищевых веществ в рационах питания. Главное внимание уделяется незаменимым компонентам пищи [39,59].

Для повышения пищевой ценности продуктов возможны следующие пути: - обогащение обычных традиционных продуктов недостающими компонентами;

- разработка и внедрение в производство новых пищевых продуктов повышенной ценности [69].

БАД - концентраты природных биологически активных веществ, предназначенные для введения в состав пищевых продуктов [85, 104].

Сегодня в мире сформировалось новое направление в производстве пищевой продукции - функциональное питание. К таким продуктам следует отнести любые продукты, если при обычном уровне их потребления удается удовлетворить 10-50% суточной потребности в том или ином функциональном ингредиенте, либо их группе. Ежегодный прирост продаж продуктов функционального питания и биологически активных добавок (БАД) составляет в развитых странах 8-20%. Рынок подобной продукции уже достиг 8-10% от всего объема пищевых продуктов и к 2015 году, как предполагают эксперты, составит не менее 30%. Такой рост сам по себе говорит о том, что

население поверило в высокую эффективность функционального питания. Функциональные пищевые продукты предназначены для здорового человека, для повышения его адаптационных резервов, следовательно, их основное назначение - профилактика. Их также следует включать в комплекс лечебных мероприятий при различных заболеваниях, при этом четко представляя механизм их позитивного действия и место в этих мероприятиях [74].

Традиционные кисломолочные продукты, в первую очередь творог, простокваша, сметана, потребляются в нашей стране не одно столетие, кефир и ацидофильное молоко появились в середине XIX века, пробиотические культуры (бифидобактерии и лактобациллы) стали специально культивировать и вносить в продукты только в XX веке [108]. Таким образом, в России так называемые функциональные продукты производятся достаточно длительное время, и ассортимент их неуклонно растет.

Актуальность проблемы глубокого фракционирования биологически активных веществ молока состоит в том, что оно позволяет получать на основе рационального использования сырьевых ресурсов молочной промышленности принципиально новые функциональные продукты, в том числе обладающие направленным действием, что отвечает Концепции государственной политики в области здорового питания населения РФ, в основе которой лежит важнейшая функциональная задача - сохранение здоровья и продление жизни населения страны [46, 93, 150, 123].

Кисломолочные продукты являются высокотехнологичными и удобными продуктами для создания новых видов функционального питания. Продукты, обогащенные витаминами, микроэлементами, полезными для здоровья бактериями, могут использоваться для предупреждения сердечнососудистых, желудочно-кишечных заболеваний, остеопороза, онкологических и других заболеваний, а также интоксикаций разной этиологии. Осте-опороз является в настоящее время одной из наиболее актуальных проблем здравоохранения, причем значимость заболевания определяется тяжестью социально-экономических последствий, к которым оно приводит. Основной

причиной остеопороза является дефицит одного из макроэлементов - кальция и витамина D в организме, что в первую очередь связано с недостаточным поступлением этих ингредиентов с пищей. Современная классификация остеопороза включает его предклиническую форму (остеопению), что предполагает возможность ранней пищевой профилактики этого заболевания [131].

По мнению В.М. Поздняковского с соавторами, Б АД являются источниками незаменимых пищевых веществ, минорных компонентов пищи, про-и пребиотических природных компонентов, которые содержатся в них в пределах физиологических потребностей человека на уровне их содержания в рационе при условии оптимального питания.

Таким образом, пищевая ценность продукта тем выше, чем в большей степени его химический состав соответствует требованиям сбалансированного питания [115, 119, 128].

Амурская область характеризуется сложными климатическими условиями проживания, где возникает проблема дефицита употребления витаминной продукции.

Наиболее эффективным и доступным способом улучшения обеспечения населения микронутриентами является организации производства и коррекция питания, осуществляющаяся включением в рацион обогащенных продуктов питания.

