Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Обзор литературных данных по вопросу разработки и производства молочно-растительных продуктов 9
1.1 Характеристика пищевого статуса детского населения России 9
1.2 Проблемы и перспективы организации питания школьников 18
1.3 Использование злаковых культур в производстве молочных продуктов 25
1.4 Современные технологии производства биопродуктов 33
1.5 Заключение по главе 1 44
ГЛАВА 2 Методология проведения исследований 46
2.1 Постановка экспериментальных исследований 46
2.2 Объекты и методы исследований 49
2.2.1 Методы исследования органолептических и физико-химических показателей 50
2.2.2 Биохимические методы 51
2.2.3 Микробиологические методы 54
2.2.4 Реологические методы и микроструктура 55
2.2.5 Методы статистической обработки результатов исследований и построения математических моделей 56
ГЛАВА 3 Результаты исследований и их анализ 57
3.1 Обоснование состава молочно-растительной основы для производства биопродукта с овсяным толокном 58
3.2 Оптимизация состава молочно-растительной основы биопродукта по критерию максимального (минимального) содержания минеральных веществ путем компьютерного проектирования 66
3.3 Исследование процесса ферментации молочно-растительной основы продукта 74
3.4 Формирование потребительских свойств биопродукта 96
3.5 Изучение качественных показателей биопродукта с овсяным толокном в процессе хранения 101
3.6 Сравнительный анализ пищевой ценности биопродукта с овсяным толокном 106
ГЛАВА 4 Практическая реализация результатов работы 112
4.1 Разработка технологии и нормативной документации для производства биопродукта с овсяным толокном 112
4.2 Расчет экономических показателей производства биопродукта с овсяным толокном 118
Заключение 122
Список литературы
- Проблемы и перспективы организации питания школьников
- Методы исследования органолептических и физико-химических показателей
- Оптимизация состава молочно-растительной основы биопродукта по критерию максимального (минимального) содержания минеральных веществ путем компьютерного проектирования
- Расчет экономических показателей производства биопродукта с овсяным толокном
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В настоящее время наблюдается тенденция создания принципиально нового поколения пищевых продуктов, основными характеристиками которых являются сбалансированный состав, пониженное содержание жира, легкоусвояемых углеводов, высокое содержание белка, а также пробиотические свойства. Используя современные биотехнологические приемы в комплексе с традиционными методами пищевой технологии возможно создание уникальных по своему составу и свойствам ферментированных молочных продуктов с контролируемым химическим составом, заданными физиолого-биохимическими свойствами. Этого можно достигнуть за счет комбинирования молочных и растительных компонентов, в частности злаковых культур.
Одной из основных задач, отраженных в распоряжении Правительства РФ от 25 октября 2010 г. № 1873-р «Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года», является развитие производства пищевых продуктов, обогащенных незаменимыми компонентами, специализированных продуктов детского питания, продуктов функционального назначения, диетических (лечебных и профилактических) пищевых продуктов и биологически активных добавок к пище, в том числе для питания в организованных коллективах.
Таким образом, актуальным представляется разработка технологии биопродукта с овсяным толокном, предназначенного для организации питания детей школьного возраста.
Степень разработанности темы. Вопросы создания молочно-растительных и обогащенных продуктов отражены в фундаментальных и прикладных научных трудах известных учёных А.А Покровского, А.Г. Храмцова, Н.Н. Липатова (ст.), Н.Н. Липатова (мл.), И.А. Рогова, Н.И. Дунченко, И.С. Хамагаевой, В.И. Ганиной, Н.А. Тихомировой, В.Ф. Семенихиной, В.М. Позняковского, В.Б. Спиричева, Л.А. Остроумова, А.Ю. Просекова, И.А. Смирновой, Л.М. Захаровой, Н.Б. Гавриловой, И.А. Евдокимова, А.А. Майорова, В.И. Круглик и других. Дальнейшему развитию технологии молочно-растительных продуктов способствуют исследования, посвященные разработке биопродукта с овсяным толокном.
Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы – исследование и разработка технологии биопродукта с овсяным толокном. Для реализации поставленной цели сформулированы следующие задачи:
– провести аналитический обзор научно-технической литературы, патентной информации и определить состав молочно-растительной основы (далее МРО) для производства биопродукта с овсяным толокном;
– обосновать выбор йодсодержащей добавки и разработать методику оптимизации состава молочно-растительной основы по критерию максимального (минимального) содержания минеральных веществ путем компьютерного проектирования;
– исследовать процесс ферментации молочно-растительной основы биопродукта и определить его оптимальные параметры;
– определить влияние овсяного толокна и йодсодержащих добавок на активность и адгезию пробиотических культур;
– исследовать микроструктуру и изменение структурно-механических характеристик молочно-растительной основы в процессе ферментации;
– сформировать потребительские свойства и изучить качественные показатели биопродукта с овсяным толокном в процессе хранения, установить гарантированный срок его годности;
– провести сравнительный анализ пищевой, биологической ценности разработанного биопродукта с овсяным толокном;
– установить основные технологические параметры и технологию производства биопродукта с овсяным толокном, разработать нормативную документацию (СТО) и представить оценку экономической эффективности разработанной технологии.
Научная новизна работы. Определен состав молочно-растительной основы биопродукта по оптимальному балансу незаменимых факторов питания. Разработана методика оптимизации состава молочно-растительной основы по критерию максимального (минимального) содержания минеральных веществ путем компьютерного проектирования. Исследован процесс ферментации молочно-растительной основы биопродукта пробиотическими культурами микроорганизмов (L. lactis, L. cremoris, L. diacetilactis, S. thermophilus, B. longum) и определены оптимальные параметры ферментации. Изучено влияние овсяного толокна и йодсодержащей добавки на активность пробиотических культур в процессе ферментации молочно-растительной основы. Разработаны математические модели, описывающие влияние продолжительности ферментации, активной кислотности, массовой доли овсяного толокна на изменение клеточной концентрации молочнокислых микроорганизмов (L. lactis, L. cremoris, L. diacetilactis, S. thermophilus) и бифидобактерий (B. longum). Выявлен процесс адгезии пробиотических культур с образованием микроколоний на пищевых волокнах толокна. Исследованы микроструктура и структурно-механические характеристики МРО в процессе ферментации, установлено интенсифицирующее воздействие толокна на процесс структурообразования. Сформированы потребительские свойства и экспериментально обоснован срок годности биопродукта с овсяным толокном, исследованы показатели его безопасности и качества, проведен сравнительный анализ пищевой и биологической ценности.
Теоретическая и практическая значимость работы. На основании результатов проведенных исследований разработана технология биопродукта с овсяным толокном, утверждена нормативная документация для его производства (СТО 49527279-001-2013). Проведена промышленная апробация разработанной технологии на молочном предприятии «Манрос-М» филиал ОАО «Вимм-Билль-Данн». Новизна технологии биопродукта с овсяным толокном отражена в заявке на получение патента РФ № 2013112559 «Профилактический кисломолочный продукт» (приоритет от 20.03.2013 г.).
Теоретические выводы и положения работы используются в основной образовательной программе бакалавров и магистров по направлениям подготовки 260200 «Продукты питания животного происхождения» и 260800 «Технология продукции и организация общественного питания».
Методология и методы исследования. При организации и проведении исследований применялся комплекс общепринятых, стандартных и модифицированных методов исследований: физико-химических, микробиологических, биохимических, реологических, а также использовались математические методы статистической обработки результатов исследований и построения математических моделей.
Основные положения, выносимые на защиту:
– методика оптимизации состава МРО по оптимальному балансу незаменимых факторов питания и критерию максимального (минимального) содержания минеральных веществ путем компьютерного проектирования;
– комплексный анализ результатов влияния овсяного толокна и йодсодержащей добавки на активность и адгезию пробиотических культур (L. lactis, L. cremoris, L. diacetilactis, S. thermophilus, B. longum) в процессе ферментации;
– результаты исследования микроструктуры и изменения структурно-механических характеристик молочно-растительной основы в процессе ферментации;
– технология биопродукта с овсяным толокном (СТО 49527279-001-2013).
