Введение к работе
Актуальность работы.
В Распоряжении Правительства РФ №1873-р от 25.10.2010г. «Основы государственной политики в области здорового питания населения на период до 2020 года» поставлена задача развивать «производство пищевых продуктов, обогащенных незаменимыми компонентами, продуктов функционального назначения, диетических (лечебных и профилактических) пищевых продуктов и биологически активных добавок к пище». Это обусловлено тем, что в настоящий период, более чем у трети населения, обнаруживается снижение иммунологической резистентности организма; наблюдаются случаи острых инфекционных заболеваний, в т.ч. заболеваний желудочно-кишечного тракта; отмечается появление синдрома хронической усталости и снижается работоспособность и др. Одним из путей оздоровления населения и поддержания его в активной форме является потребление продуктов питания профилактической направленности.
Теоретические и практические основы названных выше направлений представлены в научных трудах отечественных и зарубежных ученых: С.И. Артюховой, Н.Б. Гавриловой, М.В. Гернет, Л.В. Голубевой, Г.А. Донской, И.А. Евдокимова, А.И. Жаринова, Л.А. Забодаловой, З.С. Зобковой, Г.С. Комоловой, А.А. Кочетковой, Л.А. Оганесянц, О.Е. Овчинниковой, И.А. Рогова, С.А. Рябцевой, В.Ф. Семенихиной, Н.А. Тихомировой, И.В. Толокновой, В.Д. Харитонова, А.Г. Храмцова, В.П. Шидловской, Т.М. Эрвольдер, S.A. Gonzlez-Chveza, B. Lnnerdal, W.-S. Kim, K.-I. Shimazaki и других.
Расширение линейки новых продуктов с направленными функциональными свойствами, а также повышение эффективности действия существующих продуктов относится к одной из актуальных проблем современной пищевой биотехнологии. Однако существующие технологические приемы, используемые при производстве молочных продуктов, приводят к инактивации или значительному снижению исходного содержания биологически активных веществ в молочном сырье. В этой связи рациональное использование сырьевых ресурсов, более глубокая и полная их переработка, а также поиск новых подходов сохранения биологически активных веществ в готовой продукции являются приоритетными направлениями в науке и технологии.
Полагаем, что одним из направлений решения данной проблемы может быть применение в питании биологически активных компонентов, которые мягко воздействуют на организм и повышают его сопротивляемость к негативным факторам. К таким соединениям относят биологически активные белки молока, которые обладают целым рядом уникальных функций: противоинфекционной, иммуномодуляторной, противовоспалительной, антиоксидантной, регенеративной и другими. Пробиотические бактерии – естественные обитатели кишечника человека, - не только способствуют нормализации микрофлоры кишечника, но и выполняют в организме ряд других функций, влияющих на обмен веществ, укрепление иммунитета, улучшение общего самочувствия и др.
В этой связи актуальными представляются исследования в области более широкого использования пробиотических культур и биологически активных белков молока для получения продуктов профилактической направленности.
Цель настоящей работы – разработать биологически активную добавку, состоящую из природных GRAS (Generally recognized as safe) - компонентов, на основе изучения взаимодействия пробиотических культур, лизоцима и лактоферрина для обогащения молочной продукции.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
-
Теоретически и экспериментально обосновать состав биологически активной добавки.
-
Изучить действие разных доз лизоцима и лактоферрина на штаммы пробиотических бактерий.
-
Определить антагонистическую активность штаммов пробиотических бактерий различных таксонов совместно с модельной композицией лизоцима, лактоферрина в отношении патогенных и условно-патогенных тест-культур.
-
Разработать рецептуры и схему биотехнологии биологически активной добавки.
-
Обосновать сроки годности БАД на основании изучения показателей качества и безопасности.
-
Показать пути её применения в технологии ферментированных молочных продуктов и провести промышленную апробацию.
