Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Аналитический обзор литературных данных по вопросу «Современные направления и перспективы производства ферментированных продуктов с использованием белково-углеводного сырья». 7
1.1 Характеристика белково-углеводного сырья и его комплексное применение в технологии ферментированных продуктов 7
1.2 Ингредиенты, используемые в технологии ферментированных продуктов на основе белково-углеводного сырья. Их характеристика 15
1.3 Виды микрофлоры, формирующие пробиотические свойства ферментированных продуктов 21
1.4 Методы защиты клеток пробиотических микроорганизмов 28
1.5 Заключение по главе 1. Цель и задачи исследований 37
Глава 2 Методология проведения исследований 39
2.1 Постановка экспериментальных исследований 39
2.2 Объекты и методы исследований 40
2.2.1 Физико-химические методы и органолептические показатели ...42
2.2.2 Биохимические методы исследования 43
2.2.3 Микробиологические методы исследования 45
2.2.4 Реологические методы 46
2.2.5 Методы математического анализа 47
Глава 3 Экспериментальные исследования процесса иммобилизации 48
3.1 Проведение аргументированного скрининга ассоциации пробиотических микроорганизмов 48
3.2 Исследование и выбор метода защиты ассоциации пробиотических микроорганизмов 58
3.3 Изучение качественных показателей мембран в процессе хранения и определения способа продления срока их годности 68
3.4 Разработка технологии получения мембран и нормативной документации для их использования 73
Глава 4 Разработка технологии ферментированного продукта с использованием белково-углеводного сырья 77
4.1 Формирование требований к ферментированному продукту 77
4.2 Исследование процесса ферментации пахты пробиотическими культурами микроорганизмов в иммобилизованном виде 79
4.3 Подбор функционального ингредиента (пребиотика) для производства биопродукта на основе пахты продукта 84
4.4 Выбор растительных компонентов и изучение их влияния на физико-химические и органолептические показатели продукта 90
4.5 Математическое моделирование экспериментальных данных по качественному и количественному выбору растительных компонентов..95
4.6 Проектирование рецептуры биопродукта 104
4.7 Экспериментальное определение срока годности биопродукта 106
4.8 Определение пищевой, биологической и энергетической ценности биопродукта 111
Глава 5 Практическая реализация результатов исследований 116
5.1 Разработка технологии и технической документации для производства биопродукта 116
5.2 Расчет экономических показателей биопродукта 121
Основные результаты и выводы 123
Список использованных источников 125
Приложения 140
- Ингредиенты, используемые в технологии ферментированных продуктов на основе белково-углеводного сырья. Их характеристика
- Физико-химические методы и органолептические показатели
- Исследование и выбор метода защиты ассоциации пробиотических микроорганизмов
- Исследование процесса ферментации пахты пробиотическими культурами микроорганизмов в иммобилизованном виде
Введение к работе
Актуальность работы. Важным и необходимым условием для сохранения жизни, здоровья и работоспособности населения страны является полноценное и здоровое питание, в организации которого превалирующее место в основной группе жизненеобходимых продуктов занимают молоко и молочные продукты.
Вследствие чего, во внимании ведущих учёных и специалистов России постоянно находятся вопросы развития технологий в молочной промышленности. Международная молочная федерация (IDF) также характеризует молочную промышлешюсть, как наиболее динамичный сектор сельского хозяйства, направлишыи на генерацию инноваций и их практическое использование.
Перспективной областью инноваций является разработка технологий продуктов функционального питания с использованием белково-углеводного сырья, пробиотиков и пребио-тиков, стимулирующих рост и жизнедеятельность собственной (индигенной) защитной микрофлоры человека.
Теоретические практические аспекты технологии производства продуктов функционального питания изложены в научных трудах отечественных и зарубежных ученых: А.Г. Храмцова, В.Д. Харитонова, Н.Н. Липатова, П.Ф. Крашенинина, И.А. Евдокимова, Л.А. Остроумова, Ю.Я. Свириденко, И.С. Хамагаевой, В.И. Ганиной, Н.И. Дунченко, Б.Н. Шсндерова, З.С. Зобковой, Н.А. Тихомировой, Л.В. Голубевой, Л.А. Забодаловой, Г.Б. Гаврилова, Н.Б. Гавриловой, М.С. Уманского, А.А. Майорова, И.А. Смирновой, А.Ю. Просекова, М.Б. Данилова, Л. В. Терещук, Л.М. Захаровой, М.П. Щетинина, И.В. Буяновой, О.В. Буянова, Н. D. Lillu, R. Stilwell, R. Fuller, G. Gibson и др.
Работа выполнялась в рамках госзаказа Минсельхоза РФ по реализации Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяиствеїтои продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 гг. (№ 01.2.00609542), а также в соответствии с зарегистрированной НИР «Разработка теоретических основ создания новой технологии и техники для производства безопасных продуктов питания с функциональными свойствами» (№ 01.2.006 09463).
Цель и задачи исследований. Целью данной научной работы является исследование и разработка технологии биопродукта на основе белково-углеводного молочного сырья, обогащенного пробиотиками, иммобилизованными в гель биополимеров, функциональными ингредиентами (пребиотиками) и растительными компонентами, регулирующими его органо-лептические показатели.
Для реализации поставленной цели в работе решались следующие задачи исследований:
- провести аргументированный скрининг ассоциации пробиотических микроорга
низмов (пробиотиков);
- исследовать процесс иммобилизации пробиотических культур (пробиотиков) в гель
биополимеров;
- изучить качество иммобилизованных пробиотиков в виде пленок (мембран) и уста-
новить способ пролонгирования срока их годности;
- разработать технологию получения иммобилизованных пробиотиков в виде мем-
бран и нормативную документацию для их практического применения;
- исследовать процесс ферментации (сквашивание) пахты иммобилизованными про-
биотическими микроорганизмами (пробиотиками),
подобрать функциональный ингредиент в виде фосфолипидов, установить его количество.
определить приоритетные растительные компоненты, изучить их влияние на орга-
нолептические и физико-химические показатели продукта. На основе математического моделирования, полученных в ходе исследования экспериментальных данных,
оптимизировать оптимальное количество компонентов, установить базовую рецептуру продукта.
- изучить процесс хранения нового биопродукта и установить срок его годности. Оп-
ределить биологическу, пищевую, энергетическую ценность нового продукта;
- разработать технологию и техническую документацию для его производства, про-
вести промышленную апробацию. Установить экономические показатели его производства.
Научная новизна работы. Впервые исследован процесс иммобилизации ассоциации пробиотических микроорганизмов, подобранных на основании аргументированного скрининга, в гель биополимеров методом наслаивания. Доказано, что эффективным носителем (подложкой) для иммобилизации ассоциации пробиотических микроорганизмов является раствор биополимеров пектина и желатина, взятых в соотношении 2:1. Изучены качественные показатели пленок (мембран), полученных при иммобилизации. В качестве пролонгирования срока годности использована сублимационная сушка. Установлено, что общее количество жизнеспособных клеток пробиотических микроорганизмов в процессе хранения мембран не снижается и составляет 1,1-1010 КОЕ/см3.
