автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Совершенствование технологии комбинированных творожно-растительных продуктов

На правах рукописи Корыстин Михаил Иванович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ КОМБИНИРОВАННЫХ ТВОРОЖНО-РАСТИТЕЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ

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

05.18.07 — Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

12 ДЕК 2013

Воронеж-2013

005543408

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»

доктор технических наук, профессор Родионова Наталья Сергеевна ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» Гаврилова Наталья Борисовна доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет», проректор по научно-инновационной деятельности Орловцева Ольга Александровна кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный

университет инженерных технологий»

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени Императора Петра I», г. Воронеж.

Защита состоится «24» декабря 2013 года в 15-00 на заседании совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.035.04 при ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» по адресу: 394036, г. Воронеж, пр. Революции, 19, конференц зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий».

Автореферат размещен в сети Интернет на официальном сайте Министерства образования и науки РФ vak2.ed.gov.ru и на сайте ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» http://www.vsuet.ru , «22» ноября 2013 г.

Автореферат разослан «22» ноября 2013 г

Ученый секретарь совета защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук, к.т.н

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

М. Е. Успенская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. На современном этапе отмечается интенсивное развитие рынка молочных продуктов в России. В первую очередь это происходит за счет расширения продуктовых линеек, появления новых видов и вкусов молочной продукции, в сочетании с различным фруктовым, овощным, злаковым сырьем, с обогащением ее дополнительными свойствами. В данном аспекте актуальной задачей является разработка технологий комбинированных молочно-растительных систем, характеризующихся высокими показателями пищевой и биологической ценности с заданными составом и свойствами на основе частичной замены молочной основы натуральными компонентами не молочного происхождения белковой, углеводной или жировой природы. Один из наиболее перспективных источников растительного белка — изоляты и гидролизаты из бобовых культур, освобожденные от антиалиментарных веществ. Хлопья зародышей пшеницы содержат эссенциальные жирные кислоты (линоле-вую, леноленовую), витамин Е (а и ß токоферолы), а также фосфолипиды, в том числе лецитин, позволяют направленно обогатить молочно-растительную основу перечисленными нутриентами, сформировать уникальный минеральный состав и витаминный комплекс комбинированных продуктов, однако их широкое внедрение в производство ограниченно в следствии нестойкости перечисленных биологически активных соединений при хранении. В связи с чем актуальным является разработка способов стабилизации показателей качества ХПЗ и проектирование устойчивых при хранении комбинированных молочно-растительных систем с введением их в рецептуры продуктов на основе творога.

Весомый вклад в развитие теории и практики технологии молочных продуктов с применением растительного сырья функционального назначения внесли ученые отечественных школ прикладной биотехнологии, биохимии и нутрициологии: Л.В. Антипова, Н.И. Дунченко, Н.Б. Гаврилова, J1.A. Забодалова, A.A. Остроумов, H.H. Липатов

Цели Ii задачи исследований. Научное обоснование и совершенствование технологии творожно-растительных продуктов с улучшенными потребительскими свойствами на принципах пищевой комбинаторики и ресурсосбережения.

Для достижения поставленной цели были определены и решались следующие задачи:

- обосновать рецептурные решения творожно-растительных продуктов, с применением гидролизата горохового белка и хлопьев зародышей пшеницы, повышающие их потребительские свойства,

обеспечивающие рациональное использование сырьевых ресурсов животного и растительного происхождения;

- исследовать процессы биокаталитических превращений и стабилизации показателей качества хлопьев пшеничных зародышей, с применением органических кислот, разработать технологию увеличения их срока годности.

- исследовать влияние гидролизата горохового белка и стабилизированных хлопьев пшеничных зародышей на функционально-технологические, физико-химические, реологические и микроструктурные свойства комбинированных пищевых систем;

- исследовать влияние технологических режимов на величину технологических потерь при тепловой обработке, обосновать ресурсосберегающие режимы тепловой и низкотемпературной обработки полуфабрикатов и готовых продуктов на основе творожно-растительных композиций;

исследовать пищевую и биологическую ценность комбинированных систем на основе творога, гидролизата горохового белка, хлопьев пшеничных зародышей и традиционных компонентов рецептур, сформировать информационную базу для прогнозирования и направленного формирования потребительских свойств и показателей качества новых обогащенных продуктов;

- разработать рецептуры и усовершенствовать технологию производства творожных полуфабрикатов, в том числе высокой степени готовности, а также десертов на основе комбинирования творога, гидролизата горохового белка, хлопьев зародышей пшеницы с улучшенными потребительскими свойствами и увеличенным сроком хранения.

Научная новизна. Выявлено стабилизирующее влияние органических кислот (янтарной и аскорбиновой) на изменение показателей качества, перекисного и кислотного чисел, общей обсемененности, влажности, угла естественного откоса, активной кислотности ХПЗ при хранении в интервале температур 2-32 °С; определена их оптимальная концентрация (5-7%) к массе ХПЗ, обеспечивающая стабилизирующий эффект в течение 4 недель хранения. Доказана возможность применения в качестве более эффективного стабилизатора, смесей данных органических кислот при обеспечении повышения устойчивости зародышей при хранении в 2,5 раза.

Обоснован выбор компонентов животного и растительного происхождения, комплементарность химического состава которых при сохранении высокой биологической ценности пищевых систем, обогащает

их витаминами А, Е, С, Н, группы В, эссенциальными жирными кислотами, цинком и селеном, а также органическими кислотами парафарма-цевтического назначения.

Исследованы закономерности изменения степени гидратации гидролизата горохового белка и ХПЗ в воде и различных технологических средах, в диапазоне температур 293 - 333 К, обеспечивающие возможность направленного формирования заданных функционально-технологических свойств комбинированных творожно-растительных систем с ВСС > 68,3; ВУС >60,0; ЖУС > 58,0.

Установлены закономерности влияния рецептурных соотношений творога, гидролизата горохового белка и хлопьев пшеничных зародышей в составе комбинированных творожно-растительных систем процессы структурообразования и деформационные свойства продуктов.

Научно обоснованы и представлены в графо-аналитическом виде технологические решения производства творожно-растительных продуктов обогащенных витаминами А, Е, С, группы В, эссенциальными жирными кислотами, макро- микроэлементами, кислотами парафарма-цевтического назначения.

