автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка технологии синбиотических сывороточных десертов

На правах рукописи

Михнева Виктория Алексеевна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СИНБИОТИЧЕСКИХ СЫВОРОТОЧНЫХ ДЕСЕРТОВ

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г 7 !::сг! ¿013

Ставрополь - 2013

005530975

Работа выполнена на кафедре прикладной биотехнологии в Федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «СевероКавказский федеральный университет» (ФГАОУ ВПО СКФУ)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор,

Евдокимов Иван Алексеевич

Официальные оппоненты: Петров Андрей Николаевич

член-корр. Россельхозакадемии, доктор технических наук, ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт консервной и овощесушильной промышленности» Россельхозакадемии, директор

Орлова Татьяна Александровна

доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет», кафедра технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции, доцент

Ведущая организация: ГНУ «Всероссийский научно-

исследовательский институт молочной промышленности» Россельхозакадемии (ГНУ ВНИМИ), г. Москва

Защита состоится «9» июля 2013 г. в 10.00 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.245.05 на базе СКФУ по адресу: 355009, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1, кор. 3, ауд. 506.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГАОУ ВПО СКФУ. С авторефератом диссертации можно ознакомиться на сайтах СКФУ www.ncfii.ru и ВАК Министерства образования и науки РФ www.vak.ed.gor.ru/ru/dissertation/

Автореферат разослан « р)^» АХ-ДлМЗ-2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета у

доктор технических наук, профессор ^ В.И. Шипулин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Структура питания и пищевой статус населения относятся к числу важнейших показателей развития страны. Наращивание производства новых обогащенных, диетических и функциональных продуктов входит в число приоритетных направлений государственной экономической политики в сфере обеспечения продовольственной безопасности. Для разработки таких продуктов используется молочное белково-углеводное сырье, поскольку в него переходит значительное количество веществ, которые с точки зрения биологических потребностей организма человека, имеют важное физиологическое значение. Современные достижения биотехнологии позволили выявить новые пищевые компоненты - пробиотики и пребиотики, которые применяются в функциональном питании, обеспечивающем поддержание и реабилитацию пищевого статуса населения России.

Переработке молочной сыворотки и получению функциональных продуктов на ее основе посвящены работы В.И. Ганиной,

A.Ф. Доронина, H.H. Липатова (ст.), H.H. Липатова (мл.), А.Г. Храмцо-ва, И. А. Евдокимова, К.С. Ладодо, И.А. Радаевой, И.А. Рогова,

B.А. Тутельяна, H.A. Тихомировой, В.Д Харитонова, A.A. Шишкиной, Б.А. Шендерова, A.M. Уголева, A.B. Устиновой, Л. Дане, I. Coldberg, Н. Bushkkiel, H.I. Fetter, L.W. Hand и др.

Исходя из вышеизложенного, было выбрано направление работы, основанное на использовании творожной деминерализованной сыворотки для производства синбиотических десертов. Направление является перспективным, так как позволяет получить линейку продуктов с привлекательными для потребителя органолептическими показателями, высокой пищевой и биологической ценностью, существенно расширить ассортимент десертных продуктов, а также решает вопросы безотходной переработки молочного сырья.

Диссертационная работа выполнялась в рамках научно-технической программы Союзного государства «Повышение эффективности пищевых

производств за счет переработки их отходов на основе прогрессивных технологий и техники» (2010-2012 г.г.).

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является исследование возможности создания стабильной композиции на основе творожной деминерализованной сыворотки с последующей

Научный консультант экспериментальной части работы к.т.н., доцент И.К. Куликова

разработкой технологии производства синбиотических десертов, содержащих функциональные ингредиенты.

В соответствии с целью исследования решались следующие задачи:

- провести анализ теоретических аспектов повышения стабильности молочной основы и улучшения консистенции молочных продуктов;

- изучить влияние концентрации соли-стабилизатора, массовой доли стабилизатора консистенции и массовой доли жира на термостабильность молочной основы;

- выбрать вид и оптимальную дозировку пребиотического компонента;

- установить оптимальные значения ключевых параметров, влияющих на консистенцию молочной основы;

- изучить влияние заквасочной микрофлоры на физико-химические и органолептические характеристики молочной основы;

- осуществить подбор соотношения пробиотических культур в закваске;

- разработать рецептуры десертов и их технологию;

- провести оценку экономической эффективности производства сывороточных десертов; безопасности и экологичности.

Научная новизна работы:

• впервые исследовано влияние концентрации соли-стабилизатора, массовой доли стабилизатора консистенции и массовой доли жира на физико-химические, органолептические и реологические показатели молочной основы, состоящей из деминерализованной творожной сыворотки, в процессе тепловой обработки;

• произведен подбор пребиотического компонента — растворимого пищевого волокна Фибрегам; подобрана его дозировка и способ внесения в молочную основу;

• установлены оптимальные значения основных параметров и создана стабильная композиция молочной основы;

• произведен подбор культур пробиотической заквасочной микрофлоры для питьевых синбиотических десертов с соотношением Lb. acidophilus, Lb. casei и Lac. lactis subsp. diacetilactis 50 : 30 : 20, для десертных кисломолочных пудингов - с соотношением культур Lb. acidophilus, Lb. casei и Lac. lactis subsp. diacetilactis 30 : 40 : 30;

• исследован физико-химический состав синбиотических сывороточных десертов и произведена оценка органолегггических показателей.

Новизна предлагаемых технических решений подтверждена положительным решением о выдаче патента РФ «Способ производства продукта из молочной сыворотки», по заявке № 2012112310/10(018555) от 29.03.2012.

Практическая значимость работы. Разработана и утверждена техническая документация на синбиотические сывороточные десерты -ТУ 9226-003-90923470-2012 «Десерты на основе молочной сыворотки». Разработана и утверждена документация ТУ 9222-001-899469682012 «Напитки из сыворотки и продуктов ее переработки». Произведены опытно-промышленные выработки десертов на ОАО «Молочный комбинат «Ставропольский» (г. Ставрополь), ООО НПО «ПриБиоТех» (г. Ставрополь), ЗАО «Брюховецкий молочно-консервный комбинат» (ст. Брюховецкая). Результаты работы используются в курсовом и дипломном проектировании студентов специальностей «Технология молока и молочных продуктов» и «Пищевая биотехнология» СКФУ.

За разработку технологии автор награжден дипломом лауреата Национальной общественной премии «Российские созидатели - 2011» в персональной номинации «За создание инновационных проектов/продуктов» в 2011 году (г. Ставрополь).