Изучен процесс ферментации пахты ассоциацией пробиотических микроорганизмов в иммобилизованном виде и определены его параметры. Подобран функциональный ингредиент - меланж, который обогащает биопродукт фосфолипидами (лецитином). Изучено пре-биотическое влияние фосфолипидной добавки и определен коэффициент стимуляции роста пробиотических микроорганизмов. На основании математического анализа экспериментальных данных получены регрессионные уравнения и 3d модели, позволяющие оптимизировать вид и количество растительного компонента. Проведена оптимизация базовой рецептуры продукта.
Изучен процесс хранения биопродукта. Установлен срок его годности. Определена биологическая, пищевая и энергетическая ценность нового биопродукта.
Практическая ценность работы. В результате проведения экспериментальных исследований разработаны технология бактериального концентрата иммобилизованных культур пробиотических микроорганизмов СТО 97887659-002-2010 и технология биопродукта (СТО 49527279-001-2008).
Новизна технического решения отражена в патентах на изобретение «Способ производства десертного продукта» № 2368144 и «Способ получения ферментированного продукта из пахты» № 2380912. Технология нового продукта прошла промышленную апробацию на молочном предприятии 000 «Манрос М» филиал ОАО «Вимм- Билль -Данн» (г. Омск).
Апробация работы. Основные положения работы изложены в докладах международного сборника «Молочная отрасль Сибири» (Омск, 2007); международной научно-практической дистанционной конференции «Современные наукоемкие технологии переработки сырья и производства продуктов питания: состояние, проблемы и перспективы развития» (Омск, 2008); в сборнике научных трудов с международным участием «Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока» (Барнаул, 2008); международной научно-практической конференции «Пища. Экология. Качество.» (Новосибирск, 2008); VI специализированном конгрессе - Молочная промышленность Сибири (Барнаул, 2008); 11 Международной практической конференции «Технология и продукты здорового питания» (Саратов, 2008); научно-техническом форуме «Реализация Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, инновации, проблемы, перспективы» (Омск, 2009); международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения» (Ульяновск, 2009); международной научно-практической конференции «Инновационные технологии и оборудование для пищевой промышленности» (Воронеж, 2009); в сборнике научных трудов с международным участием «Актуальные проблемы техники и
технологии переработки молока» (Барнаул, 2009); III международной научно-практической конференции «Технология и продукты здорового питания» (Саратов, 2009); международной научно-практической конференции «Социально-экономические и правовые проблемы развития информационного общества» (Омск, 2009); международном научно-практическом семинаре «Современные технологии продуктов питания: теория и практика производства» (Омск, 2010).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 16 печатных работ, в том числе одна в журнале, рекомендованном ВАК «Молочная промышленность».
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, литературного обзора, методологии проведения исследований, экспериментальной части, в которой приведены результаты исследований и их анализ, выводов, списка использованных источников и приложений. Диссертация изложена на 125 листах, содержит 65 таблиц, 32 рисунков и 14 приложений. Список использованных источников включает 160 наименований.
Экспериментальные исследования проводились в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 1. При составлении схемы использовали следующие условные обозначения: 1 - кислотность титруемая и активная, 2 - массовая доля сухих веществ, 3 - массовая доля углеводов, 4 - количество минеральных веществ, 5 - количество витаминов, 6 - количество би-фидобактерий, 7 - количество ацидофильной палочки, 8 - общее количество молочнокислых микроорганизмов, 9 - органолептические показатели, 10 - динамическая вязкость, 11- количество аминокислот, 12 - количество жирных кислот, 13 - влагоудерживающая способность, 14 - энергетическая ценность, 15 - устойчивость к антибиотикам, 16 - активность воды, 17 - перевариваемость белков пищеварительными ферментами «in vitro», 18 - температура, 19 - время, 20 - антагонистическая активность.
На первом, теоретическом этапе исследований, изучена техшгческая и патеїггная литература, проведен анализ существующих технологий ферментироваїшого продукта на основе белково-углеводного молочного сырья. Определены требования к новому продукту, в соответствии с техническим регламентом на молоко и молочную продукцию, сформулированы научные задачи
На втором, экспериментально - аналитическом этапе, был проведен аргументированный скрининг состава биопродукта и подобрана ассоциация пробиотических микроорганизмов.
Исследован процесс иммобилизации ассоциации пробиотических микроорганизмов в гель желатина и пектина. Изучены качественные показатели полученных мембран, разработан способ их получения, а также технология бактериального концентрата на их основе. Исследован процесс ферментации пахты ассоциацией пробиотических микроорганизмов, определены его технологические параметры. Обоснован выбор функционального ингредиента. С помощью математического моделирования оптимизирован вид и количество растительного компонента Установлен срок годности нового продукта, его пищевая, биологическая и энергетическая ценность.
На завершающем практическом этапе, на основании результатов теоретических и экспериментальных исследований, разработана технология, техническая документация, рассчитаны экономические показатели и проведена промышленная апробация продукта, на молочном предприятии ООО «Макрос- М» филиал ОАО «Вимм-Билль-Данн» (г. Омск). Экспериментальные исследования проводились в трех - пятикратных повторностях по общепринятым, стандартным методам исследований физико-химических и микробиологических показателей сырья и готовой продукции.
Антагонистическую активность к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам исследуемой ассоциации пробиотических микроорганизмов определяли методом
Этапы исследования
Исследуемые показатели, используемые методы
Изучение научно-технической
литературы по вопросу «Современные
направления и перспективы производства
ферментированных продуктов с использованием
белково-углеводчого сырья»
Постановка цели и научных задач исследования
Аргументированный скрининг ассоциации пробиотических микроорганизмов
Микробиологические показатели, время ферментации, влагоудерживающая способность сгустка 1,6,7,8,13,15,20
Исследование процесса иммобилизации
пробиотических микроорганизмов
в гель биополимеров
Химические, микробиологические и
органолептические показатели
Изучение качества иммобилизованных
пробиотиков в виде пленок (мембран) и
установление способа пролонгирования
срока их годности
Химические, микробиологические и
органолептические показатели
Практическая реализация результатов исследования
Технология и техническая документация на бактериальный концентрат иммобилизованных культур пробиотических микроорганизмов
Исследование процесса ферментации пахты
иммобилизованными пробиотическими
микроорганизмами
Химические, микробиологические и
органолептические показатели, время
ферментации, влагоудерживающая
способность сгустка
Выбор функционального ингредиента, определение его количества
Химические, микробиологические и
органолептические показатели
Подбор растительных компонентов. Математическое моделирование экспериментальных данных и оптимизация их количества
Химические, микробиологические и
органолептические показатели
Изучение процесса хранения
биопродукта. Определение срока его
годности, биологическая, пищевая,
энергетическая ценность
Химические, микробиологические, органолептические и реологические показатели, аминокислотный состав,
минеральные вещества, витамины 1,2,4,5,6,7,8,9,10,11,12,15,17
Практическая реализация результатов исследования.