Практическая значимость. Разработана стабилизирующая добавка на основе органических кислот обеспечивающая сохранность показателей качества хлопьев пшеничных зародышей в течение 4-8 недель хранения, определена оптимальная концентрация стабилизирующей добавки к массе ХПЗ.

Определены режимы хранения стабилизированных органическими кислотами хлопьев пшеничных зародышей: температура (+4...+6 °С), влажность (70-75%) и время хранения до 8 недель.

Доказана возможность создания рецептурных композиций на основе творога, гидролизата горохового белка и хлопьев пшеничных зародышей, определены концентрации растительных компонентов ГГБ 6 - 13 % и СХПЗ 5 - 7 % от массы творога, обеспечивающие высокие потребительские свойства, биологическую ценность и функциональность готовых изделий.

Разработаны технические решения в технологии продуктов (сырников, творожно-морковных котлет, десертов) на основе комбинирования творога, гидролизата горохового белка, стабилизированных хлопьев пшеничных зародышей.

Разработана процессная технологическая схема поточной линии, с конкретизацией ключевых этапов технологического процесса и комплектующих потоков, разработаны многолинейный, партионно-последовательный и двухлинейный переменно-поточный (комбиниро-

ванный) графы технологической последовательности выполнения операций по выпуску продукции на поточной линии с целью выбора оптимального варианта организации производства.

Разработаны проекты документации на производство творожно-растительных кулинарных изделий: ТУ «Сырники», ТТК «Сырники», «Десерт творожный», «Творожно-растительные котлеты».

Соответствие темы диссертации паспорту научной специальности. Диссертационное исследование соответствует п. 1, 4, 5, 7 паспорта специальности 05.18.04 «Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств», п. 3, 5, 10 паспорта специальности 05.18.07. «Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ»

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Международных (Воронеж - 2011, 2012 гг., Челябинск 2011 г., Уфа -2010 г., Новосибирск - 2011 г., Бухарест - 2012 г.) конференциях, конгрессах и симпозиумах. Результаты работы демонстрировались на Международной постоянно действующей выставке «Воронежский агропромышленный форум» в 2011 г. и были отмечены дипломом, «V Воронежский промышленный форум» и были отмечены дипломом.

Публикации. По материалам исследований опубликовано 14 научных работ, в том числе 5 статей в изданиях из списка рекомендованного ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и результатов, списка литературы из 170 наименований и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, научная новизна и практическая значимость работы, сформулированы цель и задачи исследований.

В первой главе проведен анализ источников информации, в которых представлены сведения о современном состоянии рынка молочного сырья и комбинированных продуктов на его основе, перспективах расширения ассортимента продуктов с улучшенными потребительскими свойствами, в том числе функциональной направленности с учетом основных положений пищевой комбинаторики. Дана характеристика молочного (обезжиренного творога) и растительного сырья (хлопьев пшеничных зародышей и гидролизата горохового белка) как перспективных компонентов для проектирования обогащенных комбинированных пи-

щевых систем высокой биологической ценности. Приведен критический анализ состояния вопроса и опыта применения хлопьев пшеничных зародышей как ценного ингредиента пищевых систем характеризующихся нестабильностью показателей качества при хранении что осложняет их широкое применение в технологии пищевых продуктов. Проведен обзор способов стабилизации их свойств, показана необходимость разработки новых технологий. Сформулированы цель и задачи диссертационного исследования.

Во второй главе приведены краткие характеристики объектов и информация о методах исследований, применяемых в диссертации. Объектами исследования служили: творог ГОСТ Р 52096-2003, хлопья пшеничных зародышей ТУ РБ 06093149.055-99, гидролизат горохового белка «Нутралис S 85F» (Nutralys S 85F) - Санитарно-эпидемиологическое заключение № 77.99.37.009.Д.011520.10.08 от 27.10.2008, аскорбиновая кислота ГОСТ 24556-89, янтарная кислота ГОСТ Р 53045-2008, поликомпонентные комбинированные творожно-растительные системы (КТРС) на основе сочетания в различных массовых соотношениях творога, гидролизата горохового белка, стабилизированных хлопьев пшеничных зародышей (СХПЗ); полуфабрикаты и готовые комбинированные продукты: сырники, творожно-морковные котлеты, десерты. При разработке рецептур, сырье подвергалось первичной обработке согласно требованиям нормативно - технической документации, с соблюдением санитарных норм и правил, утвержденных в установленном порядке.

Согласно поставленных в работе задач, экспериментальные исследования проводились в лаборатории кафедры сервисных технологий, коллоидной и аналитической химии, технологии продуктов животного происхождения Воронежского государственного университета инженерных технологий, в лаборатории Московского государственного университета пищевых производств в г. Москве, в испытательной лаборатории центра AHO «НТЦ» Комбикорм» в

г. Воронеже. Последовательность проведения этапов экспериментальных исследований, взаимосвязь объектов исследований, изучаемых показателей и методов исследований проиллюстрированы схемой проведения эксперимента Анализ химического состава исследуемых объектов в лабораторных условиях проводили с использованием стандартных и оригинальных методик: массовую долю влаги по ГОСТ 9793-74, жира — методом Сокслета по ГОСТ 23042-86; золы- по ГОСТ 15113.8-77; белка — фотометрическим и методом Къельдаля по ГОСТ 23327-78 с предварительной минерализацией проб. Аминокислотный состав сырья

определяли методом капиллярного электрофореза на автоматическом аминоанализаторе Капель-105. Оценку аминокислотной сбалансированности и биологической ценности проводили расчетным путем, функционально-технологические свойства - согласно рекомендациям (Антипова J1.В. и др, 2001). Гистоморфологические и ультраструктурные исследования проводили по ГОСТ Р 50372. Органолептические и физико-химические показатели качества комбинированных кулинарных изделий в соответствии с ГОСТ 9959-91, реологические свойства определяли с помощью структурометра «СТ-2М». Низкотемпературную обработку исследуемых объектов осуществляли при скорости охлаждения 4-5 °С/мин с использованием камеры шокового охлаждения «Zanussi». Исследование влияния продолжительности тепловой обработки на технологические потери массы проводили с применением RATIONAL SelfCooking Center с функциями измерения температуры внутри продукта в 6 точках; системой ClimaPIus Control, позволяющей измерять и регулировать влажность, температуру и уровень конвекции. Конвектомат оснащен памятью данных НАССР с выводом через USB-интерфейс. Порядок проведения эксперимента представлен на рис.1.