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на международных, всероссийских и региональных научно-технических конференциях: «Ионный перенос в органических и неорганических мембранах» (г. Краснодар, 2008); «Современный взгляд на производство творога, творожных паст и сыров: расширение ассортимента, совершенствование технологии и оборудования» (г. Ставрополь, 2008); «Инструментальные методы для исследования живых систем в пищевых производствах» (г. Кемерово, 2009); «Повышение качества молока и молочных продуктов - залог здоровья нации» (г. Адлер, 2010); IDF (New Zealand, 2010); «Молочная индустрия мира и Российской Федерации» (г. Москва, 2012); «Наука. Образование. Молодежь», посвященная 55-летию АТУ (г. Алматы, 2012); «Пути интенсификации производства и переработки сельскохозяйственной продукции в современных условиях» (г. Волгоград, 2012); «Новые технологии и оборудование - основы успеха работы молочной промышленности в условиях ВТО» (г. Адлер, 2012).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 27 публикациях, в том числе в 8 статьях в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, содержащего 161 наименование, в том числе 37 иностранных, и приложений. Работа изложена на 151 странице машинописного текста, содержит 29 таблиц, 28 рисунков и 8 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и цель работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Анализ состояния вопроса и задачи исследования» рассмотрены эколого-медицинские аспекты современного питания человека. Проведен анализ способов получения функциональных пищевых продуктов. Представлен обзор заквасочной микрофлоры, используемой при производстве пробиотических кисломолочных продуктов. Охарактеризованы пребиотические вещества, используемые при создании функциональных продуктов. Обоснована актуальность производства десертных продуктов на основе деминерализованной творожной сыворотки. В соответствии с проведенным анализом научной литературы и поставленной целью сформулированы задачи научной работы.

Во второй главе «Организация проведения экспериментов, объекты и методы исследований» представлена схема исследований (рисунок 1), описаны объекты, физико-химические и биохимические методы исследования. Дано описание специфичных методик для определения содержания золы, влагоудерживающей способности, вязкости, степени синерезиса, определения количества молочнокислых микроорганизмов методом предельных разведений. Приведены данные о математическом планировании и обработке результатов экспериментов.

В третьей главе «Изучение способов повышения стабильности молочной основы» изложены результаты исследований влияния основных факторов на стабильность, консистенцию, структуру и орга-нолептические показатели молочной основы из деминерализованной сыворотки; определены оптимальные значения основных показателей, влияющих на консистенцию и стабильность молочной основы.

Рассмотрены теоретические предпосылки способов повышения стабильности и улучшения консистенции молочной основы.

Проанализированы состав и свойства деминерализованной творожной сыворотки. Установлено, что основное отличие в составе творожной концентрированной сыворотки после деминерализации состоит в том, что количество минеральных веществ уменьшается, титруемая кислотность снижается, значение рН увеличивается.

Исследование влияния температуры пастеризации на стабильность белков деминерализованной сыворотки показало, что с повышением температуры пастеризации количественное содержание осадка в пробах увеличивается. Это связано с тем, что сывороточные белки, представленные в основной массе а-лакгальбуминовой и (3-глобулиновой фракциями, имеют температуру денатурации (60-75)°С, поэтому повышение температуры пастеризации ведет к большей степени денатурации.

Л

ПОСТАНОВКА ЦЕЛЕЙ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

X

ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ И МЕТОДЫ _ ИССЛЕДОВАНИЙ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ МОЛОЧНОЙ ОСНОВЫ

ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСО СТАБИЛЬНОСТИ СТАБИЛЬ ОСНОВІ =>иа і (иьышьнии ность молочной >1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА КОНСИСТЕНЦИЮ. СТРУКТУРУ И ОРГАНО Л£ ЛТИЧ ЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Рисунок 1 - Структурная схема проведения исследований

Учитывая, что в качестве сырья использовалась деминерализованная творожная сыворотка, то для обеспечения микробиологических показателей разрабатываемого продукта был выбран режим тепловой обработки: (85±2)°С с выдержкой 5-10 сек.

Термоустойчивость молочного сырья является показателем стабильности белка при его нагревании, и преимущественно связана с солевым равновесием, а именно определенным соотношением между катионами кальция и магния, и анионами фосфатов и цитратов.

Внесение соли-стабилизатора — цитрата калия, в количестве (0,8±0,1)%, повышает стабильность молочной основы в процессе тепловой обработки и понижает количество денатурированных белков. Это объясняется следующим.

Если катионы кальция и магния преобладают над анионами фосфатов и цитратов, то белки молока при его нагревании сворачиваются. Поскольку в процессе деминерализации сыворотки сначала происходит удаление одновалентных ионов (№, К, С1), а затем анионов фосфорной и лимонной кислот, то это приводит к частичной диссоциации комплексов, связывающих ионы Са и Это приводит к смещению солевого равновесия и, как следствие, снижению термоустойчивости молочной сыворотки. В результате исследований установлено, что большее количество цитрата калия также смещает солевое равновесие и происходит дестабилизация белковых молекул, а количество денатурированных после пастеризации сывороточных белков возрастает по сравнению с контролем. Меньшее количество соли не дает ожидаемого эффекта.

Для исследования влияния массовой доли жира на структуру и органолептические показатели молочной основы деминерализованную творожную сыворотку нормализовали по жиру путем добавления молочных сливок. В нормализованной гомогенизированной молочной основе после пастеризации и охлаждения определялись физико-химические (таблица 1) и органолептические (рисунок 2) показатели.

Таблица 1 - Физико-химические показатели образцов деминерализованной сыворотки нормализованной по массовой доле жира_

Образец Массовая доля жира, % Кислотность, °Т СВ, % Вязкость, мПа-с

1 0 (Контроль) 15,6±1 13,4±0,5 18,3±1,5

2 2,0 16,0±1 15,1 ±0,5 36,6±2,0

3 4,0 16,0±1 16,4±0,5 108,6±5,5

4 6,0 16,3±1 17,2±0,5 184,6±10,0

5 8,0 15,3±1 18,6±0,5 355,0±20,0

Массовая доля жира, %

Рисунок 2 - Органолептические показатели деминерализованной сыворотки, нормализованной по массовой доле жира (по 5-бальной шкале)

В ходе исследований была определена оптимальная жирность смеси - 4%. Повышение массовой доли жира в молочной основе свыше 4% улучшает органолептические показатели, придает приятный сливочный вкус и аромат, но не дает необходимой структуры и консистенции, схожей со структурой традиционных десертных продуктов, а также не оказывает существенного влияния на термостабильность молочной основы.

Для получения продукта со стабильной текстурой в разных производственных условиях используются различные стабилизационные системы - гидроколлоидные компаунды STABISOL BMJ («Hydrosol GmbH & Со», Германия), стабилизаторы GRINDSTED® («Danisco», Дания), стабилизационные системы «Мультек» и «Стабисол» (ЗАО «Пищевые стабилизаторы», Россия), «Гелеон 140 С» («Союзснаб», Россия). Эти системы содержат такие компоненты как пектины, карра-гинаны, модифицированные крахмалы, эмульгаторы и пр. На основании предварительных исследований отобраны стабилизирующие системы GRINDSTED®, рекомендованные для производства широкого спектра молочных продуктов.

Термостабильность молочной основы с различными стабилизаторами консистенции оценивалась по наличию или отсутствию расслоения после пастеризации и охлаждения.

■ uni

■ SBSMA

0,9 1,1 1,3 0,5 0,65 0,8

Доза стабилизатора, % Дюастз&илизатора, %

В Г

Рисунок 3 - Количество осадка, выделяющееся при пастеризации образцов деминерализованной сыворотки при различных дозах внесения стабилизатора консистенции: a) GRINDSTED® SB 550А; б) GRINDSTED® SB 271; в) GRINDSTED® ES 258; г) GRINDSTED® SB 251.