Достоверность результатов подтверждается достаточной повторностью и воспроизводимостью экспериментальных данных, полученных с использованием современных физико-химических, микробиологических, реологических методов исследований, и их математической обработкой, апробацией нового технологического решения в производственных условиях.
Качество и безопасность разработанного продукта на соответствие требованиям ФЗ № 88 «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» (в ред. Федерального закона от 22.07.2010 г. № 163-ФЗ) подтверждены исследованиями в аккредитованной испытательной лаборатории ООО «Центр сертификации и экспертизы «Омск-тест».
Апробация результатов. Основные положения работы и результаты исследований были предметом обсуждения и докладов на конференциях и конгрессах различного уровня, в том числе на международной молодежной конференции «Биокаталитические технологии и технологии возобновляемых ресурсов в интересах рационального природопользования» (Кемерово, 2012 г.), V специализированном конгрессе «Молочная промышленность Сибири» (Барнаул, 2012 г.), всероссийской научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития индустрии питания и гостеприимства» (Омск, 2012 г.), втором международном научно-техническом форуме «Реализация государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия: инновации, проблемы, перспективы» (Омск, 2013 г.), II Торговом форуме Сибири (Омск, 2013 г.).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 12 работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рецензируемых ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, основной части, заключения, списка литературы и приложений. Основной текст работы изложен на 140 страницах машинописного текста, содержит 55 таблиц, 42 рисунка, 158 литературных источников и приложения.
Проблемы и перспективы организации питания школьников
Йододефицитные заболевания, т.е. различные патологические процессы, поражающие большие группы населения и возникающие там, где в окружающей среде содержится недостаточное количество йода, признаны актуальной проблемой здравоохранения в большинстве стран мира.
В России не существует территорий, на которых население не подвергалось бы риску развития йоддефицитных заболеваний. Во всех обследованных к настоящему времени регионах станы, от Центральных областей до Сахалина, у населения имеется дефицит йода в питании. Особенно неблагополучны Поволжье, Северо-Кавказский, Уральский, Восточно-Сибирский и Западно-Сибирский регионы [103].
Йод относится к жизненно важным микроэлементам. Он входит в состав гормонов щитовидной железы. Эти гормоны выполняют жизненно важные задачи: поддерживают нормальный углеводный, белковый и жировой обмен в организме. При недостатке йода нарушается обмен веществ в организме, перестает правильно функционировать щитовидная железа, ослабляется иммунитет.
Йод – единственный из известных микроэлементов, участвующий в образовании гормонов. Являясь их активным компонентом, йод взаимодействует с другими железами внутренней секреции, оказывает выраженное влияние на обмен белков, жиров, углеводов, водно-солевое равновесие. Молекулярный механизм участия йода в обмене веществ связан с процессами биологического окисления и окислительного фосфолирования [118].
Недостаточность йода в организме приводит к нарушению биосинтеза тироксина, угнетению функции щитовидной железы, что характеризуется развитием заболевания – эндемического зоба («базедова болезнь», кретинизм). Длительный дефицит йода является фактором риска для возникновения рака щитовидной и молочной желез [118].
Общая характеристика заболеваний, связанных с нарушением обмена веществ, недостатком йода у детей от 0 до 14 лет по основным субъектам Российской Федерации приведена в таблице 1.1. Таблица 1.1 – Общая характеристика заболеваний, связанных с нарушением обмена веществ, у детей от 0 до 14 лет по основным субъектам России
Субъекты федерации Болезни эндокринной системы, расстройства питания и нарушения обмена веществ Болезни щитовидной железы абсолютные числа на 100 000 дет. населения абсолютные числа на 100 000 дет.населения
На территории Омской области эндемический очаг йодного дефицита и повышенной заболеваемости гипотиреозом был установлен в 1989 году. Ведущей патологией щитовидной железы, в следствие йододефицита, среди населения области в 2011 году является диффузный (эндемический) зоб, связанный с йодной недостаточностью и другие формы нетоксического зоба, составляя по области 53,4%. На втором месте - многоузловой (эндемический зоб), связанный с йодной недостаточностью, нетоксический одно- и многоузловой зоб (36,7%), субклинический гипотериоз (7,1%) [59].