| Си^майшадшадтр^^н^нутарапаагнцеацацац j

Вкборс-бис« 1ка:ы»аим к га /у,таикталмда-пооиеам ¡араетркстиш

Иэтодяюш ам идрдсдгарц

i С

Р»гтопг«аяес5-» сктахк

X

^тажщлкжкеомгсятякви склкян

Икпиюсао» юзгеоа

Рисунок 1 - Схема теоретических и экспериментальных исследований

В третьей главе. В опытных испытаниях в роли стабилизаторов показателей качества исследованы янтарная и аскорбиновая кислоты в диапазоне концентраций 2-10 %. Будучи высокоэффективными антиоксидантами, они замедляют процессы биокаталитических превращений липидов пшеничных зародышей. Экспериментальным путем установлены изменения кислотного и перекисного чисел, общей обсемененности, влажности, а также угла естественного откоса, объемной массы, активной кислотности, активности липазы, липоксегеназы и каталазы, в процессе хранения при различных режимах при обработке янтарной или аскорбиновой кислотами. Установлено угнетающее действие данных органических кислот на процессы, происходящие при хранении ХПЗ.

Исследование влияния композиций данных органических веществ в диапазоне соотношений от 1:9 до 9:1 и в диапазоне концентраций 2-10 % к массе зародышей показало наличие синергетического эффекта. В результате чего была разработана композиционная смесь органических кислот в соотношении аскорбиновой и янтарной 7:3 соответственно, определена концентрация стабилизирующей добавки 5%, более эффективно обеспечивающая стабильность свойств ХПЗ при хранении по сравнению с индивидуальными кислотами, выбраны оптимальные температурные (+4...+6 °С) и влажностные (70-75 %) режимы хранения (рис. 2 — 4). Зависимости показателей при применении индивидуальных кислот носили аналогичный характер, однако уровень стабилизации показателей качества композиционными смесями в 2,5 раза выше. Исследован процесс влияния ультрафиолетового облучения на общую обсемененность хлопьев пшеничных зародышей. (Табл. 1)

-♦-KompJib -#-НигерияК-1Э2Й -«-feKlpfia -«-2.1 -*-SÜ -♦-KaiiSi.ü ЧЬ-Ы -rt-П

ВРЕМЯ ХРАНЕНИЯ, НЕД. ? 8ИМЯ)ШЙ№Я,Щ

а б в

Рисунок 2 - Влияние концентрации смеси органических кислот в соотношении 7:3 на изменение кислотного числа в процессе хранения пшеничных зародышей: а _ ^ — ( 4,. .+6°С, (р = 75%; б —1=+18.. .+22 °С,ф = 70%; в -1=+30.. .+32 °С, ф = 90%

а б в

Рисунок 3 - Влияние концентрации смеси органических кислот в соотношении 7:3 на изменение перекисного числа в процессе хранения пшеничных зародышей: а -1=+4.. .+6 °С, ф = 75%:б - 1=-Ы8.. .+22 °С, <р = 70% в -1=+30.. .+32 °С, ср = 90%

а б в

Рисунок 4 - Влияние концентрации смеси органических кислот в соотношении 7:3 на изменение общей обсемененности в процессе хранения пшеничных зародышей: а -1= +4. ,.+6°С, <р=75%; б - Г= ■+18.. .+22 °С, (р= 70%; в - г = +30.. .+32 °С, ф = 90%

Таблица 1

Влияние ультрафиолетового облучения на микробиологические показатели ХПЗ.

Наименование показателей Значение показателей НД на методы испытания

№1 №2 №3

КМАФАнМ, КОЕ/г 2,4-104 1,8-104 1,4-104 ГОСТ 10444.15

Энтеропагогенный тип кишечной палочки, в 1 г Не выявл. Не выявл. Не выявл. ГОСТ 10444.12

Патогенные, в т. ч. Сальмонеллы, в 25 г Не выявл. Не выявл. Не выявл. ГОСТ Р 52814

Показано, что ультрафиолетовая обработка в течении 60 мин. лампой ДБ 60 мощности 60 Вт. позволила снизить КМАФАнМ в 2 раза. На основании проведенных исследований разработана технология повышения стабильности ХПЗ при хранении, включающая УФ-облучение с последующим снесением 5-6% к массе зародышей смеси аскорбиновой и янтарной кислот в соотношении 7:3, обеспечивающая сохранность основных показателей качества кислотного, перекисного чисел и общей обсемененности в течение 6-8 недель хранения.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований по обоснованию рецептурных соотношений ингредиентов при проектировании комбинированных творожно-растительных систем. Сочетание творога и гидролизата горохового белка, приводит к перераспределению свободной влаги в комбинированной системе, что

определяется способностью последнего к набуханию, характеризуемого полимерной структурой, характеризующейся наличием широкого спектра фрагментов с различной степенью упорядоченности макромолекул. Процесс сорбции воды гидролизатом горохового белка в различных технологических средах характеризуется наличием двух фаз: проникновением воды в капиллярные поры и сольватацией полярных групп молекул белка (рис. 5).

в) г)

Рисунок 5 - Зависимость степени набухания гидролизата горохового белка от времени в различных технологических средах: а -дистиллированная вода, б - раствор сахарозы (С=3,5%), в - раствор К'аС1 (С=1%),

г - пастеризованное молоко 3,2%, при разных температурах, К: 1 - 333, 2-303,3-293.

На основании данных экспериментальных исследований (рис 5) следует вывод, что степень набухания гидролизата горохового белка интенсифицируется при повышении температуры и достигает максимального значения 14 см3/г при 1=333 К. Гидролизат горохового белка обладает наилучшей степенью набухания соответственно в растворе сахарозы 3,5% - 13 смЗ/г и в воде дистиллированной - 14 смЗ/г. Полученные данные позволяют предположить перспективность введения предварительно гидратированного горохового белка в

рецептуры комбинированных изделий на молочной или творожной основе, в том числе десертного назначения. При взаимодействии ХПЗ с водой отмечен переход части сухих веществ в растворенное состояние, при этом образованная система характеризовалась 4,2 - 4,8 % гидратной воды, что предполагает возможную высокую сохранность гидратированных зародышей в составе пищевых систем.