Установлено, что при внесении стабилизационной системы GRINDSTED® ES 258 молочная основа стабильна после тепловой обработки, расслоения не наблюдается, органолептические показатели удовлетворительные. Определена оптимальная дозировка - 1,1%, обеспечивающая необходимую структуру и консистенцию. В образцах с другими стабилизаторами после термообработки наблюдалось расслоение. Определялась влагоудерживающая способность основы (рисунок 3); оценивались органолептические показатели. Наибольшей влагоудерживающей способностью обладали образцы с использованием стабилизатора GRINDSTED® SB 271. Выбранный стабилизатор, придающий молочной основе характерную плотную пористую структуру, «взбитость», приятный молочный вкус и запах за счет входящих в ее состав сухих обезжиренных веществ молока, может быть использован и в технологии неферментированных десертных продуктов (пудингов, кремов). Это позволяет расширить ассортимент разрабатываемых сывороточных десертов.

В четвертой главе «Исследование путей повышения функциональной ценности сывороточного десерта» исследовались пути повышения функциональной ценности молочной основы для сывороточного десерта. На основе анализа литературных данных и проводимых ранее исследований был выбран пребиотический компонент - растворимое пищевое волокно Фибрегам (гуммиарабик). Доказано, что гуммиарабик обладает пребиотическими свойствами и, в отличие от других волокон с низкой вязкостью, не оказывает сильного слабительного эффекта, лишь нормализующий. Пребиотик Фибрегам устойчив к кислотной среде и к тепловой обработке. Низкая вязкость и отсутствие вкуса и запаха позволяет добавлять его в больших количествах в пищевые продукты, не нарушая их органолептических свойств. Допустимая норма употребления составляет до 50 г в сутки.

Нами изучено два способа внесения пищевого волокна в молочную основу - до пастеризации смеси и после пастеризации в охлажденную смесь. В молочную основу вносилось 1, 2, 3, 4 и 5% пищевого волокна, определялись основные физико-химические показатели, органолептическая оценка, а также вязкость, влагоудерживающая способность (ВУС) и степень синерезиса (СИН) молочной основы. Результаты экспериментов представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Физико-химические показатели образцов молочной

основы с различным содержанием пищевого волокна

Образец Содержание пищевого волокна, % Кислотность, св, % рН

Внесение до пастеризации

1 1,0 13,3±1 15,91±0,5 7,04±0,5

2 2,0 13,6±1 16,96±0,5 6,94±0,5

3 3,0 13,0±1 17,84±0,5 6,84±0,5

4 4,0 13,0±1 18,57±0,5 6,75±0,5

5 5,0 12,3±1 19,18±0,5 6,68±0,5

Внесение после пастеризации

6 1,0 10,6±1 16,32±0,5 7,03±0,5

7 2,0 11,0±1 17,17±0,5 6,90±0,5

8 3,0 10,6±1 17,87±0,5 6,84±0,5

9 4,0 11,3±1 18,43±0,5 6,78±0,5

10 5,0 13,6±1 19,20±0,5 6,70±0,5

Установлено, что с увеличением дозы вносимого пищевого волокна физико-химические показатели изменяются незначительно, наблюдается увеличение вязкости молочной основы. Причем, при вне-

сении Фибрегам после пастеризации в охлажденную смесь значение вязкости выше, что отражено на диаграмме (рисунок 4).

Влагоудерживающая способность возрастает с повышением концентрации Фибрегам (рисунок 5 а), что обусловлено эмульгирующим и стабилизирующим действием гуммиарабика.

1 2 3 4 5

Доза внесения Фибрегам, % я Внесение до пастеризации к Внесение после пастеризации

Рисунок 4 - Зависимость вязкости молочной основы от дозировки и способа внесения пищевого волокна Фибрегам

70 м £ и

>40 а

30 20 10 0

1 2 3 4 5

Дом внесен ня Фи6р<гг и, % = Внесение до пастеризации '/ Внесение после пастеризации

1 2 3 4 5

Дом внесения Фибремн, °/о а Внесение до пастериицни 'Внесение после пхтеримции

а б

Рисунок 5 - Зависимость влагоудерживающей способности (а) и степени синерезиса (б) молочной основы от дозировки и способа внесения пищевого волокна Фибрегам

Однако концентрация Фибрегам в молочной основе свыше 3% вызывает коагуляцию белков и увеличивает степень синерезиса (рисунок 5 б). Таким образом, оптимальной дозировкой Фибрегам является (3,0-3,5)%.

На основании экспериментальных данных было реализовано математическое описание и графическое представление процесса получе-

ния оптимальной композиции молочной основы для десертов. С этой целью был проведен трехфакторный эксперимент.

В качестве варьируемых факторов X,, Х2 и Х3 были выбраны массовая доля жира (%), количество стабилизатора консистенции (%) и количество пищевого волокна Фибрегам (%) соответственно. В качестве выходного параметра Y был введен комплексный показатель качества (КПК) синбиотического десерта, учитывающий органолептические, физико-химические показатели, пищевую ценность и калорийность.

Комплексный показатель качества разрабатываемого десерта, обогащенного пребиотическим волокном Фибрегам, рассчитывался по формуле:

К0 = К,-М1+К2-М2+Кз-Мз+К4-М4 (1)

где К] - комплексная оценка органолептических показателей; К2 — комплексная оценка физико-химических показателей; К3 — пищевая ценность; К4 - калорийность; М, = 0,3; М2 = 0,3; М3 = 0,2; М4 = 0,2 — коэффициенты значимости каждой группы характеристик.

Математическая обработка данных эксперимента, проведенная в программе Fisher с использованием кодированных значений, позволила получить уравнение регрессии, адекватно описывающее процесс.

Y = 1,130 + 0,013-Х, + 0,025'Х2 + 0,003'Х3 - 0,029'Х,2 - 0,021 -Х22 -0,023 -Х32 + 0,002-Х, -Х2 - 0,001 -Х2-Х3> (2)

Для определения оптимальных значений варьируемых параметров были построены поверхности отклика выходного параметра и их сечения (рисунки 6, 7, 8).

Q.aJ Л 0,М 1.06 1.1« 1.32 1.1 1.3В Дом стабмлиміор«, % al.12-l.is 1,09-1,Ii 1,GÜ-10» ■1,03-1,0« u i-i.oj

Рисунок 6 — Поверхность отклика комплексного показателя качества и ее сечение при фиксированном значении массовой доли пищевого волокна Фибрегам

Рисунок 8 - Поверхность отклика комплексного показателя качества и ее сечение при фиксированном значении массовой доли жира

Рисунок 7 - Поверхность отклика комплексного показателя качества и ее сечение при фиксированном значении массовой доли стабилизатора

Сопоставление сечений поверхности отклика позволило определить значения варьируемых параметров, при которых достигается наилучший комплексный показатель качества молочной основы для десерта:

- массовая доля жира (4,4± 1,2) %;

- доза стабилизатора консистенции (1,15 ± 0,2) %;

- доза пищевого волокна Фибрегам (3,2 ± 0,2) %.

Для придания молочной основе пробиотических свойств проводилось исследование процесса ферментации чистыми культурами молочнокислых пробиотических микроорганизмов. В работе были апробированы следующие культуры: Lactobacillus casei; Lactobacillus acidophilus; Lactobacillus bulgaricus (невязкий штамм); Lactobacillus bulgaricus (вязкий штамм); Lactococcus lactis subsp. diacetilactis.

