Содержание к диссертации
Введение
1 Обоснование целесообразности и возможности создания молочно-белкового продукта 8
1.1 Полноценное питание и здоровье человека в современных условиях 8
1.2 Социально-экономические проблемы питания и здоровья населения 19
1.3 Технологические аспекты комбинированных молочных продуктов с использованием соевого белка 24'
1.4 Обоснование цели и задач исследования 42
2 Объекты и методы исследования 47
2.1 Организация проведения экспериментальных исследований .1...47
2.2 Объекты исследования 48
2.3 Методы исследования 49
3 Результаты исследований 52
3.1 Разработка технологии соевой белковой основы 52
3.1.1 Анализ существующих способов приготовления соевой белковой основы 52
3.1.2 Обоснование технологии приготовления соевой белковой основы и обоснование ее параметров 57
3.1.3 Исследование химического состава соевого и молочного сырья 61
3.2 Обоснование вида и дозы закваски для производства молочно-белкового продукта 70
3.3 Исследование влияния состава двухкомпонентнои смеси на развитие заквасочной микрофлоры и свойства сгустка 77
3.3.1 Влияние массовой доли сухих веществ и дозы соевой белковой основы на свойства полученных сгустков 77
3.4 Исследование закономерностей молочнокислого процесса в соево-молочной композиции 81
3.5 Обоснование структуры кисломолочных сгустков, изготовленных из смесей различного сырьевого состава 84
3.6 Обоснование оптимальных условий получения МБП с натуральными наполнителями 86
3.7 Исследование свойств молочно-белкового продукта с наполнителями 101
3.7.1 Определение показателей качества продуктов 101
3.7.2 Биологическая ценность молочно-белкового продукта различного ассортимента 104
3.7.3 Изучение качественных показателей МБП в процессе хранения 107
4 Экономическая эффективность 109
Выводы 111
Список литературы
- Социально-экономические проблемы питания и здоровья населения
- Технологические аспекты комбинированных молочных продуктов с использованием соевого белка
- Анализ существующих способов приготовления соевой белковой основы
- Исследование закономерностей молочнокислого процесса в соево-молочной композиции
Введение к работе
В соответствии с Концепцией государственной политики в области здорового питания населения РФ проблема его обеспечения полноценными продуктами является основополагающей. Правильное и полноценное питание является важным условием поддержания здоровья, работоспособности и активного долголетия человека. Ухудшение экологической обстановки во всем мире, связанное с техническим прогрессом, а также недостаток или избыток отдельных компонентов пищи, привели к появлению новых и увеличению числа известных болезней, связанных с неправильным питанием. Значительно увеличилось количество сердечно-сосудистых, онкологических, заболеваний желудочно-кишечного тракта предпосылки к которым накапливаются в течении всей жизни.
Все это доказывает необходимость улучшения структуры белкового питания населения России, направленной на ликвидацию дефицита белка и его качественной неполноценности. Решение этой проблемы за счет интенсификации сельскохозяйственного производства, и, прежде всего продукции животноводства, может рассматриваться, в качестве главного пути. Однако этот путь должен рассматриваться как длительный и трудоемкий, а также имеющий низкую эффективность процесса биотрансформации. Последнее подтверждается, например, фактом низкой конверсии кормового белка в белки продукции животноводства, колеблющейся от 5 % (говядина) до 23 % (птица) и 30 % (молоко).
В развитых странах мира вопросы здорового образа жизни, включающего и здоровое питание, обеспечивает нормальный рост, способствует профилактике заболеваний, повышение работоспособности и продлению нормальной жизни людей.
Обеспечение нормальной жизнедеятельности населения может осуществляться только при полном удовлетворении потребностей организма в
6 основных пищевых нутриентах. Поэтому, принимая во внимание относительно высокую потребность людей в незаменимых факторах питания, наряду с увеличением объема производства данных продуктов, важнейшей задачей является повышение их питательной и физиолого-биологической ценности. Это может быть достигнуто путем обогащения продуктов белком, полиненасыщенными жирными кислотами, природными источниками витаминов и минеральных веществ.
Большой популярностью в настоящее время пользуются биологически полноценные комбинированные продукты, отвечающие требованиям науки о питании. Такие продукты имеют сбалансированный состав за счет комбинирования сырья животного и растительного происхождения. Они сочетают потребительские свойства традиционных продуктов и позволяют организовать безотходное производство, рационально используя дорогостоящий молочный белок. Однако в нашей стране объем выпуска и ассортимент таких продуктов недостаточен [21, 22, 29, 37, 48].