Исследование функционально-технологических свойств систем, компонентный состав которых указан в таблице 2, (системы 1 и 2 составлялись в соответствии с рецептурами сырников и творожно-морковных котлет соответственно) показало, что их влагосвязывающая, влагоудерживающая и жироудерживающая способности симбатно зависят от массовой доли гидролизата горохового белка в рецептуре (табл. 3), что свидетельствует о их высокой технологичности. Однако, введение гидролизата горохового белка более 12-13% ограничивается органолептическими показателями, которые должны быть свойственны творожным продуктам традиционного состава.

Таблица 2

Компонентные варианты исследуемых пищевых систем

Компоненты, г Система 1 Система 2

Вар 1.0 (0%) Вар 1.1 (5%) Вар 1.2 (10%) Вар 1.3 (15%) Вар 1.4 (20%) Вар 2.0 (0%) Вар 2.1 (5%) Вар 2.2 (10%) Вар 2.3 (15%) Вар 2.4 (20%)

Творог 885 840 799 752 708 244 194 144 94 44

Мука 125 - - - - 98 - - - -

Сахар 88,5 88,5 88,5 88,5 88,5 - - - - -

Гидро-лизат горохово го белка 44,5 88,5 133 177 50 100 150 200

Морковь . - - - - 600 600 600 600 600

Яйцо куриное (белок) 30 30 30 30 30

Вода 100 200 300 400 140 170 200 230 260

ХПЗ 30 30 30 30 30 28 28 28 28 28

Итого 1000 1000

Таблица 3

Функционально-технологические свойства

творожно-растительных систем __

Значение показателя, % Контроль 5% 10% 15% 25%

Система №1

В 76,4 72,0 68,2 63,7 57,0

ВУС 60,0 65,7 68,4 70,0 72,8

ВСС 68,3 70,2 72,3 75,4 76,5

ЖУС 58,0 65,5 67,5 69,1 71,2

Система №2

В 85,0 82,7 81,2 80,3 78,4

ВУС 60,0 63,7 65,4 68,0 70,0

ВСС 68,3 70,2 72,3 74,4 76,5

ЖУС 59,1 65,1 67,3 68,5 69,9

Микроструктурный анализ новых продуктов показал, что комбинированные системы характеризовались однородной структурой с равномерным распределением компонентов, что обеспечивает ее достаточную идентичность творожным изделиям традиционного состава.

Исследование реологических характеристик позволило охарактеризовать творожно-растительные системы, как неньютоновские вязко-пластичные, обладающие свойствами текучести, предельным напряжением сдвига, зависимым от прилагаемого напряжения. Отмечено явное положительное влияние массовой доли гидролизата горохового белка на структурно-механические показатели системы, возрастании общей, упругой и пластической деформации (рис. 6).

II 5 II) 15 20 до/.

а б

Рисунок 6 - Изменение деформационных характеристик образцов системы 1(а) и системы 2 (б) в зависимости от содержания гидролизата горохового белка.

Полученные данные позволяют определить концентрационные параметры введения горохового гидролизата в творожные системы, обеспечивающие требуемые структурно механические параметры, необходимые для расчетов перемешивающих, дозирующих и формующих устройств. Рекомендуемые в результате исследований диапазоны концентраций гидролизата горохового белка в творожно-растительной системе 12-13%.

а б в

Рисунок 7 - Зависимость деформации от силы воздействия шпинделя на продукт при разных концентрациях гидролизата горохового белка: 1- контроль; 2- 6 %; 3- 12 %, при температуре 1=2- 4 °С а — в течение 10 мин; б — в течение 30 мин; в - в течение 60 мин

Исследование процесса структурообразования системы 3, предназначенной для получения десерта, содержащего КТРС, яичный

белок, желатин, ягодный джем, (рис 7) показало сокращение времени

структурообразования с увеличением массовой доли гидролизата

горохового белка с 60 мин в контроле до 37 мин при концентрации 12 %. Для формирования требуемых показателей десерта

установлена концентрация гидролизата горохового белка 6 % и продолжительность структурообразования 47 мин при температуре +4...+6 °С.

В результате математической обработки экспериментальных исследований получено регрессионное уравнение, описывающие

Рисунок 8 - Зависимость напряжении нагружения от массовой доли гидролизата горохового белка и продолжительности структурообразования.

изменение напряжения в системе от продолжительности процесса и концентрации гидролизата горохового белка.

Ъ=\,258+7,189Х-6,120У-0,0088Х2+0,279ХУ+0,572У2'

Где X - продолжительность структурообразования, мин. У — массовая доля гидролизата горохового белка, °/аЪ- напряжение, Н.

Графическая интерпретация, позволяющая конкретизировать область предпочтительных параметров представлена на рисунке 8.

Экспериментальные исследования гидратационных свойств, влагосвязывающей, влагоудерживающей и жироудерживающей способности, микроструктуры а так же реологических характеристик позволили сделать вывод о концентрационном диапазоне применения растительных составляющих КТРС, который составил 6 - 13 % в продуктах на основе творога.

В пятой главе исследованы влияния температур на технологические потери массы продукта в процессе тепловой обработки проводили по различным схемам: запекание в жарочном шкафу с предварительной обжаркой (1), без предварительной обжарки (2) и термообработка в па-роконвектомате без предварительной обжарки с увлажнением теплоносителя (3).

Исследуемый температурный интервал - 160 - 200 "С, время обработки от 6 до 11 мин в зависимости от температурного режима. При этом установлена зависимость технологических потерь от условий термообработки изделий рис 9.

' Ь

N

7 1В

и

'1 ¿«5

1......„"

3 т

1

|

■ В 5

ц

л м

§1 'V

■ ш

III

а б

Рисунок 9 - Влияние количества гидролизата горохового белка в рецептуре на изменение потерь (%) при тепловой обработке сырников (а) творожно-растительных котлет (б) при запекании: 1- в жарочном шкафу без обжаривания; 2- в жарочном шкафу с обжариванием; 3- в пароконвектомате. При тепловой обработке продуктов в условиях режима 3, технологические потери были минимальны и составили от 3 до 15 % в зависимости от содержания гидролизата горохового белка в продукте.

Комплекс проведенных исследований позволил разработать ряд технических решений в технологии комбинированных продуктов на основе сочетания творога, гидролизата горохового белка, хлопьев пшеничных зародышей, и других компонентов согласно рецептуре.