Динамика нарастания кислотности образцов молочной основы, сквашенной чистыми культурами молочнокислых микроорганизмов представлена на рисунке 9.

Наибольшей кислотообразующей способностью обладают культуры Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus и Lb. acidophilus, относящиеся к группе термобактерий с высокой энергией кислотообразования.

Время, ц

Рисунок 9 - Динамика нарастания кислотности молочной основы

Культуры Lb. casei, относящиеся к мезофильным стрептобактери-ям, и Lactococcus lactis subsp. diacetilactis, относящийся к мезофильным лактококкам характеризуются низкой энергией кислотообразования.

Молочная основа, сквашенная культурами Lb. casei и Lb. acidophilus, имела более вязкую, однородную структуру (рисунок 10).

1Ь са$е1 (Ь. 1.Ь. !Ь 1лс_

аайорМиз delbrueckií <1е1Ьгиескн хиЬхр.

зиЬар. 5иЬ5р. ¿¡асеШасб*

Ьи!дапси5 Ьи!дапси5

(неВЙЗКИЙ (вязкий

штамм) штамм}

Рисунок Ю - Вязкость сквашенных образцов молочной основы.

Органолептическая оценка (рисунок 11) показала, что образцы, сквашенные культурами Lb. casei и Lb. acidophilus обладали приятным кисломолочным вкусом и запахом. Культура Lac. lactis subsp. diacetilactis придавала продукту характерный для диацетила кисломолочный аромат. Образцы, сквашенные культурами Lactobacillus bulgaricus имели излишне кислый вкус.

Lb. delbrueckii

subsp. bulgaricus (невязкий штамм)

Рисунок 11 - Органолептическая оценка сквашенных образцов молочной основы

Для подбора оптимального соотношения видов молочнокислых микроорганизмов в закваске были составлены следующие комбинации культур (в %-ном соотношении): 1) Lb. acidophilus : Lb. casei : Lac. diacetilactis = 30 : 40 : 30; 2) Lb. acidophilus : Lb. casei : Lac. diacetilactis = 50:30:20.

Температура заквашивания и сквашивания определялась составом закваски. Для первого образца она составляла (33±1)°С, для второго (40±1)°С. Выбор указанных значений температуры обоснован тем, что в составе каждой закваски присутствует 2 мезофильные культуры, оптимум для которых составляет 35°С, и термофиьная культура с оптимумом (40-42)°С. При этом учитывалось процентное содержание в закваске культур каждого типа. Результаты исследования представлены на рисунке 12. Обе комбинации заквасочных культур могут быть использованы в зависимости от необходимых органолептических показателей готового продукта. При выработке десертного продукта в питьевой форме возможно использовать закваску 2, характеризующуюся образованием большего количества молочной кислоты и меньшей вяз-

костью. При этом полученная композиция хорошо сочетается с более кислыми фруктово-ягодными наполнителями (киви-крыжовник, лимон, апельсин, зеленое яблоко).

529,6 106

Зэквкхэ1 а Закваска 2 Закваска 1 «Закваска 2

а б

Рисунок 12 - Значение вязкости (а) и титруемой кислотности (б) сквашенных образцов в зависимости от состава закваски

При использовании закваски 1 возможно получить продукт с более мягким вкусом и ароматом, меньшей кислотностью, более вязкой и плотной консистенцией. Такая основа подходит для более сладких фруктовых добавок, а также для добавок со злаками.

На следующем этапе работы была исследована хранимоспособ-ность полученной ферментированной основы для сывороточного десерта. В течение срока хранения проводился контроль органолептических, микробиологических показателей и титруемой кислотности. Температура хранения составляла (4±2)°С в соответствие с нормативными документами. Результаты исследований приведены в таблицах 3 и 4.

Таблица 3 - Динамика изменения количества молочнокислых микроорганизмов в ферментированной молочной основе при хранении

Наименование образца Количество молочнокислых микроорганизмов, КОЕ/г

Продолжительность хранения, суток

Фон (сразу после выработки) 3 5 7 11

Ферментированная молочная основа (1-4)х107 (2-3)*108 (І-З)хІО8 (2-3)хЮ7 (1-4)х 106

Установлено, что микробиологические показатели продукта на конец срока хранения, составляющего 7 суток с учетом коэффициента

запаса (1,5), соответствуют требованиям технического регламента на молоко и молочную продукцию.

Таблица 4 - Микробиологические показатели ферментированной молочной основы (на 7-е сутки хранения)._

Наименование образца Микробиологические показатели

БГКП (колиформы) в 0,1 г продукта Количество молочнокислых микроорганизмов, КОЕ/г Дрожжи, плесени, КОЕ/г

Ферментированная молочная основа не обнаружено (2-5)х107 21±2; 17±2

В пятой главе «Разработка технологии синбиотнческнх сывороточных десертов», основываясь на проведенных исследованиях, была разработана технология линейки синбиотических десертов на основе деминерализованной сыворотки «Demi». Разработаны и утверждены технические условия ТУ 9226-003-90923470-2012 «Десерты на основе молочной сыворотки», и технические условия ТУ 9222-00189946968-2012 «Напитки из сыворотки и продуктов ее переработки». Проведены опытно-промышленные выработки образцов синбиотических десертов на базе ОАО «Молочный комбинат Ставропольский» и ООО НПО «ПриБиоТех» (г. Ставрополь), ЗАО «Брюховецкий молоч-но-консервный комбинат» (ст. Брюховецкая).

Физико-химические и органолептические характеристики синбиотических сывороточных десертов приведены в таблицах 5 и 6.

Таблица 5 - Физико-химические показатели сывороточных десертов______

Наименование продукта Массовая доля жира, %, не менее Массовая доля белка, %, не менее Массовая доля лактозы, %, не менее Массовая доля сухих веществ, %, не менее Титруемая кислотность, °Т

«DemiProbio» 2,5 1,6 5,0 13,5 100-110

«DemiCream» 6,0 1,8 8.0 16,5 14-18

«DemiLactis» 4,0 1,8 5,0 15,0 80-90

Таблица б - Органолептические показатели сывороточных десертов

Наименование продукта Наименование показателя

Внешний вид и консистенция Вкус и запах Цвет

«ОеппРгоЫо» Однородная вязкая жидкость с наличием включений наполнителя Чистый, кисломолочный со вкусом и запахом внесенного наполнителя Характерный для внесенного наполнителя

«ОеггпСгеат»* Однородная вязкая, кремообразная Чистый, сливочный, без посторонних поивкусов и запахов Белый с кремовым оттенком

«Г)егшЬас115» Однородный плотный сгусток, с наличием включений внесенного наполнителя Чистый кисломолочный со вкусом и запахом внесенного наполнителя Характерный для внесенного наполнителя

*неферментированный сывороточный десерт.

Принципиальная схема производства синбиотических сывороточных десертов представлена на рисунке 13.

Проведен мониторинг, определены риски и критические контрольные точки с использованием принципов НАССР.

Приемка сырья и оцени кэчестз

I

Одаждеме | резервирование молочного сырья.

1 Очистка сыворотки от казеиновом] I пыпиим<ра,1сп1* 4012*0 |

Пастеризация сь вороши, 1 пдст = 7012*0 т = 10-15 ест

Охлаждение, I ом 8 10®С

з:

Коииентдооеанде сыесфопа на усгдеве нанофкгъ'трж»«,

ТЕ

Деиинердодадо сыворотки.