Для обогащения продуктов питания витаминами и минеральными веществами большое значение имеет местное сырье, которое может служить источником для получения новых пищевых продуктов [4, 135]. Уникальным природным источником биологически активных веществ растительного и животного происхождения является пчелиная обножка, получаемая ежегодно в пчеловодческих хозяйствах и личных подворьях. Применение пчелиной обножки в производстве пищевых продуктов мало изучено. Однако пчело-продукты широко используются в производстве косметических средств [9].

Для улучшения структуры питания людей необходимо совершенствовать их рацион путем создания продуктов, непосредственно предназначенных людям различных возрастных групп. Эти продукты должны иметь сбалансированный состав повышенной пищевой и биологической ценности, отвечающие потребностям организма [141].

К этой группе в первую очередь относят молочные продукты, которые содержат все дефицитные в питании вещества (жиры, белки, витамины, минеральные вещества) в усвояемой для организма человека форме [148].

Амурская область является одним из крупных производителей молочной продукции на Дальнем Востоке. На территории Тамбовского, Ивановского, Серышевского, Константиновского, Михайловского, Благовещенского районов области расположены крупные хозяйства - поставщики молока коровьего сырого.

Сырьевая зона обеспечивает сырьем шесть предприятий переработчиков: ОАО «Молочный комбинат Благовещенский», ООО «Благовещенский Хладокомбинат», ЗАО «Партизан», ОАО Маслосыркомбинат «Серышев-ский», Модульный цех г.Свободный, Модульный цех г.Райчихинск. По статистическим данным объемы производства и реализации пробиотических молочных продуктов, а также творога, сырков и массы творожной переработчиками Амурской области представлены в таблице 1.1.1.

Таблица 1.1.1 - Произведено молочной продукции в Амурской области

Наименование продукции Количество, т Темпы роста в % к предыдущему году

2009 г. 2010 г.

1 2 3 4

1. Творог 1261,2 1322,9 104,9

2. Масса творожная 108 126 116,6

3. Сырки творожные 147 204 138,7

4. Продукты кисломолочные 9263,3 9470 102,2

В т.ч. обогащенные пробио-тиками 372 480 129,3

Анализируя данные таблицы 1.1.1, можно сделать вывод, что покупательский спрос на представленные виды продуктов растет. Культура питания населения в условиях сложной экономической обстановки и тяжелых климатических условий - становится нормой жизни. Реклама полезности продуктов из творога, а также обогащенных продуктов питания, положительно сказываются на темпах роста объемов продаж, а следовательно и производства.

По Амурской области объем рынка творога, творожных сырков и масс творожных стабильно растет (табл. 1.1.1) и составляет 5% от общей доли молочной продукции на рынке, в общероссийских масштабах этот объем составляет 8% - есть перспектива роста потребления. Доля кисломолочных продуктов и йогуртов составляет 25%, пастеризованное и ультрапастеризо-ванное молоко составляет 60%, сметана - 7%, сыры - 3% (Областной статистический справочник, 2010г.).

■ стерилизованное и пастеризованное молоко 60%

5% 3%

------■ кисломолочные

продукты и йогурт 25%

■ сметана 7%

■ творог 5%

■ сыры 3%

Рисунок 1.1- Сегментация рынка по видам продукции из молока (доля на рынке, %)

Рынок молочных продуктов можно разделить на следующие сегменты: «Традиционные продукты»: молоко ультрапастеризованное, сметана, сливки

ультрапастеризованные и пастеризованные, сливочное масло, творог, кефир, кисломолочные продукты (ряженка, простокваша, варенец);

Продукты сегментов «вкус», «польза», «польза-вкус» (йогурты, обогащенная биопродукция - биокефиры, биойогурты), десерты, творог зерненный и т.д. (Областной статистический справочник, 2010).

2008г. 2009г. 2010г.

□ -польза - вкус

■ -вкус

■ -польза

■ -традиция

Рисунок 1.2 - Динамика развития сегментов В период с 2008 г. по 2010 г. на Амурском рынке сегмент «традиция» постепенно сокращается от 83 до 74%, а сегмент «польза-вкус» растет от 2 до 4% - это объясняется тем, что производители выпускают всё б