Разработаны рецептуры (табл. 4) и процессная технологическая схема поточной линии (рис 10), на которой выделены ключевые этапы технологического процесса и комплектующие потоки, а также разработаны рецептурные.

ко »1С (■«.! ей пин

[ Т—I К "СТ. Т^-ЗМ ]

Г •-•» 4. 'с:. Т-4^

} Т»1 <*>-?■! -чл wi.nl | ---—| |

I Ч ~>К Ч1, Т"'*» мчи | |

,--'---1--'-1

I У|Шк»»кл, миркирниш I

Рисунок 10 — Процессная технологическая схема производства творожно-растительных продуктов

Таблица 4.

Компоненты, г Изделия

Сырники Десерт Творожно-растительные котлеты

Творог 752 480 120

Мука - - -

Сахар 88,5 - -

Гидролизат горохового белка 133 60 120

Морковь - - 640

Яйцо куриное 30 115(белок) -

Вода 300 150 140

ХПЗ 30 33,6 28

Желатин - 30 -

Ягодный джем - 130

Итого 1000 1000 1000

На основании анализа состава новых изделий (табл. 5) установлено, что по витаминам Е, В2 удовлетворяется суточная потребность

организма, а по содержанию витамина Е продукт, может быть отнесен к витаминизированным продуктам направленного действия.

Таблица 5

Удовлетворение суточной потребности организма в витаминах

Минеральные вещества, мг/100 г Сырники Творожно-растительные котлеты Десерт Удовлетворение суточной потребности при употреблении 100 г изделий,%

норма Вар. 1 Вар. 2 Вар. 3

Витамин Е 60.58 56.16 54.29 12-15 404 374.4 362

Витамин С 26.89 52.60 34.42 70-100 26 52 34

Витамин В! 2.15 2.10 1.24 1.7 126.4 123.6 72.9

Витамин Вг 2.63 1.20 2.11 2 131.5 60 105.5

Витамин Вл 5.54 5.08 2.92 7 79.14 72.57 41.71

Ре 20.58 20.02 12.21 10-20 136.7 133.5 81.4

Са 1419.05 674.78 1112.25 450800 227 108.8 179.39

Ш 349.40 183.60 374.20 450 77.6 40.8 83.15

К 2268.48 2667.80 1237.52 460 493.1 579.9 269.03

Р 2455.57 1296.40 1781.92 1300 188.8 76.35 137.07

Ъл 4233.60 3819.32 470.57 1500 282.2 254.66 31

М8 393.87 469.20 254.80 450 87.5 104.27 56.62

При обеспечении перечисленных показателей, наблюдается достаточно высокий уровень биологической ценности (табл. 6).

Таблица б

Показатели Десерт Сырники Творожно-растительные котлеты

Аминокислотные скоры, %

Изолейцин 133,50 136,00 131,50

Лейцин 135,00 138,00 132,60

Лизин 152,30 155,30 149,80

Метионин 86,86 89,70 84,63

Треонин 116,00 118,40 114,00

Фенилаланин 118,17 111,65 123,28

В алии 115,00 117,32 113,20

Коэффициент различия аминокислотных скоров (КРАС) 0,87 1,12 1,02

Биологическая ценность (БЦ) 0,73 0,71 0,72

Коэффициент утилитарности (и) 0,82 0,81 0,79

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ II РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Обоснован выбор и количественное соотношение компонентов — обезжиренного творога и растительного сырья (гидролизата горохового белка и СХПЗ) в составе рецептур новых продуктов с заданными органолептическими и функциональными характеристиками, превосходящими свойства исходных компонентов, при обеспечении экономии ресурсов молочного сырья путем его частичной замены в рецептурах разработанными творожно-растительными системами, в диапазоне концентраций ГГБ 6 - 13 % и СХПЗ 5 - 7 % от массы творога в продукте.

2. Разработаны технологии стабилизации свойств ХПЗ путем обработки смесью органических кислот (аскорбиновой и янтарной) в соотношении 7:3 соответственно при концентрации стабилизатора 5% от общей массы продукта, с предварительной обработкой ультрафиолетом продолжительностью 60 мин., обеспечивающие снижение интенсивности биокаталитических процессов и роста общей обсемененности продукта. Определена продолжительность стабильности показателей качества СХПЗ - 8 недель при температуре +4...+6 "С и относительной влажности воздуха 70 — 75 %.

3. Установлено положительное влияние рецептурных компонентов на функционально-технологические, физико-химические и микроструктурные свойства комбинированных пищевых систем, при введении гидролизата горохового белка и СХПЗ в количествах 6-13 % и 5-7 % соответственно, увеличивая при этом влагосвязывающую, влагоудержи-вающую и жироудерживающую способности в среднем на 12-14%, формируются требуемые деформационные и микроструктурные показатели комплексных творожно-растительных систем.

4. Обоснованы режимы тепловой обработки продуктов, в паро-конвектомате при температуре 170 °С, без предварительной обжарки с увлажнением теплоносителя.

5. Разработаны рецептуры ассортимента полуфабрикатов творожных комбинированных изделий с улучшенными потребительскими свойствами, усовершенствована технология производства сырников, творожно-морковных котлет, десертов с учетом обеспечения стабильности свойств СХПЗ в составе рецептурных композиций. Полученные изделия имеют биологическую ценность от 71 % до 73 % и по содержанию витамина Е ( 54,29 - 60,58 мг/100 г), витамина С (26,98-52,60 мг/100 г), витаминов группы В и широкого спектра микро- и макроэлементов могут быть отнесены к продуктам функциональной направленности.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Алексеева, Т В. Использование зародышей пшеницы на предприятиях общественного питания [Текст]/ Т. В. Алексеева, Н.Н Попова, М. И. Корыстин // Пищевая промышленность. - 2010. -N11.-С. 36-37.

2. Алексеева, Т. В. Исследование процесса набухания жмыха зародышей пшеницы [Текст] / Т. В. Алексеева, Е. А. Загорулько, Н. С. Родионова, М. И. Корыстин, A.B. Иванников, М. М. Зяблов // Фундаментальные исследования. - 2013. - № 6. - С. 1324-1328.

3. Родионова, Н. С. Проектирование рецептур творожно-растительных кулинарных изделий [Текст] / Н. С. Родионова, Т. В. Алексеева, М. И. Корыстин, А. Г. Саблин // Пищевая промышленность. - 2013. -№ З.-С. 44-45.