Составление смеси ~

*ориага*зация

Гомогеишцм. 1 г«кг * от 45 ло 90*С, р» 15±2,5МПа

Охлжчрмадо темперятуры яяммамя Охпач»««до | юпергуры маиюяа и«Н0»1)*С 1

*

внесение Фкбрега« ■ асептических условиях |

* . 1

Перемеииеамие. т« 10-15 мм |

* г

1 Закв»сд1 ] | Затека 2 ]

Заквашивание 5% масс,; и,= (33*1ГС 1 1 Зааашивахне 54 масс., 1 | ^«{«МрС |

* *

Сшидеаиае. I и-(<011*4^(100-114*11

* *

Охпахдеме. 1 с» 2 20*С

I

X

Внесение наполнятеля • воеттгчеаих условиях

♦ »Г

Перемешивание, т = 10-15 м

X

Рмлм, умюеыеакие. «араровам*

X

■ ГОЛОДОМ*») ЫМерв.

X

X

Хранение н транспортирование. I =

1.

Охлаждение. (« = 20®С

I

Внесение Фибрега* е асегттичееои уставим |

Леремеиаваиие, т= 10-15мин

Розлив, упаковывание, маркирование

X

Дсохлажаение в юлодигьном камере. _1г.м= *£К_

Хр»еме а транспортирование. I- <г2*С

/Т\ Техмгопяферивнпфомннато \1/ двеврп «ОечнРгайо»

Техотоп* фермехтроюмиого ~\£/~ десерта «ОелйлЗк» /г\_ Теюолопк меферывктроваиного VI/ десерта «ОетСгеет»

Рисунок 13 - Принципиальная схема производства синбиотических сывороточных десертов

Расчеты технико-экономических показателей свидетельствуют о том, что внедрение технологии синбиотических сывороточных десертов является экономически целесообразным, затраты на 1 руб. товарной продукции не превышают 0,45 руб., ввиду использования молочной сыворотки.

Выводы

1. Рассмотрены теоретические предпосылки повышения стабильности и способы улучшения консистенции ферментированной и неферментированной молочной основы. Обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность использования деминерализованной творожной сыворотки в качестве сырья для производства десертных продуктов.

2. Определена дозировка цитрата калия — (0,8±0,1)% для обеспечения стабильности консистенции при тепловой обработке. Установлена оптимальная массовая доля молочного жира - (4±0,5)%, которая улучшает органолептические показатели молочной основы. Подобраны стабилизирующие системы, придающие удовлетворительную консистенцию молочной основе и определены дозы их внесения - ( 1, 1±0,1 )%.

3. Проведен выбор пребиотического компонента - пищевого волокна Фибрегам, позволяющего повысить функциональную ценность разрабатываемых продуктов. Определена оптимальная дозировка Фибрегам -(3±0,5)% и способ внесения пищевого волокна в молочную основу.

4. Изучено взаимное влияние массовой доли жира, количества стабилизатора консистенции и дозы внесения пищевого волокна Фибрегам на органолептические, физико-химические и реологические показатели молочной основы. Установлены оптимальные значения указанных параметров: массовая доля жира (4,4± 1,2) %; доза стабилизатора консистенции (1,15 ± 0,2) %; доза пищевого волокна Фибрегам (3,2 ± 0,2) %.

5. Исследовано влияние заквасочной микрофлоры на основе Lactobacillus casei; Lactobacillus acidophilus; Lb. delbrueckii subsp. bul-garicus (невязкий штамм); Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus (вязкий штамм); Lactococcus lactis subsp. diacetilactis на физико-химические и органолептические характеристики молочной основы.

6. Произведен подбор соотношения пробиотических культур в закваске: для питьевых кисломолочных десертов Lb. acidophilus : Lb. casei : Lac. lactis subsp. diacetilactis = 50 : 30 : 20; для десертных кисломолочных пудингов Lb. acidophilus : Lb. casei : Lac. lactis subsp. diacetilactis = 30 : 40 : 30.

7. Разработаны рецептуры и технологии синбиотических сывороточных десертов «Demi». Разработаны и утверждены ТУ 9226-003-

90923470-2012 «Десерты на основе молочной сыворотки» и ТУ 9222-00189946968-2012 «Напитки из сыворотки и продуктов ее переработки», на основании которых проведены опытно-промышленные выработки.

8. Проведены маркетинговая оценка синбиотических десертов на основе творожной деминерализованной сыворотки, технико-экономические расчеты и оценка безопасности технологии с использованием принципов НАССР.

По теме диссертации опубликованы следующие основные работы:

1. Евдокимов И.Л., Медико-технологические аспекты использования заменителей сахара в молочных продуктах [Текст] / Евдокимов И.А., Назаренко М.И., Куликова И.К., Куликов И.А., Михнева В.АЛ Сборник научных трудов «СевКавГТУ» серия «Продовольствие», №2. - Ставрополь, 2006. - С. 55-56.

2. Евдокимов И.А., Сывороточные десерты на основе деминерализованной молочной сыворотки [Текст] / Евдокимов И.А., Куликова И.К., Бессонов A.C., Поверни А.П., Михнева В.А. // Вестник СевКавГТУ, №4(13), 2007. -С. 131-133.

3. Евдокимов И.А., Промышленный опыт деминерализации молочной сыворотки на электродиализных установках фирмы «Mega» [Текст] / Евдокимов И.А., Володин Д.Н., Поверин А.П., Бессонов A.C., Топалов В.К., Золотарева М.С., Михнева В.А. // Материалы Рос. конф. с междунар.участием «Ионный перенос в органических и неорганических мембранах». — Краснодар: КубГУ,2008. — С. 104-105.

4. Евдокимов И.А., Рациональное использование молочного сырья при производстве белковых продуктов [Текст] / Евдокимов И.А., Володин Д.Н.. Бессонов A.C., Михнева В.А., Поверин А.П., Топалов В.КУ/Сборник материалов международной научно-практической конференции «Современный взгляд на производство творога, творожных паст и сыров: расширение ассортимента, совершенствование технологии и оборудования». - М.: НОУ «Образовательный научно-технический центр молочной промышленности», 2008. - С.156-157.

5. Евдокимов И.А., Прогрессивные методы переработки молочной сыворотки [Текст] / Евдокимов И.А., Бессонов A.C., Поверин А.П., Володин Д.Н., Топалов В.К., Михнева В.А.//Молочная река.-№4 (32).-2009. С.48-49.

6. Евдокимов И.А., Инновационная технология цельномолочной продукции [Текст] / Евдокимов И.А., Храмцов А.Г., Володин Д.Н., Топалов В.К., Бессонов A.C., Михнева В.А., Поверин А.П.//Молочная промышленность,№3. 2009. - С.67-68.

7. Анисимов Г.С., Исследование возможности применения микрогра-нулированного сывороточного белка в технологиях кисломолочных продуктов [Текст] / Анисимов Г.С., Евдокимов И.А., Володин Д.Н., Михнева В.А., Кара-кашян Ю.Г. И Материалы Всероссийской конференции «Инструментальные методы для исследования живых систем в пищевых производствах». - Кемерово: КТИПП, 2009.-С.123-124.