Особенно чувствительны к недостатку йода дети школьного возраста. Согласно СанПиН 2.4.5.2409-08 «Санитарно-эпидемиологические требования к организации питания обучающихся в общеобразовательных учреждениях, учреждениях начального и среднего профессионального образования» школьный возраст делят на две группы: первая с 7 до 11 лет, вторая – 11 лет и старше [89].
Сведения о физиологической суточной потребности школьников в основных минеральных веществах представлены в таблице 1.2. Таблица 1.2 - Суточная потребность в основных пищевых веществах и энер гии учащихся различных возрастных групп
Организм человека не синтезирует микронутриенты и должен получать их в готовом виде с пищей. Способность запасать микронутриенты впрок насколько-нибудь долгий срок у организма человека отсутствует. Поэтому они должны поступать регулярно, в полном наборе и количествах, соответствующих физиологической потребности человека во все периоды года [107, 111, 120, 126, 139].
Содержание йода в пищевых продуктах обычно невелико – 4 – 15 мг%. Основными источниками йода являются морская рыба, водоросли [105]. Содержание йода в некоторых продуктах приведено в таблице 1.3.
Картофель 32 Рыба речная 9 Естественно, что названные продукты не являются продуктами ежедневного потребления и не могут служить надежным способом профилактики йодной недостаточности. Более того, при длительном хранении и тепловой обработке пищи теряется 20-60% йода [10, 118].
Правильная организация питания детей предусматривает поступление в его организм всех необходимых пищевых веществ в достаточном количестве, отвечающем физиологическим потребностям [96, 135, 141].
Адекватное питание в детском и подростковом возрасте способствует гармоничному физическому и умственному развитию, высокой работоспособности и успеваемости школьника, создает условия для адаптации к факторам окружающей среды, оказывает существенное влияние на качество жизни, является необходимым условием формирования и сохранения здоровья детей и подростков [96, 156].
Для обеспечения рационального сбалансированного питания в рацион ребенка должны входить в необходимом количестве и требуемом соотношении все основные пищевые вещества: белки, жиры, углеводы, незаменимые аминокислоты, витамины, минеральные вещества, вода [96, 137].
В современных условиях проблема дефицита йода решается в соответствии с задачами, обозначенными в Постановлении Правительства Российской Федерации «О мерах по профилактике заболеваний, связанных с дефицитом йода» №1119 от 05.10.1999 г., а также необходимостью практической реализации «Государственной политики Российской Федерации в области политики здорового питания населения на период до 2020 г.» в соответствии с распоряжением от 25 октября 2010 г. за №1873-р [81].
Методы исследования органолептических и физико-химических показателей
В состав толокна входит особо полезное для здоровья жироподобное вещество – лецитин, который обеспечивает питание всей нервной системы человека, а также является основным структурным компонентом миелиновой оболочки мозга и нервных волокон (около 30% мозга и 17% нервов состоят из лецитина). Лецитин стимулирует образование эритроцитов и гемоглобина, улучшает усвоение витаминов А, D, Е и К, благоприятно влияет на деятельность печени, обеспечивает нормальный обмен холестерина, предохраняя тем самым организм от развития атеросклероза. Установлено, что лецитин растительного происхождения как тот, что содержится в толокне, способствует более эффективному растворению холестериновых отложений, чем лецитин животного происхождения. Недостаток лецитина в организме человека часто является причиной раздражительности, усталости, бессонницы, депрессии, нервного истощения, ухудшения памяти, ослабления внимания [53, 98].
Толокно богато биофлавоноидами, которые являются сильными антиоксидантами и оказывают положительное воздействие на иммунную и эндокринную системы. Биофлавоноиды препятствуют образованию опухолей (в том числе и раковых), способствуют очищению организма от токсических веществ, принимают активное участие в регенерации клеток, являются катализаторами многих биологических процессов [53, 98].