Технология и техническая документация на биопродукт. Экономические показатели
Рис. 1 Схема проведения экспериментальных исследований
последовательных разведений и развивающихся смешанных популяций в сравнении с ростом тест-культур в жидкой питательной среде, с последующим высевом на плотную питательную среду. Резистентность к антибиотикам определяли по методу серийных разведений в жидкой питательной среде.
Аминокислотный, витаминный и минеральный состав биопродукта определяли с использованием системы капиллярного электрофореза «Капель 105». Динамическую вязкость определяли на вискозиметре Гепплера, количество белка на анализаторе общего белка/белка rapid N cube. Статистическую обработку полученных экспериментальных данных проводили с использованием регрессионного анализа в программах MathCard и Microsoft Exel.
Аргументированный скрининг ассоциации пробиотических микроорганизмов (пробиотиков)
При разработке технологии биологических продуктов (по техническому регламенту -биопродукта) заквасочная микрофлора должна содержать живые пробиотические микроорганизмы (пробиотики).
В качестве стартовых культур были выбраны следующие микроорганизмы: Lactoba-cilus acidophilus, штамм La-5 (далее L. acidophilus), Bifidobacterium lactis штамм BB-12 (далее В. lactis), Streptococcus salivarius subsp. thermophilus (далее S. thermophilus). Данные культуры обладают пробиотическими, иммуностимулирующими, выраженными антагонистическими свойствами, антибиотикорезистентностью и высоким уровнем жизнеспособности пробиотических микроорганизмов при производстве продуктов в промышленных условиях и в период их хранения.
Продолжительность ферментации, ч
Опыт 1-L.acidophilus:B. Lactis:S. thermophilus (1 П Опыт 2-L.acidophilus:B. Lactis.S. thermophilus (1 Q 0nbiT3-L.acidophilus:B. Lactis:S. thermophilus (1
OnbiT4-L.acidophilus:B. Lactis.S. thermophilus (1 E2 Опыт 5-L.acidophilus:B. LactisiS. thermophilus (1
OnbtT6-L.acidophtlus:B. Lactis:S. thermophilus (1
Для выбора рационального соотношения пробиотических микроорганизмов в ассоциации изучался процесс ферментации, а также определялись химические, микробиологические и органолептические показатели опытных продуктов при варьировании соотношения выбранных для исследования культур. Все исследуемые ассоциации пробиотических микроорганизмов проявили себя активными кислотообразовате-лями (рис 2).
Рис 2 Активность кислотообразования ассоциации пробиотических микроорганизмов
Совокупность полученных данных свидетельствует о том, что в дальнейших исследованиях целесообразно использовать соотношение
культур L. acidophilus : В. lactis : S. thermophilus в количестве как 1:1:1, для получения продукта с хорошими органолептическими показателями, приемлемым составом микрофлоры.
Исследование процесса иммобилизации ассоциации пробиотических микроорганизмов, в качестве метода их защиты
Одним из способов получения высокоактивных и устойчивых в агрессивных условиях
Клеток МИКрООргаНИЗМОВ ЯВЛЯеТСЯ ИММОбиЛИЗаЦИЯ, Т.е. заключение КЛеТОК В ГИдрОКОЛЛОИД-
ные мембраны, обеспечивающие их защиту, доступ питательньіх веществ и отвод продуїсгов жизнедеятельности микроорганизмов во внешнюю среду.
Важным фактором процесса иммобилизации является выбор биополимера (носителя). Включение живых клеток в гели биополимеров требует мягких условий иммобилизации. Носитель при этом должен представлять систему открытых пор с хорошими условиями для газообмена. Биополимеры обладают уникальными способностями загущения, студнеоб-разования, влагоудержания и стабилизации структурно-сложных систем. Для исследования в качестве носителя выбраны биополимеры натурального происхождения желатин и цитрусовый пектин марки SLENDID type 200.
Иммобилизацию проводили методом наслаивания. Все исследования проводились в стерильных условиях специального бокса, в котором была смонтирована и установлена пилотная установка. Активизированную ассоциацию пробиотических культур соединяли с раствором биополимеров при температуре (35±1) С и постоянном перемешивании, в течение 15-20 мин, полученную массу дозировали слоями в стерильные формочки, которые выдерживали в течение 15-20 мин в стерильных условиях специального бокса для получении пленок (мембран). После чего формочки с мембранами герметически закрытые хранились при температуре (4±2) С до использования в экспериментальных исследованиях.
С целью изучения фактора влияния биополимеров на качественные характеристики мембран варьировалось их соотношение. Качество полученных мембран оценивали по физико-химическим, органолептическим и микробиологическим показателям. Анализ физико-химических и органолептических показателей полученных мембран свидетельствует о том, что образование упругих сохраняющих и восстанавливающих свою структуру мембран происходит при количественном соотношении биополимеров в желирующей системе пектин : желатин, как 2:1, при общей концентрации сухих веществ - 20 мас.%. В результате проведенных микробиологических исследований, доказано, что общее количество жизнеспособных клеток пробиотических микроорганизмов в мембранах не менее 1-Ю10 КОЕ/г, что является основанием для их использования при производстве бактериального концентрата.
На основании комплекса проведенных исследований установлено, что:
носителем (подложкой) для иммобилизации микроорганизмов является смесь биополимеров при количественном соотношении пектин : желатин, как 2:1.
ассоциация пробиотических микроорганизмов в иммобилизованном виде имеет вид тонких пластинок (мембран): период распадаемости мембран от 0,5 до 1 ч; перевариваемость белков мембран пищеварительными ферментами системы «in vitro» (мг тирозина / г белка) пепсином - 80,36±0,14, трипсином - 91,16±0,14; срок их годности 20 суток при температуре (4±2) С;
- активность ассоциации пробиотических микроорганизмов поддерживается в течение
всего срока годности мембран и составлять не менее 1-Ю'0 КОЕ/г.Изучение качественных показателей мембран в процессе хранения и определение способа продления срока их годности, разработка технологии получения мембран и нормативной документации для их использования.
В данной исследовательской работе для длительного хранения иммобилизованных культур микроорганизмов в виде мембран (пластинок) использовали консервирование при низких температурах сублимационной сушкой с целью снижения влияния процесса термоинактивации молочнокислых микроорганизмов и бифидобактерий и создании условий, приводящих их в анабиотическое состояние. Были проведены исследования по изучению качественного и количественного состава микроорганизмов в мембранах до высушивания и после, в течение срока их хранения.