8. Евдокимов И.А., Технология низкожирной сметаны [Текст] /Евдокимов И.А., Володин Д.Н., Золотарева М.С., Михнева В.А.// Молочная промышленность, №1, 2010. - С.69.

9. Евдокимов И.А. Мембранные технологии в производстве цельномолочных продуктов [Текст] /Евдокимов И.А., Анисимов Г.С., Головкина М.В., Золотарева М.С., Володин Д.Н., Михнева В.А. //XIII международный форум «Молочная индустрия-2010». Материалы научно-практической конференции. - М.: РСПМО, 2010. t.06.

10. Евдокимов И.А., Исследование возможности применения микро-партикулированного сывороточного белка в технологиях кисломолочных продуктов [Текст] / Евдокимов И.А., Анисимов Г.С., Михнева В.А.// XIII международный форум «Молочная индустрия-2010». Материалы научно-практической конференции. -М.: РСПМО, 2010. t.08.

11. Золотарева М.С., Молочная сыворотка в технологии выработки цельномолочных продуктов [Текст] /Золотарева М.С., Володин Д.Н., Михнева В.А., Евдокимов И.А., Чаблин Б.В. // Переработка молока. №5 (127), 2010. -С.6-9.

12. Евдокимов И.А., Наука и практика индустриальных технологий переработки молочной сыворотки [Текст] /Евдокимов И.А., Володин Д.Н., Бессонов A.C., Поверин А.П., Золотарева М.С., Топалов В.К., Михнева В.А. // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Повышение качества молока и молочных продуктов - залог здоровья нации». — Адлер, Ку-баньмолоко. 2010. — С. 31-34.

13. I.A.Evdokimov, The study of lactic acid and mix fermentation of demineralised whey [Text] / I.A.Evdokimov, D.N.Volodin, I.K.Kulikova, O.A.Belova, V.A.Mihneva // IDF. New Zealand, 2010. - p.26.

14. Михнева B.A., Эффективный способ переработки творожной сыворотки [Текст] /Михнева В.А., Золотарева М.С., Бессонов A.C., Володин Д.Н., Шрамко М.И., Евдокимов И.А. // Молочная промышленность, №1,2011. - С. 45-46.

15. Евдокимов И.А. Творог и творожные изделия с молочной сывороткой и ее компонентами [Текст] / Евдокимов И.А., Володин Д.Н., Михнева

B.А., Золоторева М.С., Головкина М.В., Клепкер В.М., Анисимов Г.С.// Молочная промышленность, №11, 2011. - С. 62-63.

16. Сомов B.C. Перспективы использования глюкозо-галактозного сиропа в молочной промышленности [Текст] / Сомов В. С., Евдокимов И.А., Михнева В.А., Акифьева Л.В.// Материалы VII Международной научно-практической конференции «Инновации и современные технологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции» - Ставрополь: 2011. -

C.:АГРУС,С. 113-116.

17. Михнева В.А. Использование гидролиза лактозы в производстве молочных продуктов с фруктово-ягодными наполнителями [Электр.] / Михнева В.А., Евдокимов И.А., Сомов B.C. // Материалы X Международной научно-практической конференции «Молочная индустрия мира и Российской Федерации» - Москва: 2012. - С. 48-49.

18. Михнева В.А. Производство глкжозо-галактозных сиропов - перспективный способ переработки молочной сыворотки [Текст] / Михнева В.А., Евдокимов И.А., Сомов B.C. // Материалы Республиканской научно-

практической конференции молодых ученых «Наука. Образование. Молодежь», посвященной 55-летию АТУ - Алматы: 2012. - С. 123-124.

19. Володин Д.Н. Эффективные способы переработки творожной сыворотки, подтвержденные практикой [Текст] / Володин Д.Н., Головкина М.В., Михнева В.А., Золоторева М.С., Евдокимов И.А. // Информационно-аналитический журнал для специалистов молочной промышленности «Партнер. Молочная индустрия»-№ 01 (7). 2012.-С. 36-38.

20. Михнева В.А. Использование деминерализованной творожной сыворотки в производстве пробиотических десертных продуктов [Текст] / Михнева В.А., Евдокимов И.А., Куликова И.К. // Материалы международной научно-практической конференции по теме: «Пути интенсификации производства и переработки сельскохозяйственной продукции в современных условиях», г. Волгоград, 2012 г/ под ред. В.Н. Храмовой; ВолгГТУ. - С. 173-174.

21. Михнева В.А. Гидролизаты лактозы для молочных продуктов с фруктово-ягодными наполнителями [Текст] / Михнева В.А., Евдокимов И.А., Сомов B.C.// Молочная промышленность, №7, 2012. - С.58-59.

22. Сомов B.C. Влияние минерального состава сыворотки на процесс гидролиза лактозы [Текст] / Сомов B.C., Евдокимов И.А., Михнева В.А.// Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии и оборудование — основы успеха работы молочной промышленности в условиях ВТО»-Адлер: 2012.-С. 123-124.

23. Михнева В.А. Десерты на основе молочной сыворотки - новые перспективы [Текст] / Михнева В.А., Володин Д.Н., Головкина М.В.// Переработка молока. №12 (158), 2012. - С. 12.

24. Евдокимов И.А. Деминерализованный пермеат, как альтернатива молочному сахару / Евдокимов И.А., Володин Д.Н., Топалов В.К., Михнева В.А. II Молочная промышленность, №2, 2013. — С.58-59.

25. Сомов B.C. Гидролизаты лактозы в производстве диетических молочных продуктов [Текст] / Сомов B.C., Евдокимов И.А., Михнева В.А. // Сборник материалов II торгового форума Сибири — Омск: ООО «Асмин Принт» -2013. -417 С. - С. 363-365.

26. Михнева В.А. Производство сыров с применением мембранных технологий [Текст] / Михнева В.А., Золоторева М.С., Топалов В.К., Володин Д.Н. // Сыроделие и маслоделие, №4, 2013. - С. 18-19.

27. Шрамко М.И. Технология высокобелкового, низкожирного кисломолочного продукта, обогащенного кальцием [Текст] / Шрамко М.И., Михнева В.А. // Международная научно-практическая конференция: «Инновационные технологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции в условиях ВТО», Волгоград, 2013 г. - 425 С. - С. 256-257.

Подписано в печать 23.05.2013

Формат 60x84/16. Гарнитура Times New Roman Бумага офсетная. Печать трафаретная Усл. печ. л. 1,4. Уч.-изд. л. 0,74. Тираж 110 экз. Заказ № 13036.

ООО «Ставропольское издательство «Параграф» 355017, г. Ставрополь, ул. Мира, д. 278 «Г» тел.: 8(8652) 24-55-54; 8-928-339-48-78

Отпечатано в ООО «Ставропольское издательство «Параграф»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное автономное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

УДК 637.146 На правах рукописи

04201340^9

Михнева Виктория Алексеевна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СИНБИОТИЧЕСКИХ СЫВОРОТОЧНЫХ ДЕСЕРТОВ

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, Евдокимов И.А.