4. Родионова, Н. С. Сорбционные свойства муки из белка и волокон гороха [Текст] / Н. С. Родионова, JI. Э. Глаголева, Т. В. Алексеева, М. И. Корыстин // Вестник РАСХН. - 2013. - № 4. - С. 74-76.

5. Родионова, Н. С. Формирование функциональной направленности рационов для организованного питания [Текст] / Н. С. Родионова, Т. В. Алексеева, М. И. Корыстин, А. Г. Саблин, М. М. Зяблов // Сервис в России и за рубежом. - 2013. - № 5. - С. 38-47.

Публикации в других изданиях и материалы конференций

6. Алексеева, Т. В. О вторичном использовании побочных продуктов мукомольного производства на предприятиях пищевой промышленности [Текст]/ Т. В. Алексеева, Н. Н. Попова, М. И. Корыстин // Материалы XI Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием «Пищевые технологии» - Казань: КГТУ, 2010.-С. 7-10.

7. Алексеева, Т. В. Применение побочных продуктов мукомольного производства на предприятиях общественного питания [Текст]/ Т. В. Алексеева, И. В. Черемушкина, Е. В. Белокурова, М. И. Корыстин // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Общественное питание: инновационные технологии и сервис» - Новосибирск, 2011. - С.18-21.

8. Алексеева, Т. В. Применение нетрадиционных растительных компонентов в рецептурах холодных блюд [Текст]/ Т. В. Алексеева, Н. Н. Попова, М. И. Корыстин // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Региональный туризм-2010» - Уфа: БИФК, 2010.-С.8-11.

9. Родионова, Н. С. Кухня православных стран восточной Европы [Текст]/ Н. С. Родионова, Т. В. Алексеева, М. И. Корыстин // Материалы международной научно-практической конференции «Православные страны восточной Европы» - Воронеж: ВГТА, 2011. — С. 172-175.

10. Родионова, Н. С. Разработка рецептуры теста для сырников на основе новых источников белка [Текст]/ Н. С. Родионова, Т. В. Алексеева, М. И. Корыстин // Материалы 5 международной научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания» - Челябинск: ЮУрГУ, 2011.-С.181-183.

11. Родионова, Н. С. Применение зародышей пшеницы в рецептурах холодных блюд [Текст]/ Н. С. Родионова, Т. В. Алексеева, М. И. Корыстин // Материалы конференции SWorld «Современные направления теоретических и прикладных исследований '2011» - Одеса 2011.-С. 104-108.

12. Родионова, Н. С. Разработка стабилизирующей системы для хлопьев зародышей пшеницы на основе органических кислот [Текст]/ Н. С. Родионова, Т. В. Алексеева, М. И. Корыстин // Материалы XLIX отчетной научной конференции за 2010 «Создание технологической платформы в сфере пищевых и химических технологий» - Воронеж: ВГТА, 2011.-С. 25-26.

13. Алексеева, Т. В. Пшеничные зародыши в лечебно профилактическом питании [Текст]/ Т. В. Алексеева, Н. Н. Попова, М. И. Корыстин // Материалы Старейшего профессионального кулинарного журнала «Питание и общество» - Москва: 2010. - С. 15.

14. Rodionova N. The study of food and biological value of new combination products using bioactive plant materials [Текст] / N. Rodionova, A. BTrca, T. Alekseeva, M. Korystin, A. Rodionov // The scale of the global crisis - quality and performance: Proceedings of the 19-th International Conference. - Bucharest: Publishing House, 2012. - P. 121-125.

Подписано в печать 22.11.2013 г. Формат 60 х 84 1/16 Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 250 ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (ФГБОУВПО «ВГУИТ»)

Отдел полиграфии ФГБОУВПО «ВГУИТ» Адрес университета и отдела полиграфии: 394036, Воронеж, пр. Революции, 19

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

На правах рукописи

04201455573

КОРЫСТНЫ МИХАИЛ ИВАНОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ КОМБИНИРОВАННЫХ ТВОРОЖНО-РАСТИТЕЛЬНЫХ

ПРОДУКТОВ

Специальность: 05.18.04 Технология мясных, молочных, рыбных продуктов и

холодильных производств 05.18.07 Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных

веществ

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Родионова Н.С.

Воронеж - 2013

и

ОГЛАВЛЕНИЕ

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

ГЛАВА I. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ .................. 9

1.1. Роль оптимизационной комбинаторики в корреляции статуса продуктов сбалансированного состава на основе сырья различного происхождения.............................................. 9

1.2. Состояние и тенденции развития ассортимента обогащающих ингредиентов растительного происхождения .... 16

1.3. Состояние и тенденции развития технологий комбинированных продуктов сбалансированного состава на основе комбинирования молочного и растительного сырья ...... 20

1.4. Обоснование ингредиентов состава рецептур комбинированных творожно-растительных продуктов ........... 25

1.5. Технологии и способы стабилизации показателей качества пшеничных зародышей .................................................... 35

1.5.1. Факторы, влияющие на качество пшеничных зародышей

35

при хранении ...............................................................

1.5.2. Способы стабилизации зародышей пшеницы ............. 37

1.6. Характеристика аскорбиновой и янтарной кислот, как перспективных стабилизаторов показателей пшеничных зародышей при хранении ................................................ 41

ГЛАВА И. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ .................................................. 50

2.1. Объекты исследования .............................................. 50

2.2. Организация эксперимента ........................................ 50

2.3. Методы исследования ................................................ 51

ГЛАВА III. НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССА СТАБИЛИЗАЦИИ СВОЙСТВ ХЛОПЬЕВ ПШЕНИЧНЫХ ЗАРОДЫШЕЙ ..................................................................... 58

3.1. Исследование влияния янтарной кислоты на показатели качества ХПЗ процессе их хранения ................................... 60

3.2. Исследование влияния аскорбиновой кислоты на показатели качества ХПЗ и продуктов их переработки ............ 71

3.3. Влияние комбинаций янтарной и аскорбиновой кислот на показатели качества ХПЗ в процессе их хранения ................. 82

ГЛАВА IV. ИЗУЧЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ И ПОЛИКОМПОНЕНТНЫХ ПИЩЕВЫХ СИСТЕМ ........................................................... 103

4.1. Исследование процессов сорбции воды гидролизатом горохового белка в различных технологических схемах ....................103