Необходимость использования соевых белков в производстве комбинированных молочных продуктов связано не только с их сравнительно низкой стоимостью и высокой пищевой ценностью, близкой к белкам животного происхождения, но и с их высокими технологическими свойствами, что существенно облегчает и снижает затраты на их переработку.
В последнее время большое значение приобретает производство молочных продуктов пониженной энергетической ценности, в которых снижается содержание жира и используются интенсивные подсластители. Замена молочного жира растительным улучшает органолептические свойства таких продуктов и обогащает их полиненасыщенными жирными кислотами и жирорастворимыми витаминами. Получение продукции на основе нежирного молочного сырья позволяет комплексно использовать все составные части молока, что особенно важно в условиях дефицита сырья для предприятий пищевой промышленности.
В связи с выше изложенным, одним из ведущих направлений пище-
вой биотехнологии и диетологии является разработка и организация промышленного производства новых продуктов здорового питания, имеющих высокую пищевую и биологическую ценность, сбалансированных в соответствии с физиологической потребностью различных возрастных В основу работы положено предположение о том, что изыскание оптимального сочетания растительных и молочных компонентов, при их сквашивании молочно-кислыми бактериями, а также установление рациональных режимов их обработки позволит получить продукт повышенной биологической ценности, позволяющий частично восполнить дефицит белка и полиненасыщенных жирных кислот в питании людей различных возрастных групп.
Социально-экономические проблемы питания и здоровья населения
В последние годы во всем мире получило широкое признание развитие нового направления в пищевой промышленности - так называемое функциональное питание, под которым подразумевается использование таких продуктов естественного происхождения, которые при систематическом употреблении оказывают регулирующее действие на организм в целом или на его определенные системы и органы.
Производство продуктов функционального назначения является задачей для современной пищевой промышленности. В мировом масштабе идет постоянная работа по созданию новых продуктов функционального питания, обладающих как широким спектром питания, так и точечной направленностью на конкретный орган, биотоп, систему, заболевание.
Важнейшая национальная задача России - сохранение здоровья и продление жизни населения страны связана с обеспечением адекватного, биологически полноценного питания для всех возрастных и социальных групп граждан.
Важнейшим условием решения этой проблемы является создание технологической базы для производства продуктов специализированного назначения, не только удовлетворяющих физиологические потребности организма человека в пищевых веществах и энергии, но и выполняющих профилактические и лечебные функции. Большую роль в обеспечении здорового питания играет молочная промышленность [83].
Правильно построенный рацион должен включать все пищевые вещества (белки, жиры, углеводы, минеральные соли, витамины и др.) в определенном сбалансированном соотношении соответственно физиологическим потребностям в основных пищевых веществах и энергии (включая соотношение компонента животного и растительного происхождения в белках и жирах).
Если питание разнообразно, то есть содержит достаточное количество молока, молочных продуктов, мяса, рыбы, овощей, зелени, фруктов, то организм получает необходимое количество белка, жира, углеводов, минеральных солей и витаминов [86].
Кроме того, для нормального развития, сохранения высокой работоспособности большое значение имеет соблюдение правильного режима питания. Срывы в режиме, несоблюдение постоянных часов приема пиши, удлинение или укорочение интервалов между едой часто приводит к нарушению аппетита, а систематическая еда без аппетита вызывает расстройства работы пищеварительных органов. В этом случае не происходит достаточной выработки пищеварительных соков, пища переваривается слабо, долго задерживается в желудочно-кишечном тракте и раздражает слизистые оболочки желудка и кишечника. Все это способствует развитию ряда хронических заболеваний (гастрита, энтерита, колита) [43].
В силу сложившихся реалий возникла потребность в новой стратегии решения мировой продовольственной программы, базирующейся на использовании достижений современной биотехнологии, генной инженерии, высоких технологиях переработки растительного и животного сырья, теории адекватного питания, фармаконутрициологии.
Большой теоретический и практический вклад в развитие технологии продуктов функционального питания внесли ученые отечественных школ прикладной биотехнологии, биохимии и нутрициологии: A.M. Бражников, О.В. Большаков, К.К. Горбатова, Н.К. Журавская, Н.Н. Липатов, И.А. Бадаева, И.А. Рогов, Е.И. Титов, Э.С. Токаев, В.Д. Харитонов, A.M. Шалыги-на, A.M. Угалев, М.Н. Волгарев, В.И. Покровский, В.А. Тутельян и др.