Ставрополь - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4 ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ 8

1.1 Эколого-медицинские аспекты современного питания человека, функциональное питание 8

1.2 Пробиотики, пребиотики и синбиотики в функциональных продуктах 18

1.3 Анализ способов получения функциональных пищевых продуктов 23

1.3.1 Общие принципы создания функциональных продуктов 23

1.3.2 Характеристика заквасочной микрофлоры, используемой при производстве пробиотических кисломолочных продуктов 29

1.3.3 Характеристика пребиотических веществ, используемых при производстве функциональных продуктов 42

1.3.4 Получение функциональных продуктов на основе молочного сырья 48

1.3.5 Цель и задачи исследований 53 ГЛАВА 2. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 55

2.1 Организация работы и схема проведения исследований 55

2.2 Объекты исследований 57

2.3 Методы исследования 58

2.4 Математическое планирование и обработка результатов экспериментов 63 ГЛАВА 3 ИЗУЧЕНИЕ СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ МОЛОЧНОЙ ОСНОВЫ 67 3.1 .Анализ факторов, влияющие на консистенцию и структуру молочных продуктов 67 3.2. Исследование состава и свойств сырья 75 3.3 Исследование влияния количества вносимой соли-стабилизатора на стабильность деминерализованной сыворотки 77 3.4. Исследование влияние стабилизатора консистенции на

органолептические и реологические свойства молочной основы. 78

3.5 Изучение влияния массовой доли жира на структуру, стабильность и органолептические показатели молочной основы 85

ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ

ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ЦЕННОСТИ СЫВОРОТОЧНОГО ДЕСЕРТА 89

4.1 Описание выбранного пребиотического компонента - пищевого

волокна Фибрегам 89

4.2 Подбор дозировки пищевого волокна Фибрегам для повышения функциональности сывороточного десерта 91

4.3 Оптимизация процесса получения композиции молочной основы для производства сывороточных десертов 95

4.4 Исследование процесса ферментации молочной основы

пробиотическими молочнокислыми микроорганизмами 102

4.4.1 Исследование процесса ферментации молочной основы моновидовыми заквасками. 103

4.4.2 Подбор оптимального соотношения видов молочнокислых микроорганизмов в закваске 106

4.5 Изучение хранимоспособности ферментированной молочной основы

для синбиотического сывороточного десерта 108

ГЛАВА 5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СИНБИОТИЧЕСКИХ СЫВОРОТОЧНЫХ ДЕСЕРТОВ 111

5.1 Разработка аппаратурно-процессовой и технологической схемы производства синбиотических сывороточных десертов 111

5.2 Оценка экономической эффективности производства

синбиотических десертов на основе молочной сыворотки. 121

5.3. Безопасность с элементами НАССР, экологическая оценка производства синбиотических сывороточных десертов 126

ВЫВОДЫ 134

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 136

ПРИЛОЖЕНИЯ 152

ВВЕДЕНИЕ

Питание населения является важнейшей социальной проблемой. За последние двести лет питание претерпело значительные изменения. Во-первых, резко увеличилось употребление человеком рафинированных продуктов, лишенных многих витаминов, пищевых волокон и других крайне необходимых пищевых компонентов. Во-вторых, изменился состав и соотношение употребляемых в пищу компонентов, участвующих в обеспечении организма пластическими и регуляторными соединениями. Пища наших предков содержала небольшое количество белков, и в ее составе было в два раза больше различных минеральных солей, в четыре-десять раз -пищевых волокон, в десять раз - антиоксидантов. В-третьих, резко уменьшилось поступление в организм современного человека молочнокислых бактерий [102].

Исследования ученых РАМН (Российская академия медицинских наук) показали, что в настоящее время потребляемые россиянами продукты питания не удовлетворяют физиологическим потребностям человека, вследствие чего возрастает общая алиментарная заболеваемость, снижается работоспособность, значительно сокращается продолжительность жизни и численность населения РФ. Одновременно с этим наблюдается тенденция к стремлению улучшить качество жизни, в том числе и за счет здорового питания [99].

В результате появились концепции в области питания, направленные на улучшение здоровья людей путем создания новых пищевых продуктов, которые благоприятно воздействуют на функции человеческого организма. Этому способствует и накопление научных знаний о взаимосвязи между пищевыми продуктами и здоровьем. Одновременно для пищевой промышленности открылись новые возможности для разработки и внедрения на рынок продуктов повышенной пищевой ценности.

В России появление функциональных продуктов (ФП) на рынке

значительно опережает знание о них и у медицинской общественности, и у

4

технологов разрабатывающих и выпускающих эти продукты, и тем более у населения. Поэтому возникает необходимость разработки научных подходов, рекомендаций, классификации этого вида продуктов, с учетом требований предъявляемых к ним и имеющемуся опыту по их созданию.

При создании ФП важная роль отводится таким вопросам, как медико-биологические требования к сырью и продуктам, основе и составным компонентам продукта, БАД, придающим им направленность, процентному содержанию этих добавок, сочетаемости компонентов, условиям приема продуктов и т.д. [6].

Таким образом, разработка методологических подходов и рекомендаций позволит научно обоснованным путем подойти к решению проблемы по созданию ФП, увеличению их ассортимента и широкому применению их в повседневной практике питания.

Ярким примером их реализации являются кисломолочные продукты, производство которых постоянно растет. Наша страна традиционно является одним из лидеров в мире по ассортименту кисломолочных продуктов, в том числе и обладающих функциональными свойствами [43].

Применение биологически активных добавок позволило значительно расширить ассортимент традиционных молочных продуктов. Можно выделить ряд следующих характерных направлений позитивного воздействия специализированных молочных продуктов на организм человека:

- физиологию желудочно-кишечного тракта и состояние кишечной микрофлоры;

- оптимизацию состояния иммунной и сердечно-сосудистой систем;

сохранение и корректировку требуемого уровня глюкозы, триацилглицеринов в крови;

снижение уровня соединений, обладающих оксидантной активностью.

Даже неполное перечисление направлений в этой области, свидетельствует о потенциальной возможности использования лечебных и профилактических молочных продуктов для позитивного влияния на предотвращение развития чрезвычайно широкого спектра болезней [92].

Кисломолочные продукты наряду с высокой пищевой и биологической ценностью обладают весьма важными диетическими свойствами, поэтому особенно рекомендуются для питания детей, лиц пожилого возраста и больных. Подобно молоку, они содержат все основные пищевые вещества в хорошо сбалансированной форме, вследствие чего легко перевариваются в желудочно-кишечном тракте и быстро усваиваются организмом человека. Наличие в их составе живых микроорганизмов, способных приживаться в кишечнике и подавлять гнилостную микрофлору, приводит к торможению гнилостных процессов и прекращению образования ядовитых продуктов распада белка. Диетические кисломолочные продукты занимают до 40 % в общем ассортименте цельномолочной продукции [25].

Переработке молочной сыворотки и получению функциональных продуктов на ее основе посвящены работы В.И. Ганиной, А.Ф. Доронина, H.H. Липатова (ст.), H.H. Липатова (мл.), А. Г. Храмцова, И. А. Евдокимова, К.С. Ладодо, И.А. Радаевой, И.А. Рогова, В.А. Тутельяна, H.A. Тихомировой, В.Д Харитонова, A.A. Шишкиной, Б.А. Шендерова, A.M. Уголева, A.B. Устиновой, Л. Дане, Israel Coldberg, Н. Bushkkiel, H.I. Fetter, L.W. Hand и др.