Обцре количество микроорганизмов JgKOE/смЗ (мембраны до высушивания)
Количество бифидобактерий, ІдКОЕ/смЗ (мембраны до высушюания)
D Коішество ацидофильной палочки,1дКОЕ/смЗ (мембраны до высуцивания)
D Обіцзе количество микроорганизмов, ІдКОЕ/смЗ (сухие мембраны)
Ш Копиество бифидобактерий, ІдКОЕ/смЗ (сухие мембраны)
a Количество ацидофильной палочки, ІдКОЕ/смЗ (сухие мембраны)
Рис 3 Сравнительная гистограмма
жизнеспособных клеток пробиотических
микроорганизмов в процессе хранения мембран
Сравнительная гистограмма жизнеспособных клеток пробиотических микроорганизмов в процессе хранения мембран представлена на рис. 3.
В результате исследований установлено, что количество жизнеспособных клеток пробно-тической микрофлоры в мембранах, не подверженных сублимационному высушиванию снижается, что свидетельствует о непродолжительности их хранения.
Таким образом, срок годности мембран до высушивания составляете суток, а сухих мембран - 90 суток при температуре хранения (4±2)С.
В результате научных исследований разработана технология и техническая документация (СТО 97887659-002-2010) для производства сухого бактериального концентрата на основе ассоциации пробиотических микроорганизмов, утвержденная в установленном порядке. Технологический процесс производства бактериального концентрата представлен на рис. 4.
Формулирование требований к биопродукту
В главе 4 «Исследование и разработка технологии биопродукта с использованием белково-углеводного сырья» сформулированы требования к биопродукту в соответствии с ФЗ № 88 «Технический регламент на молоко и молочную продукцию».
Установлено, что в Сибирском регионе на молочных предприятиях имеются неиспользованные ресурсы пахты, полученные при производстве масла методом сбивания, и, учитывая то, что она является ценным вторичным (белково-углеводным) сырьем - источником биологически активных веществ, низкоэнергетична в качестве основного молочного сырья выбрана пахта. Молочный жир в пахте находится в тонко диспергированном состоянии, что способствует его быстрой и легкой усвояемости организмом человека,
Особая биологическая ценность пахты заключается в высоком содержании в ее составе веществ антисклеротического липотрошюго действия. При низком уровне липидов и невысокой энергетической ценности пахты (38,2 ккал, или 159,8 кДж в 100 г продукта) в ней содержится значительное количество фосфолипидов (0,3 мг%).
Обогащение продукта живой микрофлорой будет производиться за использования бактериального концентрата ассоциации пробиотических микроорганизмов в иммобилизованном виде.
Исследование процесса ферментации пахты ассоциацией пробиотических микроорганизмов в иммобилизованном виде
В процессе ферментации (сквашивания) пахты изучался комплекс показателей, характеризующих его эффективность: органолептических, физико-химических, микробиологических. В качестве контроля использовалась ассоциация пробиотических микроорганизмов (L. acidophilus, В. lactis, Str. thermophilus, в соотношении 1:1:1).
Приемка молока
Охлаждение t=(4±2)C
Промежуточное хранение
Не более 6-ти часов при t=(4±2)C
+
Подготовка культур
Подготовка и внесение ассоциации пробиотической микрофлоры: L. acidophilus, В. lactis, S. thermophilus в соотношении 1:1:1 в обезжиренное молоко
Подготовка раствора биополимеров
Растворение пектина и желатина в соотношении 2:1 в 0,9 % растворе NaCl
Измельчение сухих мембран
Продолжительность |т^(15±5)мин
__+
| Фасовка продукта в асептических условиях, маркировка t=(4±2)C
| Хранение продукта не более 90 суток при t=(4±2)C
Рис 4 Блок-схема технологического процесса производства бактериального концентрата ассоциации пробиотических микроорганизмов
В опыте - использован бактериальный концентрат, произведенный на основе ассоциации пробиотических микроорганизмов, иммобилизованных в гель биополимеров. Физико-химические показатели опытных продуктов представлены в табл 1.
Таблица 1 Физико-химические показатели опытных продуктов
Анализ полученных данных свидетельствует об увеличении длительности процесса ферментации во времени в опыте. Что связано с первоначальным набуханием биополимеров, использованных при иммобилизации ассоциации культур. Это обеспечивает выход продуктов жизнедеятельности, секретируемых пробиотическими микроорганизмами, диффузию клеток и ферментативную активность иммобилизованных форм пробиотической микрофлоры. Активная кислотность сгустка (4,45±0,05) ед. рН достигается по истечению (5,5±0,5) ч. Однако примените иммобилизованных культур в технологии продукта обеспечит доставку клеток в неизменном состоянии до кишечника человека.
Анализ микробиологических показателей, свидетельствует о том, что наибольшее количество жизнеспособных клеток пробиотических микроорганизмов в опытном продукте отмечается при использовании для процесса ферментации пахты бактериального концентрата, произведенного на основе ассоциации пробиотических культур, иммобилизованных в гель биополимеров.
Таким образом, совокупность физико-химических, органолептических и микробиологических показателей опытных образцов продукта в сравнении с контрольным, свидетельствует о том, что в дальнейших исследованиях для ферментации пахты целесообразно использовать бактериальный концентрат, произведенный на основе ассоциации пробиотических культур, иммобилизованных в гель биополимеров.
На основании полученных данных установлены следующие технологические параметры:
время ферментации - (Тф=5,5±0,5) ч.;
титруемая кислотность ферментированной (сквашенной) пахты (75±1,5)Т;
активная кислотность ферментированной (сквашенной) пахты (4,50±0,05)ед. рН
количество жизнеспособных клеток пробиотических микроорганизмов в ферментированной (сквашенной) пахте составляет 5,8-10 КОЕ/см .
Подбор функционального ингредиента для производства биопродукта на основе пахты
В современных условиях важное значение в питании человека приобретает создание продуктов липотропной направленности, которые обеспечивают противоатеросклеротиче-ский эффект и нормализацию жирового обмена. В наибольшей степени требованиям липо-тропности отвечает питание повышенной биологической ценности и в то же время пониженной калорийности. В качестве фосфолипидной добавки выбран меланж, который в биологическом отношении отличается высоким содержанием (до 80%) высокоактивных антисклеротических веществ - фосфолипидов.
При установлении количества фосфолипидной добавки учитывались две функции: обогащение нового продукта лецитином в количестве не менее 50% от суточной потребности в
100 г продукта; установление факта его влияния на развитие пробиотических микроорганизмов.
В опытных продуктах количество фосфолипидной добавки варьировалось (% от массы компонентов рецептуры): в первом опыте - 1, во втором опыте - 3, в третьем опыте - 5. Шаг исследования составил 2 %.