По мнению отечественных ученых проблема нарушения общего го-меостаза населения России с одной стороны связана с экологическим прессингом, а с другой - с дефицитом в рационе питания биологически активных компонентов, растительных тканей, витаминов, насыщенных жирных кислот, минеральных веществ на фоне неуклонного сокращения традиционных продуктов питания (по многим показателям не обеспечивается даже половина физиологических норм рациона). Улучшение структуры питания населения является необходимым условием для сохранения здорового образа жизни и ее продления.
Социальная составляющая данной проблемы — физическая, биологическая и интеллектуальная деградация населения.
Ключевыми аспектами в решении настоящей проблемы являются научно обоснованный поиск и подбор перспективных источников сырья с высокими санитарно-гигиеническими и медико-биологическими показателями, направленными лечебными свойствами, а также применение современных биотехнологических приемов, позволяющих существенным образом влиять не только на органолептические и физико-химические показатели сырья и готовой продукции, повышая их пищевую и биологическую ценность, но и придавать им направленные лечебно-профилактические свойства.
Технологические аспекты комбинированных молочных продуктов с использованием соевого белка
Производимое из сои фитомолоко представляет собой напиток по свойствам, структуре и составу сходный с коровьим молоком и заменяющий его в любых блюдах. Фитойогурт — диетический продукт, изготовляемый из фитомолока с помощью специальной закваски, нормализует микрофлору кишечника. Гордость фирмы - фитомайонез, не имеющий аналогов среди многочисленных видов существующих майонезов. Этот диетический продукт с нежным традиционным вкусом типа «Провансаль» делают из фитомолока, соевого масла, горчицы и уксуса, он не содержит животных компонентов (яиц и молока) [42].
В Санкт-Петербургской государственной академии холода проводились исследования по разработке технологии продуктов с наполнителями типа йогурта, имеющих пониженную энергетическую ценность и сбалансированный аминокислотный, витаминный, минеральный состав. Экспериментальные образцы изготовляли из обезжиренного молока с внесением 2,5% дезодорированного рафинированного растительного масла. В качестве подсластителя применяли «Мегасвит». Цель этой модификации — снизить калорийность и обогатить продукт жирорастворимыми витаминами и полиненасыщенными жирными кислотами. В качестве белковых добавок использовали сухое обезжиренное молоко и соевый белковый концентрат (Соямин-70). Для регулирования консистенции продукта применяли стабилизационные системы типа RABB и «Гринстед». В качестве наполнителя использовали гомогенизированное пюре красной свеклы и его комбинации с плодово-ягодными пюре. В результате исследований установлены оптимальные с точки зрения органолептических и реологических показателей составы рецептур [71].
В Санкт-Петербургском государственном университете низкотемпературных и пищевых технологий выполнены работы по разработке рецептур и технологии мягких сыров без созревания с использованием продуктов переработки сои, а также разработаны комбинированные диетические напитки [54].
В Тихоокеанском научно-исследовательском рыбохозяйственном центре разработаны комбинированные продукты на основе рыбы, коровьего и соевого молока. Для получения кисломолочных комбинированных продуктов была использована непромытая мышечная ткань минтая, терпуга и горбуши, молоко, соевые бобы, казеинат натрия. В качестве закваски применяли культуры молочнокислых бактерий Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris, Streptococcus sub. sp. diacetilactis, Lactobacillus acidophilus. Полученные продукты имеют высокие питательные свойства, содержат 8-11% белка, 2 - 4% жира, имеют однородную гелеобразную структуру, приятный кисломолочный вкус и могут быть рекомендованы в качестве лечебно-профилактического питания [19].
Низкокалорийные молочные продукты уже на протяжении ряда лет пользуются устойчивым спросом у зарубежных потребителей. Это обусловлено стремлением последних к здоровой пище с пониженной энергетической ценностью за счет пониженного содержания жира и сахара, в ряде случаев с пониженным содержанием холестерина и соли. В настоящее время возникла необходимость расширения ассортимента молочной продукции пониженной жирности и в нашей стране. Удельный вес такой продукций в ассортименте предприятий отрасли составляет 7%, что значительно уступает средним показателям большинства европейских стран и США (25-50%) [47]. Традиционные и новые продукты предлагает ООО «МПС-Соя». Сре ди них: йогурт, икра овощная, майонез, десерт, мягкое масло, тофу, смета на. Овощную икру приготовляют из высокобелкового растительного сырья с добавлением лука, моркови, томатной пасты, растительного масла, спе ций. Она имеет мягкую пастообразную консистенцию, ярко выраженный вкус цвет и запах кабачковой икры.