Часто в качестве сырья для производства функциональных продуктов

используют вторичное молочное сырье, в состав которого переходит

значительное количество веществ, имеющих важное физиологическое

значение. Наибольший интерес у молочных предприятий вызывает

переработка творожной сыворотки: высокая кислотность значительно

затрудняет возможность ее использования при производстве молочных

продуктов. Для переработки кислой сыворотки наиболее перспективна

электродиализная обработка - один из мембранных методов, все шире

используемых на предприятиях молочной отрасли. В случае использования

6

электродиализа решаются две проблемы, свойственные кислой творожной сыворотке: высокая минерализация и высокая кислотность.

Все вышесказанное указывает на актуальность разработки технологий молочных продуктов с функциональными свойствами, с целью расширения ассортимента и обеспечения населения высококачественными ФП.

Таким образом, целью данной диссертационной работы является исследование возможности создания стабильной композиции на основе творожной деминерализованной сыворотки с последующей разработкой технологии производства синбиотических десертов, содержащих функциональные ингредиенты.

На защиту выносятся следующие основные положения и результаты работы:

1. Анализ теоретических аспектов получения термостабильной молочной основы с требуемыми физико-химическими, органолептическими и реологическими показателями,

2. Оптимизация рецептур и технологических параметров производства синбиотических сывороточных десертов с математическим описанием полученных моделей.

3. Подбор культур и исследование ферментации полученной основы молочнокислыми микроорганизмами.

4. Результаты физико-химических, микробиологических исследований разработанных продуктов.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Эколого-медицинские аспекты современного питания человека, функциональное питание

Медицинские исследования, проведенные в России, показали, что в последние годы в питании населения наблюдается снижение потребления пищевых источников энергии и белка (особенно у групп населения с низкими доходами). Одновременно выявлено много людей, страдающих ожирением, что является следствием нарушения обмена веществ. Средняя продолжительность жизни сократилась: сегодня у мужчин она составляет 57 лет, у женщин - 72 года. Заметно увеличилось количество «заболеваний пожилого возраста», предпосылки к которым накапливаются в течение всей жизни человека: сердечно-сосудистые заболевания, рак, диабет, инсульт, катаракта и глаукома, остеопороз, некоторые болезни мозга и нервной системы, например болезнь Паркинсона и т.д. Особое беспокойство вызывают сердечно-сосудистые и онкологические заболевания.

По мнению акад. РАМН В.А. Тутельяна, здоровье современного человека в значительной степени определяется характером, уровнем и структурой питания, которые имеют ряд очень серьезных нарушений. Нарушение структуры питания - главный фактор, наносящий непоправимый, на несколько порядков более сильный, чем экологическая загрязненность, урон нашему здоровью. Именно по этой причине у 70% населения России определяется дефицит витамина С, у 40% - дефицит (3-каротина и витамина А, почти у трети населения - витаминов В-комплекса, абсолютно у всех -минерала селена [78].

Кроме дефицита микронутриентов, который затрагивает все слои населения, очень настораживают результаты исследований, указывающие на хронический дефицит белка в питании, особенно детского и пожилого возраста. Это стало причиной распространения и роста в последние годы

алиментарно-зависимых заболеваний уже в детском и подростковом

8

возрасте: рахита и гипотрофии - в 2 раза, анемии - в 1,5 раза, эндокринной патологии среди детей и подростков - в 1,5 раза. За последние 10 лет в 3,3 раза возросла распространенность болезненной системы пищеварения среди школьников, что тоже напрямую связано с дефектами в питании.

Ученые установили, что подобные заболевания во многом связаны с несбалансированным питанием, часто зависят от пристрастий в еде отдельного индивидуума. Сейчас уже доказано, что некоторые продукты питания при употреблении их в больших количествах могут влиять на многие жизненно важные функции организма и в совокупности с вредными привычками, наследственной предрасположенностью и экологическим неблагополучием способствовать возникновению заболеваний [1].

Причиной является содержание в пищевых продуктах веществ, входящих в число факторов риска. Для сердечно-сосудистых заболеваний -это холестерин, для канцерогенных - нитрозамины и полициклические углеводороды, содержащиеся в копченостях, для диабета - глюкоза, для инсульта - поваренная соль и насыщенные жирные кислоты и т.д.

Хорошо известны и антагонисты - «здоровые» ингредиенты пищи. Многолетние исследования показали, что одни болезни можно с их помощью предупредить, другие - отсрочить или облегчить их течение. Например, сердечно-сосудистым заболеваниям противостоят витамины -антиоксиданты С и Е, каротиноиды, флавоноиды, некоторые неорганические элементы, пищевые волокна. Употребление витамина С позволяет защитить организм от рака желудка, а бетакаротина - от рака легких. Остеопорозы можно предупредить, вводя в рацион питания продукты, содержащие кальций и такие витамины, как К, С, В6 и элемент бор [48].

В 80-е годы прошлого века акад. A.M. Уголев разработал основные положения новой междисциплинарной науки, изучающей процессы ассимиляции пищи и трофических взаимоотношений на всех уровнях организации биологических систем - трофологию [90, 48].

Основными положениями теории адекватного питания A.M. Уголева являются следующие:

питание поддерживает молекулярный состав и возмещает энергетические и пластические расходы организма на основной обмен, рост и выполненную работу;

- необходимыми компонентами пищи являются не только нутриенты, но и балластные вещества (пищевые волокна);

- нормальное питание обусловлено несколькими потоками как нутритивных, так и регуляторных веществ, имеющих жизненно важное значение (гормоны и пептиды пищеварительной системы, вторичный поток вновь синтезируемых кишечной микрофлорой нутриентов и токсинов, резорбция продуктов незавершенного гидролиза пищи, а также различных токсинов, содержащихся в последней).

Активизировать защитные силы организма, нормализовать обмен веществ и функции пищеварительной системы позволяет правильное, здоровое питание, являющееся в данном случае мощным профилактическим средством [36, 90].

Дефицит времени для большинства людей стал причиной нарушения

ритмичного поступления в организм питательных веществ, привел к

качественному и количественному нарушению рациона питания и, как

следствие, к энергетическому дисбалансу. Современный человек больше

потребляет калорий, чем тратит, в его рационе в основном преобладают

рафинированные продукты и полуфабрикаты, которые после промышленной

переработки лишены многих незаменимых факторов питания (витаминов,

микроэлементов, пищевых волокон и др.), содержат консерванты и другие

вредные примеси, необходимые для сохранения товарного вида продукта. В

то же время известно, что обеспечение нормальной жизнедеятельности

организма возможно при условии его снабжения не только адекватными

количествами энергии и белка, но и при соблюдении достаточно строгих

взаимоотношений между многочисленными незаменимыми факторами

10

питания, каждому из которых в обмене веществ принадлежит специфическая роль. Одной из наиболее общих биологических закономерностей является правило: ферментные наборы организма соответствуют химическим структурам пищи, и нарушение этого соответствия служит причиной многих болезней [86].

Современной медицинской наукой также принята концепция оптимального питания. Это означает, что осуществлен переход от концепции адекватного питании, когда в основном регламентировались и нормировались макронутриенты - источники жира, источники энергии, пластического материала (липиды, белки, жиры), к концепции оптимального питания, когда спектр необходимых для жизнедеятельности организма пищевых веществ и других минорных компонентов, на которые раньше не обращали внимании, значительно расширен [38].

В рамках развития концепции оптимального питания сформировалось

новое направление науки о пи