Научная новизна
Теоретически и экспериментально обоснован состав биологически активной добавки, включающей пробиотические культуры (Bifidobacterium adolescentis BGV-11 (ВКПМ Ас-1742), L.fermenum LFM-2 (ВКПМ В-10368), Lactobacillus rhamnosus LC-52GV (ВКПМ В-9475), Lactobacillus plantarum ГВИ-1 (ВКПМ-8556), Lactobacillus acidophilus ACT-41 (ВКПМ В-9644) или Lactobacillus acidophilus 887, Str.thermophilus СТ-95 (ВКПМ В-7646) и биологически активные вещества молока – лизоцим и лактоферрин.
Получены математические зависимости, адекватно описывающие интегральное поведение групп пробиотических штаммов как при их стимулировании, так и при ингибировании лизоцимом и лактоферрином. Определены рациональные концентрации лизоцима и лактоферрина для введения в состав биологически активной добавки, которые составляют 75,0±1,0 г на 1000,0 г БАД и 500,0±20,0 г на 1000,0 г БАД соответственно.
Выявлен синергетический эффект при совместном действии изученных штаммов пробиотических культур и установленных концентраций лизоцима и лактоферрина в отношении ингибирования роста условно-патогенных микроорганизмов E.coli O147 и Staph.aureus 209-P.
Выявлены зависимости изменения показателей качества и безопасности в условиях хранения и обоснован срок годности БАД.
Обоснованы методологические подходы использования разработанной БАД в технологии ферментированных молочных продуктов профилактической направленности.
Практическая значимость.
Разработаны рецептуры и технологическая схема получения БАД различного состава.
Разработаны технические условия ТУ 9222-00…-58693373-2011 и ТИ на напиток низколактозный из сыворотки с применением штамма термофильного молочнокислого стрептококка с высокой -галактозидазной активностью.
В условиях ОАО «Тульский молочный комбинат» проведена производственная проверка применения БАД при выработке низколактозного напитка из сыворотки, что подтверждено положительным актом.
Результаты исследований внедрены в учебный процесс: использованы в дисциплине «Биотехнологические процессы в производстве молока и молочных продуктов» - разработаны и опубликованы Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов направления 260200.68 Продукты питания животного происхождения.
Работа выполнялась в рамках Гранта Президента Российской Федерации по государственной поддержке ведущих научных школ Российской Федерации НШ-3245.01.4 «Разработка новых пищевых технологий с участием живых систем на основе нетрадиционных подходов к управлению их жизнедеятельности и обеспечению качественных показателей готовой продукции».
Апробация.
Результаты исследований обсуждены и получили одобрение на Международных научных конференциях: VII международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» (Москва, 2008), Международной научной конференции студентов и молодых ученых «Экологически безопасные ресурсосберегающие технологии и средства переработки сельскохозяйственного сырья и производства продуктов питания» (Москва, 2009), Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии и оборудование в молочной промышленности» (Воронеж, 2010), II Международной конференции Российского Химического общества имени Д.И. Менделеева «Инновационные химические технологии и биотехнологии материалов и продуктов» (Москва, 2010), VIII Международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» (Москва, 2010), VII Московском международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2011), Международной научно-технической конференции «Современные достижения биотехнологии» (Ставрополь, 2011), IX Международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» (Москва, 2011).
Результаты исследований были доложены на II Международной конференции Российского Химического общества имени Д.И. Менделеева «Инновационные химические технологии и биотехнологии материалов и продуктов», 2010, получен диплом II степени; IX Международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения», 2011, получена грамота.
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе 3 статьи в рецензируемых журналах по перечню ВАК, 1 методическое указание для студентов.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора литературы, объектов и методов исследования, экспериментальной части, содержащей 4 главы, выводов, библиографического списка, приложений. Основной текст работы изложен на 122 странице машинописного текста, содержит 41 таблицу и 38 рисунков. Библиография представлена 136 источниками, в том числе 70 зарубежных авторов, количество приложений – 9.