Толокно является источником витаминов Е, РР и группы В, а также макро-и микроэлементов, таких как калий, кальций, фосфор, магний, натрий, железо, марганец [53, 98].
В толокне содержится лигнин, который способствует выведению из организма «плохого» холестерина и нормализации уровня желчных кислот.
Важное значение для сохранения здоровья имеют аминокислоты аланин и цистеин, входящие в состав толокна. Аланин является источником энергии для головного мозга и центральной нервной системы, а также регулятором уровня сахара в крови. Аланин способствует выработке антител, благодаря чему укрепляется иммунная система. Цистеин помогает обезвреживать некоторые токсические вещества и защищает организм от повреждающего действия радиации. Он способствует выздоровлению после операций и травм, связывает тяжелые металлы и растворимое железо. Эта аминокислота также ускоряет сжигание жиров, образование мышечной ткани, улучшает состояние кожи, волос, ногтей [108, 122].
Анализ литературных данных позволяет сделать выводы о том, что использование злаковых, а, в частности, продуктов переработки овса, при производстве комбинированных молочных продуктов питания, является перспективным направлением развития молочной промышленности.
Так например, в Орловском государственном техническом университете был разработан профилактический молочно-растительный напиток, при производстве которого овес использовали в качестве растительного обогатителя. Способ производства напитка заключается в следующем: в обезжиренное молоко вносят растительный обогатитель (овес) в соотношении обезжиренное моло-ко:овес 1:0,08-0,09, смесь нагревают до температуры 97-99 0С, выдерживают при этой температуре 1,5-2 часа. Полученную смесь фильтруют, охлаждают. Предлагаемый способ позволяет получить продукт профилактического назначения за счет извлечения из овса биологически активных веществ [72].
Козловым С.Г., Вождаевым Л.И. был разработан многокомпонентный структурированный сывороточно-растительный продукт, содержащий молочную сыворотку, сахар-песок, лимонную кислоту, стабилизаторы, пшеничные зародышевые хлопья, натуральные растительные добавки - морковное пюре, или кофе, или какао-порошок. За счет введения в рецептуру пшеничных зародышевых хлопьев авторы смогли получить функциональный продукт высокой пищевой и биологической ценности, улучшенной мелкопористой структуры, с высокими орга-нолептическими свойствами [74].
В Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности разработан сывороточно-растительный желированный продукт, в состав которого входят молочная сыворотка, пшеничные зародышевые хлопья, пектин, дицитрат натрия сахар, кислота лимонная. Ежедневное употребление продукта способствует выведению тяжелых металлов и радионуклидов из организма человека, снижению уровня холестерина сыворотки крови, нормализации деятельности желудочно-кишечного тракта [73].
Козловым С.Г., Просековым А.Ю. проведены исследования по разработке взбитого продукта для функционального питания. Функциональные свойства продукту придает использование суспензии пшеничных отрубей. Для подготовки пшеничных отрубей их прогревают при 120-125 С в течение 12-15 мин, затем охлаждают до 25-30 С, соединяют с водой в соотношении 1:5 и уваривают при температуре 90-101 С до массовой доли сухих веществ 24-26%. Суспензию пшеничных отрубей вводят в подготовленную молочную основу с наполнителем, полученную путем восстановления сухого обезжиренного молока водой в соотношении 1:2. Смесь охлаждают, затем взбивают при 750 об/мин, затем при 3000 об/мин до увеличения объема в 3,5 раза. В конце взбивания тонкой струйкой вводят подготовленный желатин, перемешивают, охлаждают [70].
Резюмируя вышесказанное, можно сделать выводы о том, что использование злаков при производстве комбинированных молочно-растительных продуктов позволяет получить обогащенные витаминами, минеральными веществами, органическими кислотами и пищевыми волокнами продукты, содержащие сбалансированный по аминокислотному составу легко усваиваемый белок. Таким образом, разработка и производство инновационных многокомпонентных комбинированных молочно-злаковых продуктов представляют научный интерес и являются актуальным направлением научных исследований.