4.2. Влияние температуры на степень набухания муки из горохового белка и муки из горохового волокна ........................................106

4.3. Исследование процесса набухания зародышей пшеницы ... 110

4.4. Исследование функционально-технологических свойств комбинированных творожно-растительных систем ..................................117

4.5. Исследование влияния рецептурного состава на реологические свойства комбинированных молочно-растительных систем ............................................................................................................121

ГЛАВА V. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ТВОРОЖНО-РАСТИТЕЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ НА ОСНОВЕ

КОМБИНИРОВАННЫХ ПИЩЕВЫХ СИСТЕМ ......................................................132

5.1. Разработка рецептур и технологий производства творожно-растительных продуктов ..................................................................................................132

5.2. Исследование потребительских свойств и показателей безопасности ..............................................................................................................................140

5.2.1. Органолептическая оценка готовых кулинарных изделий 140

5.2.2. Оценка биологической ценности и функциональных показателей готовых изделий ......................................................................................141

5.2.3. Исследование безопасности и микробиологических показателей новых продуктов ....................................................................................144

5.3. Оценка экономической эффективности ..................................................147

ВЫВОДЫ ......................................................................................................................................................154

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ....................................................................................156

ПРИЛОЖЕНИЕ ......................................................................................................................................175

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. На современном этапе отмечается интенсивное развитие рынка молочных продуктов в России. В первую очередь это происходит за счет расширения продуктовых линеек, появления новых видов и вкусов молочной продукции в сочетании с различным фруктовым, овощным, злаковым сырьем, тем самым обогащая ее дополнительными свойствами. В данном аспекте актуальной задачей является разработка технологий комбинированных молочно-растительных систем, характеризующихся высокими показателями пищевой и биологической ценности. В последние годы во многих странах мира ведутся исследования по созданию комбинированных продуктов на молочной основе с заданными составом и свойствами. При этом допускается частичная или полная замена молочной основы натуральными компонентами не молочного происхождения, к которым относят различные фрукты, ягоды, овощи, злаковые и крахмалосодержащие наполнители, пищевые растения, травы, растительное масло и др. Отмечается положительная динамика привлечения в молочную отрасль растительного сырья как источника белка. Один из наиболее перспективных источников растительного белка - бобовые культуры, но в следствие содержания в них антиаллиментарных веществ, перспективнее использование изолятов и гидролизато бобовых белков. Хлопья зародышей пшеницы - известны как ценная биологически активная добавка, содержащая эссенциальные жирные кислоты (линолевая, линоленовая), витамин Е (а и (3 токоферолы), а также фосфолипиды, в том числе лецитин, уникальный минеральный состав и витаминный комплекс, однако их широкое внедрение в производство ограниченно в следствии нестойкости перечисленных биологически активных соединений при хранении. В связи с чем актуальным является разработка способов стабилизации показателей качества ХПЗ и проектирование устойчивых при хранении комбинированных мол очно-растительных систем с введением их в рецептуры.

Весомый вклад в развитие теории и практики развитие технологии продуктов с применением сырья функционального назначения внесли ученые отечественных школ прикладной биотехнологии, биохимии и нутрициологии: Н. С. Родионова, А. С. Спесивцев, В. Н. Жалнин, Б. И. Пикус, А. В. Интересов, В. Н. Федосеева, H.H. Липатов (ст.), A.M. Бражников, О.В. Большаков, М.Н. Волгарев, A.M. Уголев, A.B. Гудков, В.Д. Харитонов, Ю.Я. Свириденко, Л.А. Остроумов, H.H. Липатов (мл.), В.И. Покровский, В.М. Позняковский, И.А, H.A. Тихомирова, Э.С. Гаврилова, В.А. Тутельян, И.С. Хамагаева, А.Г. Храмцов, А.М, Шалыгина, Л.А. Забодалова, А.А, Майоров, М.П. Щетинин, М.С. Уманский и другие.

Цель работы - Научное обоснование и совершенствование технологии творожно-растительных продуктов с улучшенными потребительскими свойствами на принципах пищевой комбинаторики и ресурсосбережения.

Для достижения поставленной цели были определены и решались следующие задачи:

- обосновать рецептурные решения творожно-растительных продуктов повышающие потребительские свойства, обеспечивающие рациональное использование сырьевых ресурсов животного и растительного происхождения;

- исследовать процессы стабилизации показателей качества хлопьев пшеничных зародышей, с применением органических кислот и разработать технологию увеличения их срока годности.

- исследовать влияние гидролизата горохового белка и хлопьев пшеничных зародышей на функционально-технологические, физико-химические и микроструктурные свойства комбинированных пищевых систем;

- исследовать влияние технологических режимов на процессы тепло- и массообмена при тепловой обработке изделий, обосновать ресурсосберегающие режимы тепловой и низкотемпературной обработки полуфабрикатов и готовых продуктов на основе творожно-растительных композиций;

- исследовать пищевую и биологическую ценность комбинированных систем на основе творога, гидролизата горохового белка, хлопьев пшеничных

зародышей и традиционных компонентов рецептур, сформировать информационную базу для прогнозирования и направленного формирования потребительских свойств включающие данные компоненты продуктов;

- разработать рецептуры и усовершенствовать технологию производства полуфабрикатов, в том числе высокой степени готовности, десертов на основе комбинирования творога, гидролизата горохового белка, хлопьев зародышей пшеницы с улучшенными потребительскими свойствами и увеличенным сроком хранения.

Научная новизна работы:

Выявлено стабилизирующее влияние органических кислот (янтарной и аскорбиновой) на изменение показателей качества при хранении хлопьев пшеничных зародышей, перекисного и кислотного чисел, общей обсемененность, влажности, угла естественного откоса, активной кислотности; определена их оптимальная концентрация 5-7 % к массе ХПЗ. Доказана возможность применения в качестве более эффективного стабилизатора, смеси органических кислот в соотношении аскорбиновой и янтарной 7:3 соответственно при концентрации стабилизирующей добавки 5 %, что обеспечивает повышение устойчивости зародышей при хранении в 2,5 раза.

Обоснован выбор компонентов животного и растительного происхождения, комплементарность химического состава которых при сохранении высокой биологической ценности пищевых систем, обогащает их витаминами Е, С, Н, группы В, эссенциальными жирными кислотами, макро- и микроэлементами, органическими кислотами парафармацевтического назначения.