Они же вырабатывают десерт из соевого молока, а также из высоко очищенного растительного масла с последующей гомогенизацией и пастеризацией. В состав продукта входят сахар, какао-порошок, кофе, сливочные или фруктово-ягодные ароматизаторы. По виду, вкусу и консистенции он напоминает сгущенное молоко с запахом, соответствующим ароматизатору или наполнителю.
Оригинальный диетический продукт - соевое мягкое масло, создан ное на основе «растительных сливок» и рафинированных дезодорирован ных масел выпускается четырех видов («Деликатесное», «Легкое», «Фрук ri товое», «Шоколадное») в зависимости от содержания жиров и вкусовых наполнителей. Это масло отличается от традиционного более нежной консистенцией, меньшей калорийностью, содержит витамины групп А, В, Е, легкоусвояемые белки, ненасыщенные жирные кислоты и при этом не имеет животных составляющих. Из соевого молока, путем осаждения из него белка, с последующим прессованием делают тофу. Он имеет консистенцию мягкого сыра, почти без запаха, нежный на вкус. На основе нейтрального тофу приготовляют тофу с наполнителями из пряных растений (кориандр, тмин, перец), зеле U) ни, морской капусты, а также пасты из тофу: «Закусочная», «Пикантная», «Грибная», «Креветочная», «Витаминная».
Анализ существующих способов приготовления соевой белковой основы
В настоящее время четко обозначилась тенденция на использование в продуктах питания растительных белков и жиров, как наиболее полно удовлетворяющих потребности в них человека. Наиболее целесообразным для условий Амурской области является производство новых продуктов на основе соевого белка. Растительные компоненты дешевле, чем животные и обладают рядом полезных свойств (не содержат холестерина, лактозы, способствуют профилактике атеросклероза, рака, сахарного диабета и ряда других заболеваний, выведению из организма ионов тяжелых металлов и радионуклидов). Сырьем для производства продуктов на основе соевого белка являются семена сои.
Существует множество способов получения соевого «молока» из этого сырья (Харьковский, Китайский, Тайваньский, Иллинойса и ряд других). Способы получения соевого «молока» различаются температурными режимами и некоторыми технологическими операциями. Но их общим недостатком является ярко выраженный соевый запах, интенсивность которого зависит от способа приготовления соевого «молока». Целью наших исследований является снижение соевого запаха и привкуса, а также увеличение выхода белковых фракций в экстрагент.
Одним из простейших способов превращения соевых семян в высокобелковый пищевой продукт является экстракция или размол бобов в воде. Получаемый напиток, известный как соевое молоко, вот уже много столетий является на Востоке одним из основных продуктов потребления. Традиционно этот напиток готовится путем замачивания соевых бобов, размола их в воде, проваривания этой суспензии и отфильтровывания осадка. Однако такой напиток имеет явно выраженный соевый запах, который называют запахом краски, и который неприемлем для большинства потребителей неазиатского происхождения.
Примером традиционной технологии получения соевого «молока» является производство напитка «Витамилк» фирмой «Грин Спот» в Таиланде. В ходе непрерывного производственного процесса с использованием довольно сложного оборудования достигается производительность 300 бутылок стерилизованного соевого «молока» в минуту. Обрушенную сою гидратируют и размалывают при комнатной температуре. Поскольку в процессе разрушения клеточной структуры липоксигеназа сохраняет свою активность, соевое «молоко» имеет сильный соевый запах, неприемлемый для западных потребителей. Хотя сепарация твердых частиц производится на нескольких этапах данного процесса — обрушивания, центрифугирования суспензии, фильтрации конечной смеси - все же в бутылках образуется осадок из твердых частиц или вязкой, массы. К тому же сепарация осадка и фильтрация продукта приводят к значительным потерям белка.
В ходе переработки сои по «технологии кипящей воды» разработанной исследователями Корнельского университета, замоченная цельная соя размалывается в достаточном количестве кипящей воды, чтобы поддерживать температуру свыше 180F (82С). При выполнении этого условия не отмечено образования каких-либо летучих соединении, производимых ли-поксигеназой, а конечный продукт имеет более нейтральный вкус, чем при обычной водной экстракции. Однако же и в этом случае конечный продукт не полностью свободен от нежелательного запаха. Данный процесс имеет несколько технологических недостатков, включая проблему опасности при работе с кипящей водой. Кроме того, требуется тщательный контроль над ходом процесса, чтобы поддерживать температуру не ниже 180F (82С). Размольное устройство должно быть заранее прогрето и должно поддерживаться постоянное соотношение количества сои и кипящей воды. Как и в другом процессе экстракции, имеются значительные потери белка на стадии фильтрации. На экспериментальной установке выход белка в экстракт несколько превышает 80% [88].