Оптимизация состава молочно-растительной основы биопродукта по критерию максимального (минимального) содержания минеральных веществ путем компьютерного проектирования
Показатели биологической ценности рассчитывали для следующих незаменимых аминокислот: валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин+цистин, треонин, триптофан, фенилаланин+тирозин. Расчет вели по отношению к аминокислотам "идеального" белка. Расчеты проводили в процессоре электронных таблиц "Ms. Еxcel" путем программирования соответствующих формул.
Массовую концентрацию йода определяли по методике МУ № 31-07/04 «Количественный химический анализ проб пищевых продуктов, продовольственного сырья, кормов и продуктов их переработки, лекарственных препаратов, витаминов, БАДов, биологических объектов».
Согласно решению Коллегии Евразийской экономической комиссии №129 от 11июня 2013 г. «О внесении изменений в Решение Комиссии Таможенного союза от 9 декабря 2011 г. №880» Технический регламент Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции» вступает в силу с 1 июля 2013 года, за исключением требований к молоку и молочной продукции, мясу и мясной продукции, и связанными с ними процессам их производства, хранения, перевозки, реализации и утилизации. До дня вступления в силу технических регламентов Таможенного союза, устанавливающих требования к молоку и молочной продукции, мясу и мясной продукции и связанных с ними процессам их производства , хранения, перевозки, реализации и утилизации, в отношении такой продукции и процессов ее производства, хранения, перевозки, реализации и утилизации действуют положения нормативно-правовых актов Таможенного союза или законодательства государства - члена Таможенного союза.
Учитывая вышеизложенное, показатели безопасности и качества готовых продуктов определяли согласно гигиеническим требованиям безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов (СанПиН 2.3.2.1078-01) и требованиям Федерального закона РФ от 12 июня 2008 г. № 88-ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» (в ред. Федерального закона от 22.07.2010 № 163-ФЗ) [112].
В работе использованы стандартные методы исследования микробиологических показателей по ГОСТ Р 53430-2009, ГОСТ Р 52687-2006, ГОСТ 25102-90, ГОСТ 10444.11-89 [4, 13, 14, 22, 24].
Количество клеток бифидобактерий определяли методом предельных разведений в модифицированной печеночной среде Блаурокка, а также гидролизатно-молочной и тиагликолевой средах с выдержкой посевов в течение 48-72 ч при температуре (37±1) С с последующим микроскопированием препаратов, окрашенных по Грамму [22, 55]. В. bifidum определяли также посевом на плотную питательную среду бифидум-агар с последующим термостатированием в анаэроста-те при температуре (37±1) С и микроскопированием выросших колоний.
Количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов определяли методом предельных разведений на агаризованной питательной среде для определения общего количества мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов (ТУ 9229-026-04610209-94) в чашки Петри и глубинным посевом. Приготовление питательных сред осуществляли на основании сборника инструкций по приготовлению питательных сред [91].
Бактерии группы кишечной палочки определяли посевом разведений продукта в среду Кесслер с последующим их инкубированием в термостате при температуре (37±1) С в течение 18-24 ч, а количество посторонних микроорганизмов - методом посева на мясопептонный агар с выдержкой при (37±1) С в течение 48 ч.
Микробиологическую оценку исследуемых продуктов проводили в аккредитованной испытательной лаборатории «Омск-тест» (г. Омск). Реологические характеристики являются важным фактором, определяющим качество кисломолочных продуктов [12, 33, 34, 35, 43, 110, 155]. Вязкость ферментированного молочно-солодового продукта определяли на вискозиметре Гепплера с шариковым индентором. Шарик движется в наклонной трубке, образуя узкую щель со стенкой. У структурированной жидкости при проходе через щель структурные связи разрушаются, поэтому точного воспроизведения результатов в двух параллельных замерах может и не быть. Прибор проградуирован для измерения вязкости ньютоновских или слабоструктурированных жидкостей в диапазоне от 30 до 60 Пас. Паспортная ошибка измерения не превышает 0,5 % для лабораторной модели [34].