Получены зависимости степени гидратации гидролизата горохового белка в различных технологических средах, диапазоне температур 293 - 333 К, обеспечивающие возможность направленного формирования заданных функционально-технологических свойств комбинированных творожно-растительных систем ВСС > 68,3; ВУС >60,0; ЖУС > 58,0.

Установлены закономерности влияния рецептурных соотношений творога, гидролизата горохового белка и хлопьев пшеничных зародышей в составе комбинированных творожно-растительных системах на структурно-механические свойства и процессы структурообразования продуктов.

Научно обоснованы решения в технологии творожно-растительных продуктов обогащенных витаминами Е, С, группы В, эссенциальными жирными кислотами, макро- микроэлементами, кислотами парафармацевтического назначения.

Практическая значимость

Разработана добавка на основе композиции органических кислот (аскорбиновой и янтарной), оказывающая стабилизирующее воздействие на показатели качества хлопьев пшеничных зародышей при хранении, определена оптимальная концентрация стабилизирующей добавки, к массе сырья (5-7 %)

Определены режимы хранения и сроки годности стабилизированных органическими кислотами хлопьев пшеничных зародышей: температура (+4...+6 °С), влажность (70-75 %) и время хранения до 8 недель.

Доказана возможность создания рецептурных композиций на основе творога, гидролизата горохового белка и хлопьев пшеничных зародышей, и определены концентрации растительных компонентов ГГБ 6 - 13 % и ХПЗ 5 - 7 % от массы творога, обеспечивающие высокие потребительские свойства, биологическую ценность и функциональность готовых изделий.

Разработаны технические решения в технологии полуфабрикатов, в том числе высокой степени готовности, на основе комбинирования творога, гидролизата горохового белка, хлопьев пшеничных зародышей.

Разработана процессная технологическая схема поточной линии, с конкретизацией ключевых этапов технологического процесса и комплектующих потоков, разработаны многолинейный, партионно-последовательный и двухлинейный переменно-поточный (комбинированный) графы технологической последовательности выполнения операций по выпуску продукции на поточной линии с целью выбора оптимального варианта организации производства.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Международных (Воронеж - 2011, 2012 гг., Челябинск 2011 г., Уфа - 2010 г., Новосибирск - 2011 г., Бухарест - 2012 г.) конференциях, конгрессах и симпозиумах. Результаты работы демонстрировались на Международной постоянно действующей выставке «Воронежский агропромышленный форум» в 2011 г. и были отмечены дипломом, «V Воронежский промышленный форум» и были отмечены дипломом.

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Роль оптимизационной комбинаторики в корреляции статуса продуктов сбалансированного состава на основе сырья различного происхождения

Актуальной проблемой настоящего времени является сохранение здоровья людей, питание которых напрямую связано с профилактикой и лечением многих заболеваний. Известно, что более 30 % населения страны имеет избыточный вес и около 10 млн. человек страдают сахарным диабетом, около 50 млн. нуждаются в диете антисклеротической направленности и примерно столько же в лечебно-профилактических продуктах при заболевании органов пищеварения [73]. Обеспечить необходимое количество питательных веществ в питании человека возможно при введении в его рацион продуктов с повышенным содержанием микронутриентов с целью удовлетворения физиологической потребности [103].

Современный рынок производства продуктов питания функционального назначения превышает 50 млрд. долл. США [54, 165]. В настоящее время данное направление является стратегическим для Японии, где производство функциональных продуктов оценивается 8-9 млрд. долл. в год. Лидером в производстве продуктов питания заданного химического состава, продуктов, содержащих пробиотики или БАД, является США, на их долю приходится 40 % от мирового производства функциональных продуктов.

Благодаря широкому применению инновационных разработок при производстве функциональных продуктов питания их часто отождествляют с novel food (новой пищей). Несмотря на свою уникальность, данные продукты имеют вид традиционной пищи и предназначены для питания всех групп населения, они содержат функциональные ингредиенты, оказывающие физиологически значимое благоприятное воздействие на организм здорового человека, и поэтому их относят к продуктам массового потребления [9, 63, 71, 109, 110, 133, 134, 147].

Функциональные продукты являются вспомогательными средствами на фоне приема лекарственных препаратов и терапевтических методов лечения при лечебном питании, а при полноценном и профилактическом питании они выступают в качестве дополнительного элемента к основному рациону [109].

Потребительские качества продуктов, обладающих функциональными свойствами, совместно с их пищевой ценностью образуют понятие «физиологического воздействия» [110, 111, 145], которое включает:

- физиологическое воздействие на состояние иммунной системы;

- благоприятное воздействие на состояние кишечной микрофлоры;

- позитивное воздействие на работу желудочно-кишечного тракта;

- положительное влияние на сердечно-сосудистую систему;

- антиоксидантную активность;

- позитивное воздействие на метаболизм различных субстратов (сохранение энергетического баланса, поддержание массы тела, уровень глюкозы, инсулина и триацилглицеринов в крови и др.) [60, 63,85, 94, 130].

В настоящее время ученые выделяют семь основных групп функциональных ингредиентов, которые эффективно используются при производстве продуктов питания с заданными свойствами: олигосахариды (как субстрат для полезных бактерий), бифидобактерии и лактобактерии, а также другие молочно-кислые микроорганизмы, антиоксиданты (такие как бета-каротин, аскорбиновая кислота, альфа-токоферол), жиры, содержащие полиненасыщенные жирные кислоты (растительные масла, рыбий жир, омега-3-6 жирные кислоты), минеральные вещества (такие как кальций, железо и др.), витамины (А, группа В, Д и т.д.), пищевые волокна [129, 130].

Учитывая технологическую специфику получения продуктов питания функциональной направленности, можно условно выделить четыре основных направления их производства [109, 110, 133, 157]:

1. элиминация, предусматривающая исключение из состава продукта какого-либо компонента, например, лактозы из продуктов, предназначенных для людей с непереносимостью молочного сахара;

2. обогащение продукта в случае нехватки какого-либо пищевого вещества;

3. замена одного изъятого компонента другим аналогичным и обладающим полезными свойствами;

4. дополнительное обогащенные традиционных продуктов функциональными ингредиентами с помощью различных технологических приемов.

При разработке технологии продуктов питания функционального назначения необходимо учитывать основные методологические