Количество фосфолипидной добавки, %
Рис. 5 Влияние количества фосфолипидной добавки на массовую долю фосфолипидов в продукте
Исследование массовой доли сухих веществ, в том числе жира позволяет расчетным путем определить содержание фосфолипидов в опытных продуктах (рис 5): В ходе оценки качественных показателей опытных продуктов в сравнении с контрольным учитывалась степень влияния фосфолипидной добавки на их физико-химические, микробиологические и органолептические показатели.
Анализ количественного содержания жизнеспособных клеток микроорганизмов в опытных продуктах свидетельствует о том, что внесение фосфолипидной добавки оказывает стимулирующее воздействие нарост пробиотической микрофлоры.
Для оценки пребиотического эффекта фосфолипидной добавки на рост ассоциации пробиотических культур рассчитан коэффициент стимуляции роста общего количества пробиотических микроорганизмов, а также бифидобактерий и ацидофильной палочки по формуле:
К=-
1КОЕом
lgKOE„
где lgKOEonur- логарифм численности клеток микроорганизмов (ассоциации пробиотических микроорганизмов или бифидобактерий, или ацидофильной палочки) в опытных образцах продукта;
lgKOEKranT)
Результаты расчета коэффициента представлены в табл 2.
Таблица 2
Коэффициенты, характеризующие эффективность пребиотического действия фосфолипидной добавки
Таким образом, из представленных данных следует, что фосфолипидная добавка оказывает определенное воздействие на рост пробиотической микрофлоры. В составе фосфолипидной добавки содержится до 80% лецитина. Лецитин содержит витаминоподобное вещество холин, относящееся к витаминам группы В, в синтезе и всасывании которого участвуют бифидобакте-рии.
В результате комплекса проведенных исследований установлено, что при использовании фосфолипидной добавки в количестве 3 %, соблюдаются технологические параметры процесса ферментации, а готовый продукт обладает повышенной биологической ценностью.
Выбор растительных компонентов и изучение их влияния на физико-химические и органолептические показатели продукта
Использование растительных компонентов, позволяет обогатить органолептические показатели продуктов различными вкусовыми оттенками и цветовой гаммой, а также регулировать их состав ви-таминно-углеводного комплекса.
В качестве растительных компонентов определены ягоды клюквы и жимолости, произрастающие в Сибирском регионе, в составе которых содержится большое количество биологически активных веществ. Установлено, что эти ценные растительные продукты можно применять в качестве биологически активных добавок, регулирующих биологическую ценность продуктов, в виде концентрированных сиропов.
Для объективного суждения о степени влияния количественной дозы растительного компонента на качественные показатели продукта произведено математическое моделирование комплекса полученных в процессе экспериментальных исследований опытных данных, обработанных математически-статистическими методами.
Для определения оптимального количества растительного компонента разработана структурная модель (рис 6).
Основная задача моделирования совокупности экспериментальных данных, определение межфакторных эффектов и определение эффективного соотношения регулируемых факторов, в качестве которых были приняты^-вид и количество растительного компонента, %.
Управляемыми факторами являются:Уі - массовая доля углеводов в продукте, %; Уг -титруемая кислотность продукта, Т; Уз - логарифм клеточной концентрации общего количества пробиотических микроорганизмов, lgKOE/см3, У( - органолептические показатели продукта, баллы.
На основании математического анализа экспериментальных данных проведен регрессионный анализ и построены 3d модели, отражающие динамику каждого управляемого фактора в зависимости от вида и количества растительного компонента, представленные на рисунках?, 8,9,10, И, 12, 13, 14.
Регулируемые факторы
Управляемые факторы
X, -> max (Х<30)
Пахта
Параметры:
V ферментации
(38 С)
т, ферментации (5,5 ч)
Контролируемые факторы
Кислотность молочной основы: титруемая, Т; Логарифм клеточной концентрации общего количества молочнокислых микроорганизмов, lgKOE/см3; Массовая доля углеводов в продукте, % Органолептическая оценка
Рис. 6 - Структурная модель эксперимента
Рисунок 7 - Функция отклика изменения массовой доли Рисунок 8 - Функция отклика изменения массовой доли угле-
углеводов в продукте в зависимости от количества пахты и водов в продукте в зависимости от количества пахты и расти-
растительного компонента (сироп из ягод клюквы) тельного компонента (сироп из ягод жимолости)Рисунок 9 - Функция отклика изменения титруемой ки- Рисунок 10 - Функция отклика изменения титруемой кислот-
слотности продукта в зависимости количества пахты и ности продукта в зависимости количества пахты и раститель-
растительного компонента (сироп из ягод клюквы) ного компонента (сиропа из ягод жимолости)Рисунок 11 - Функция отклика изменения общего галиче- Рисунок 12 - Функция отклика изменения общего количества ства микроорганизмов продукта в зависимости количества микроорганизмов продукта в зависимости количества пахты и пахты и растительного компонента (сироп из ягод клюквы) растительного компонента (сироп из ягод жимолости)
Рисунок 13 - Функция отклика изменения органолептиче- Рисунок ]4 - Функция отклика органолептических показате-
ских показателей продукта в зависимости количества пах- лей продукта в зависимости количества молочной основы и
ты и растительного компонента (сироп из ягод клюквы) растительного ингредиента (сироп из ягод жимолости)Комплексный анализ экспериментальных данных позволил вывести уравнения регрессии с достаточной точностью описывающие взаимосвязь регулируемых и управляемых факторов (табл 3). Результаты математического анализа свидетельствуют об их достоверности. Это подтверждают минимальные значения ошибки прогнозирования.
Таблица 3
Результаты регрессионного анализа
Рис 13 - Радарная диаграмма изменения целевой функции от управляемых факторов
На основании математического анализа совокупности управляемых факторов, были получены значения целевой функции, сравнительный анализ которых приведен на рис 13.
Математический и графический анализ показателей продукта с различными видами растительных компонентов, позволил установить, что целевая функция, отражающая влияние регулируемых факторов на управляемые, максимальное значение имеет в опытах 2, 8, в которых растительные компоненты представлены дозой 10 %. Графический анализ межфакторных эффектов свидетельствует о достоверности полученных данных.
Так же была проведена оптимизация рецептуры продукта в табличном редакторе Microsoft Excel со стандартной надстройкой «Поиск решения» процессора электронных таблиц «MS Excel», входящего в пакет Microsoft Office. После ввода всех необходимых параметров, решена поставленная задача - оптимизирована рецептура нового продукта с учетом вида растительного компонента (табл. 6).
Таблица 6
Рецептура биопродукта с минимальной себестоимостью ^__Экспериментальное определение срока годности биопродукта, а также биологической, пищевой, энергетической ценности
Основой санитарно-эпидемиологического обоснования сроков годности пищевых продуктов является проведение микробиологических исследований, оценка органолептических свойств образцов продукта в процессе хранения при температурах, предусмотренных нормативной или технической документацией.