Халек и др. (1970) описали процесс водной экстракции сои, подобный традиционной восточной технологии, но с использованием щелочного замачивания и размола в воде при 70С. Они утверждают, что замачивание сои в 0,4 М растворе карбоната натрия приводит к значительному снижению уровня бобового запаха соевого молока. Использование 0,2 М раствора едкого натра также улучшает запах продукта, но в меньшей степени, чем карбонат натрия [87].
Исследование закономерностей молочнокислого процесса в соево-молочной композиции
При разработке биотехнологий и МБП важно определить показатели качества пищевых продуктов и получить готовый продукт с заранее заданными свойствами. Для этого требуется изучение структурно-механических свойств кисломолочных продуктов.
Кроме того, на структуру сгустков большое влияние оказывает состав многокомпонентных смесей. Поэтому, при разработке биотехнологии МБП, изучали влияние состава смеси на реологические показатели сгустков и готового продукта.
Структурно-механические свойства сгустков определяются характером связей, возникающих между белковыми частицами при формировании структуры. Связи могут быть обратимыми и необратимыми. Обратимые (тиксотропнообратимые) связи восстанавливаются после нарушения структуры сгустка. Они обусловливают явление тиксотропии — способность структур после их разрушения в результате какого-нибудь механического воздействия самопроизвольно восстанавливаться во времени. Необратимые (необратимо разрушающиеся) связи не обладают свойством восстанавливаться после механического воздействия.
С увеличением соевого белка в смеси увеличивается площадь петли гистерезиса, что говорит об уменьшении структурно-обратимых связей и менее выраженных тиксотропных свойствах сгустков с повышенным содержанием растительного белка. Однако при концентрации белка 50% тиксотропные свойства изменялись в меньшей степени, что оказалось приемлемым для получения продукта хорошего качества.
Таким образом, из этой главы следует, что образцы с повышенным содержанием соевой белковой основы образуют прочную пространственную структуру, которая необратимо разрушается при механическом воздействии. Получение сгустков с удовлетворительными структурно-механическими свойствами возможно при обогащении молока соевым белком до 50%. Результаты данного исследования следует учитывать при организации производства продуктов смешанного сырьевого состава.
На графике (рис. 3.10) представлена зависимость, отражающие изменение вязкости МБП с различным количеством стабилизатора (желатина) при последовательном увеличении и уменьшении скорости сдвига.
Рис. ЗЛО. Зависимости скорости сдвига МБП с разным содержанием соевой белковой основы от напряжения сдвига Взаимное положение кривых течения показывает, что внесение стабилизатора повышает вязкость готового продукта. В свою очередь, эффективная вязкость возрастает с увеличением дозы стабилизатора. С увеличением дозы стабилизатора площадь, ограниченная кривыми уменьшается, что говорит об улучшении тиксотропных свойств структуры.
Органолептические свойства молока его хранение и транспортирование обуславливают вкус и консистенцию готового продукта, предопределяют тип применяемых добавок, технологию изготовления и, следовательно, наименование пасты. Исходя из этого, можно заключить, что включение в состав молочного сырья соевой белковой основы, фруктового наполнителя, ацидофильной палочки, а так же его кислотность и продолжительность сквашивания будут существенно влиять на пищевую ценность готовой пасты.
Выбор методов органолептических исследований определяется поставленной целью, поэтому для обнаружения различий в образцах использовали метод парных сравнений с указанием величины наблюдаемой разницы.
Следует отметить, что система предпочтительной оценки построена полностью на логическом заключении в зависимости от дегустатора и не предусматривает количественного выражения качества продукта через единицу, балл. Бальная система точная и более однозначная, т.к. позволяет заменить многообразие в описании ощущений цифровым индексом.
Для определения качества МБП использовали пятибалльную шкалу оценки. При разработке шкалы использованы основные положения орга-нолептической оценки молока и молочных продуктов, предложенные В.И. Шидловской [96]. Для более четкой различимости баллов составлено словесное описание каждой градации: 5 баллов — отличное качество, 4 балла — хорошее, 3 балла - удовлетворительное, 2 балла — неудовлетворительное, 1 балл — плохое.