В результате исследований определили физико-химические и органолептические показатели продукта, которые удовлетворяют предъявленным требованиям в процессе хранения. Титруемая кислотность биопродукта в процессе хранения постепенно нарастает, но находится в допустимых пределах. Микробиологические показатели в течение всего срока годности соответствуют норме для пробиотических продуктов.
Таким образом, срок годности биопродукта равный 10 суткам при температуре (4±2)С является обоснованным.
Важными показателями, характеризующими качество продуктов питания и тем самым регламентирующим спрос на них, являются биологическая, пищевая и энергетическая ценность.
Биопродукт содержит все незаменимые аминокислоты, что говорит о его полноценности. Концентрация аминокислот в биопродукте представлена на рис 14.
Mmdj.
.~~<--л-~„ A
Рис 14 - Концентрация аминокислот в биопродукте
Характеристика витаминного и минерального состава представлена в таблицах 5, 6. Контролем служила пахта сквашенная.
Таблица 5
Содержание витаминов в биопродукте
Таблица 6
Содержание минеральных веществ в биопродукте
Энергетическая ценность биопродукта (табл. 7) составляет 357,1 кДж (85 ккал).
Таблица 7 Энергетическая ценность биопродукта
Данный продукт относится к группе низкоэнергетических и может быть рекомендован для питания населения всех возрастных групп.
Практическая реализация результатов исследования
На основании результатов исследований разработана технология биопродукта и техническая документация СТО 4952727279-005-2008 для его проюводства. технологическая схема производства биопродукта представлена на рис 15.
Технология нового продукта прошла промышленную апробацию на молочном предприятии ООО «Макрос М» филиал ОАО «Вимм-Билль-Данн» (г. Омск).
+
Термическая обработка пахты
Подогрев
И35±5)С
Термическая обработка смеси
Пастеризация
Н90±2)С
Заквашивание и сквашивание
Выдержка
= (2±1)сек
Охлаждение до температуры заквашивания
Н38±2)С
Подготовка и внесение закваски на основе ассоциации пробиотической микрофлоры: L. acidophilus, В. lactis, S. thermophilus в соотношении 1:1:1, в иммобилизованном виде, сквашивание при t=(38±2)C до рН=4,43±0,05 ед. рН
Смешивание сквашенного продукта с
сиропом (асептические условия) и
охлаждение
Перемешивание (15±5) мин, охлаждение до температуры t=(85±2)C
Фасовка продукта в асептических условиях, маркировка г=(4±2)С
Хранение продукта не более 10 суток при t=(4±2)C
Рис 15 - Блок-схема технологического процесса производства биопродукта
Ингредиенты, используемые в технологии ферментированных продуктов на основе белково-углеводного сырья. Их характеристика
Ингредиенты, используемые в технологии ферментированных продуктов, должны соответствовать следующим требованиям: - быть полезными для питания и здоровья; - быть безопасными с точки зрения сбалансированного питания; - иметь точные физико-химические показатели и методики их определения; - не уменьшать питательную ценность пищевых продуктов; - быть натуральными [106].
Производство пищевых продуктов по современным технологиям невозможно без использования пищевых добавок. Пищевыми добавками называются вещества или смеси веществ, синтезированные или выделенные из природных источников, обычно не употребляемые в качестве пищевого продукта, а добавляемые к нему для облегчения ведения технологического процесса, увеличения стойкости продукта к различным видам порчи, сохранения или придания определённой консистенции, внешнего вида и органолептических свойств. Таким образом, пищевые добавки должны рассматриваться как составная часть пищевого продукта [46].
В настоящее время фосфолипиды нашли широкое применение в качестве активной пищевой добавки, обладающей не только поверхностной активностью, но и терапевтическими и профилактическими свойствами [36].
Фосфолипиды - сложные липиды, содержащие фосфорную кислоту. Присутствуют во всех живых клетках, являются важнейшими компонентами биологических мембран нервной ткани [88].
Глубокие исследования фосфолипидов молока и их практического использования проведены М.С. Уманским [111].
Профессорами М.С. Уманским и Л.В. Терещук на основе теоретических и практических работ по конструированию жировых молочно-растительных ком позиций сбалансированного состава установлены новые свойства и важные качества фосфолипидов [112].
Известно, что фосфолипиды применяют в комплексной терапии атеросклероза, ишемии, гипертонии, нарушения жирового обмена, ослаблении нервной системы. Фосфолипиды (Е322, Е442) включены в список GRAS и могут использоваться в пищевых продуктах без ограничений. Они эффективны как эмульгаторы в таких многокомпонентных дисперсных системах, как молочные продукты со всевозможной консистенцией [5].
Учёными кафедры «Технология молока и молочных продуктов» Воронежской государственной технологической академии изучена возможность повышения пищевой ценности молочных продуктов путём использования биологически активных добавок, содержащих фосфолипиды, проявляющие радиопротекторные и иммуностимулирующие свойства [36].
Большой интерес представляет использование в качестве фосфолипидной добавки меланжа (замороженной смеси яичных желтков и белков). В биологическом отношении меланж отличается повышенным содержанием высокоактивных антисклеротических веществ - фосфолипидов [61].
В настоящее время производство ферментированных продуктов связано с совершенствованием технологии и техники производства [46].
Стабилизаторы относятся к пищевым добавкам, под которыми понимают природные или синтезированные вещества, преднамеренно вводимые в продукты с целью придания им заданных свойств не употребляемые сами по себе как продукты или обычные компоненты пищи [9].
В химическом отношении стабилизаторы представляют собой полисахариды или белки (желатин). По происхождению различают натуральные гидроколлоиды животного (желатин) и растительного происхождения (пектин, альгина-ты, агар и агароид, каррагинан, камеди, нативные крахмалы и т.д.) [54, 73].
Перспективным направлением в создании продуктов функционального назначения является использование пектинов [49].
Пектины представляют собой группу высокомолекулярных полисахаридов, входящих в состав клеточных стенок и межклеточных образований практически всех фруктов и овощей [69]. Первичная структура частично этерифицированного пектина представлена на рис. 1.2.1.
Пектин используется в пищевой промышленности и общественном питании как студнеобразователь при производстве молочных продуктов. Являясь поверхностно-активным веществом, обладает ярко выраженными эмульгирующими свойствами. Благодаря тому, что в его основе лежат молекулы полига-лактуроновой кислоты, часть карбоксильных групп которые этерифицированы метанолом, а часть вторичных спиртовых групп может быть ацетилирована, он представляет собой уникальный биологический продукт с детоксирующими, радиопротекторными свойствами. В последнее время он находит широкое применение для диетического и лечебно-профилактического питания, в силу того, учитывая, что отдельные его формы обладают способностью связывать и выводить из организма отдельные токсические вещества. Кроме того, пектин способствует нормализации обмена веществ, положительно влияет на пересталь-тику кишечника и на специфический иммунитет [39, 53, 75,100].
В Краснодарском филиале ВНИИ сотрудниками изучена возможность использования пектинов для стабилизации ферментированных продуктов. В результате разработан ряд новых молочных продуктов [60].
В работах профессора Н.Б. Гавриловой научно обоснована роль пектинов растительного происхождения в качестве активных пробиотиков [15, 16].
Во многих странах мира сегодня отмечается значительный рост потребления кисломолочных продуктов, что обусловлено их питательной ценностью и оздоровительным эффектом, оказываемым на организм человека. При этом многие потребители в силу ряда причин предпочитают низкожирные продукты.
Низкожирные продукты должны обладать полноценной консистенцией и вкусовыми качествами, присущими продуктам с высоким уровнем жирности. Кроме того, уделяется повышенное внимание составу продукта, а именно тому, какие добавки используются и каково их происхождение [44, 140].
Физико-химические методы и органолептические показатели
Определение перевариваемости белков ферментированного продукта пищеварительными ферментами «in vitro» определяли в системе «пепсин-трипсин», как сумму мг тирозина на г белка, обрабатываемых пищеварительными ферментами пепсином и трипсином. Степень атакуемости белков (мкг/см ) в исследуемом образце оценивают по нарастанию продуктов гидролиза в результате ферментативного переваривания: К = А - В - С где А - концентрация продуктов гидролиза в переваре, мкг/см3; В - концентрация продуктов гидролиза во взвеси пищевого продукта, мкг/см3; С - концентрация продуктов гидролиза в растворе фермента, мкг/см3. Значение перевариваемости можно так же получить взвешиванием остатков переваривания. Для количественного определения содержания аминокислот в ферментированном продукте использовали систему капиллярного электрофореза «Капель-105». Биологическую ценность продуктов определяли путем расчета аминокислотного скора, по формуле 2.1: где Ак - любая незаменимая аминокислота. Один грамм идеального белка по шкале ФАО/ВОЗ содержит (мг): валина 50, изолейцина 40, лизина 55, метионина+тирозин - 35, треонина 40, триптофана 10, фенилаланина+тирозин - 60. Содержание жирорастворимых витаминов А, Д, Е определяли методом высокоэффективной жидкостной хромотографии на хроматографе «Милихром».
Водорастворимые витамины в сырье и готовом продукте определяли по ГОСТ 7047. Количество белка определялось на анализаторе общего белка/белка rapid N cube. Метод сжигания по Дюма с регистрацией N2 на детекторе по теплопроводности. Краткая характеристика: - масса навески: до 1 г для твердых образцов и до 1 мл для жидких; - предел обнаружения: 0.1 мг (по азоту); - точность: 0.5 % при массе образца 300 мг. Подготовка пробы включает в себя следующие операции: - измельчение и перемешивание твердой пробы; - прессование твердой пробы в таблетку, в специальную капсулу для жид ких проб. Принципиальная схема анализатора представлена на рис. 2.2.2.1
Аминокислотный состав продукта определялся на системе для аминокислотного анализа Aracus. Краткая характеристика: - чувствительность (сигнал/шум 2:1) 5 пмоль по аспарагину, воспроизво димость площади пика: 1% по глутамину и гистидину, уровень шума: 0.02Т03 е.о.п, дрейф базовой линии: 1.О105 е.о.п./час; объем вводимой пробы: 1-50 мкл, шаг объема вводимой пробы: 1 мкл, точность: 1% СКО; объем петли: 20 или 50 мкл. Подготовка пробы включает в себя следующие операции: - гидролиз соляной кислотой при температуре (110±10)С, давление -0,8МРа в течение 12-15 ч, для разделения белка на свободные аминокислоты; - центрифугирование через мембрану с размером пор от 0,22-0,25 нм, для удаления из раствора различных примесей. В работе использованы стандартные методы исследования микробиологических показателей по ГОСТ Р50480-93, ГОСТ 9958-81, ГОСТ 9225-84, ГОСТ 10444. 11-89, ГОСТ 10444.5-85 (СТ СЭВ 3836-82), ГОСТ 30425 [21, 26, 33, 107]. Методы микробиологического анализа проводили по ГОСТ 9225-84; количество бифидобактерий по МУК 4.2.999-00; количество молочнокислых микроорганизмов по ГОСТ 10444.11-89. Общее количество микроорганизмов определяли методом предельных разведений и посевом в среду для определения количества мезофильных аэробных и факультатитвноанаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ), с выдержкой посевов в течение 48-72 ч при температуре (37±1)С. Количество жизнеспособных клеток ацидофильной палочки определяли методом предельных разведений в питательную среду для выделения и культивирования лактобацилл (ЛАКТОБАКАГАР), с выдержкой посевов в течение 48-72 ч при температуре (37±1) С. Определение количества бифидобактерий проводится согласно методическим указаниям 4.2.999-00-МУК. Методика основана на способности бифидобактерий расти в питательных средах, разлитых высоким столбиком в пробирках, при температуре (38±1)С и образовывать в них через 24-72 ч колонии с типичными для бифидобактерий морфологическими характеристиками. Подтверждение наличия бифидобактерий проводилось методом микроско-пирования. Антагонистическую активность заквасок определяли методом последовательных разведений и смешанных популяций в сравнении с ростом тест - культур. Для количественного подсчета тест-культуру культивировали методом серийных разведений в гидролизованном молоке совместно с фильтратом закваски при температуре 37С в течении 18-24 ч. Природную устойчивость к антибиотикам определяли по методу серийных разведений в жидкой питательной среде.
Исследование и выбор метода защиты ассоциации пробиотических микроорганизмов
Учитывая важную роль микрофлоры кишечника в формировании иммунобиологической реактивности организма, исключительную значимость приобретает создание и использование продуктов функционального питания на основе микроорганизмов, относящихся к нормальным физиологическим обитателям кишечника здорового человека.
Согласно современным требованиям, предъявляемым к этим продуктам, пробиотические бактерии должны присутствовать в количестве, соответствую-щем терапевтической дозе (не менее 1-10 КОЕ/г продукта), сохранять жизнеспособность на протяжении всего срока хранения продукта и выживать в желудочно-кишечном тракте человека. В связи с этим актуально проведение исследований по выбору метода защиты клеток пробиотических культур в неблагоприятных условиях кисломолочных продуктов и желудочно-кишечного тракта.
Одним из способов получения высокоактивных и устойчивых в агрессивных условиях клеток микроорганизмов является иммобилизация методом наслаивания, т.е. заключение клеток в гидроколлоидные мембраны, обеспечивающие защиту клеток, доступ питательных веществ и отвод продуктов жизнедеятельности микроорганизмов во внешнюю среду.
На основании вышеизложенного, а также существующих медико-биологических требований к составу и свойствам продуктов функционального питания, сформулированы основные требования к результату процесса иммобилизации культур пробиотических микроорганизмов, которые заключаются в следующем: - носителем (подложкой) для иммобилизации должны быть биополимеры натурального происхождения; - пробиотические культуры после иммобилизации наслаиванием должны иметь вид тонких пластинок (мембран); - мембраны должны иметь период распадаемости при растворении от 0,5 до 1,0 ч; - активность пробиотических культур должна поддерживаться в течение всего срока годности мембран и составлять не менее 1-Ю10 КОЕ/г активизированной закваски.
При реализации сформулированных требований и выборе носителя для иммобилизации учитывались следующие факторы.
Иммобилизацию можно рассматривать как физическое разделение катализатора (клеток) и растворителя, при котором молекулы субстрата и продукта могут легко обмениваться между фазами. Важным фактором процесса иммобилизации является выбор биополимера (носителя). Включение живых клеток в гели биополимеров требует мягких условий иммобилизации. Носитель при этом должен представлять систему открытых пор с хорошими условиями для газообмена. Биополимеры обладают уникальными способностями загущения, студнеобразования, влагоудержания и стабилизации структурно-сложных систем. Для исследования выбраны биополимеры натурального животного и растительного происхождения: желатин и пектин. Такой выбор обусловлен следующим. Молекулы желатина и пектина состоят из групп атомов, резко различающихся по характеру взаимодействия с молекулами воды. Длинная макромолекула представляет собой распределение центров взаимодействия с молекулами воды, в результате чего создается гидратная оболочка макромолекулы.
Пектины независимо от источника их происхождения, являются природными ионообменниками, способными замещать водороды карбоксильных групп на катионы поливалентных металлов. Для исследований выбран цитрусовый пектин марки SLENDID type 200.
Желатин представляет собой смесь полипептидов с различной молекулярной массой. Совместное использование пектина и желатина на данный момент изучено недостаточно. В зависимости от химической природы макромолекул и особенностей пищевой системы биополимеров, возможны различные условия гелеобразования, которые приведены в таблице 3.2.1.
Исследование процесса ферментации пахты пробиотическими культурами микроорганизмов в иммобилизованном виде
Современное производство ферментированных молочных продуктов базируется на использовании бактериальных препаратов и бактериальных концентратов. Они являются основным фактором, определяющим индивидуальность ферментированных продуктов и обеспечивающим их биологическую ценность, функциональные свойства и органолептические показатели.
В экспериментальных исследованиях использовали бактериальный концентрат ассоциации пробиотических культур в иммобилизованном виде для определения степени его эффективности при ферментации пахты и количества для организации процесса ферментации. При этом изучался комплекс показателей, характеризующих эффективность процесса ферментации (сквашивания) пахты: органолептических, физико-химических, микробиологических.
В эксперименте, в качестве контроля использовалась ассоциация, состоящая из ассоциации чистых пробиотических культур (L. acidophilus, В. lactis, Str. thermophilus, в соотношении 1:1:1) в сухом виде. В опыте использован бактериальный концентрат, произведенный на основе ассоциации пробиотических культур, иммобилизованных в гель биополимеров.
Количество бактериального концентрата в опытных продуктах варьировали: в первом опыте 0,03%, в втором опыте 0,05%, в третьем опыте 0,07%.
В экспериментальных исследованиях использована свежая пахта с титруемой кислотностью 18,0±1,0Т и активной кислотностью 6,45± ед. рН.
Результаты исследований представлены в таблицах 4.2.1, 4.2.2. Анализ данных, представленных в табл. 4.2.1 свидетельствует об увеличении длительности процесса ферментации во времени, что связано с первоначальным набуханием биополимеров, использованных при иммобилизации ассоциации культур. Однако применение иммобилизованных культур в технологии продукта обеспечит доставку клеток в неизменном состоянии до кишечника человека. Это обеспечивает выход продуктов жизнедеятельности, секрети-руемых пробиотическими микроорганизмами, диффузию клеток и ферментативную активность иммобилизованных форм пробиотической микрофлоры. Активная кислотность сгустка (4,45±0,05) ед. рН достигается по истечению (5,5±0,5) ч..
По данным, представленным в табл. 4.2.2 можно заключить, что количество введения бактериального концентрата в опытные образцы продукта оказывает существенное влияние на его органолептические показатели. Наилучшие органолептические показатели достигаются при внесении бактериального концентрата в продукт в количестве 0,05% .
Динамика титруемой и активной кислотности в процессе ферментации пахты представлена на рис. 4.2.1.
На основании аналитической оценки данных, представленных на рис. 4.2.1, можно заключить, что в процессе ферментации пахты бактериальным концентратом иммобилизованных культурами пробиотических микроорганизмов происходит активное нарастание титруемой кислотности и снижение активной. Это является определяющим условием жизнедеятельности бифидобактерий. Динамика кислотообразования характеризуется умеренной интенсивностью роста микроорганизмов в лаг-фазе, которая длится до 1,5 ч, затем, в переходный период, в исследуемых образцах наблюдается положительная динамика. Экспоненциальная фаза максимального роста наступает к пятому часу процесса ферментации и завершает процесс свертывания за 5,5-6,0 часов.
Регрессионный анализ экспериментальных данных процесса ферментации пахты (таблица 4.2.4) позволяет заключить, что величина аппроксимации свидетельствует о достоверности полученных результатов.
Анализ экспериментальных данных, представленных в табл. 4.2.5, свидетельствует о том, что наибольший объем жизнеспособных клеток пробиотиче-ских микроорганизмов наблюдается в опыте 3. Однако продолжительность ферментации его увеличивается.
Совокупность физико-химических, органолептических и микробиологических показателей опытных образцов ферментированного продукта в сравнении с контрольным, свидетельствует о том, что в дальнейших исследованиях для ферментации пахты целесообразно использовать бактериальный концентрат, произведенный на основе ассоциации пробиотических культур, иммобилизованных в гель биополимеров в количестве 0,05% от массы пахты.
Таким образом, установлены следующие технологические параметры процесса ферментации пахты: - количество бактериального концентрата, произведенного на основе ассоциации пробиотических культур, иммобилизованных в гель биополимеров, составляет 0,05% от массы пахты; - время ферментации - (Тф=5,5±0,5) ч.; титруемая кислотность ферментированной (сквашенной) пахты (75±1,5)Т; активная кислотность ферментированной (сквашенной) пахты (4,50±0,05)ед. рН - количество жизнеспособных клеток пробиотических микроорганизмов в ферментированной (сквашенной) пахте составляет 8,8-108 КОЕ/см3.
Похожие диссертации на Исследование и разработка технологии биопродукта с использованием белково-углеводного сырья