Расчет экономических показателей производства биопродукта с овсяным толокном
Наряду с высокими вкусовыми качествами важную роль в приемлемости продукта питания для потребителя играют его внешний вид и текстура. Основными факторами, влияющими на структурно-механические свойства готового продукта являются: химический состав исходного молока, гомогенизация, режим тепловой обработки, состав закваски, гидромеханическое воздействие на молочно-белковый сгусток при перемешивании, охлаждении, перекачивании, розливе, применение веществ, улучшающих консистенцию готового продукта.
Одним из главных технологических этапов, формирующих консистенцию кисломолочных продуктов, является процесс ферментации, в основе которого лежит молочнокислое брожение и кислотная коагуляция казеина – основного белка молока.
Одним из факторов, вызывающих снижение стабильности дисперсионной системы, является изменение величины рН. В производстве кисломолочных продуктов с этой целью используют молочнокислое брожение. В заквашенном молоке в результате жизнедеятельности молочнокислых бактерий образуется молочная кислота, количество которой увеличивается с продолжительностью сквашивания. Накопление молочной кислоты вызывает соответствующее изменение концентрации ионов водорода, что приводит к нарушению естественного равновесия компонентов истинного раствора и изменению дисперсности частиц казеина. В изо-электрической точке образуется пространственная сетка, в ячейки или петли которой захватывается дисперсионная среда с жировыми шариками и другими составными частями молока, происходит процесс гелеобразования [33].
С научной и практической точек зрения представляет интерес вопрос изучения влияния овсяного толокна на процесс образования молочно-белкового сгустка во время ферментации. Для неньютоновских жидкостей вязкость является функцией скорости сдвига, поэтому ее называют «кажущейся» или эффективной вязкостью эф (Пас), которая достаточно полно характеризует поведение текучего материала. В качестве экспериментальных образцов были выбраны МРО с оптимальными органолептическими показателями (МРО 2 и МРО 3, с содержанием овсяного толокна 3 и 5% соответственно), а также контрольный образец (Кон троль 1). Результаты исследований эффективной вязкости представлены в виде рисунка 3.14.
Анализируя графики, представленные на рисунке 3.14, можно выделить три периода процесса ферментации молочно-растительной основы: индукционный, явной коагуляции, уплотнения сгустка. Продолжительность индукционного пери ода для молочно-растительной основы с содержанием овсяного толокна 3-5% со ставляет 2,5-3 часа, в течение этого периода показатель эффективной вязкости изменяется незначительно и составляет для МРО 2 – 0,362 Па с, для МРО 3 – 0, 423 Па с. Индукционный период контрольного образца составляет 4-4,5 часа, эф фективная вязкость достигает значений 0,17 Па с. Период явной коагуляции, со провождающийся резким повышением вязкости, для МРО длится 3,5-4 часа, для контрольного образца 5 часов. Во время третьего периода происходит формиро вание пространственной структуры молочного сгустка из сложных белок жировых решеток, образованных мицеллами и жировыми шариками, в результате чего сгусток уплотняется. Продолжительность периода уплотнения сгустка мо лочно-растительной основы 1 час, у контрольного образца данный период отсут ствует. На 8 час ферментации показатель эффективной вязкости для МРО 2 и МРО 3 составляет 6,56 Па с и 7,81 Па с соответственно, для контрольного об разца 1,78 Па с. Таким образом, введение овсяного толокна в состав молочно растительной основы сокращает продолжительность как отдельных периодов ферментации, так и всего процесса.
Включение в состав молочно-растительной основы овсяного толокна положительно влияет на консистенцию готового продукта. Формирование структурно-механических свойств продукта начинается уже на стадии тепловой обработки МРО. На этапе пастеризации происходит денатурация сывороточных белков, в результате чего повышаются гидратационные свойства казеина, увеличивается его способность к образованию более плотного сгустка, хорошо удерживающего сыворотку. Кроме того, при выбранных режимах пастеризации (температура 900С, продолжительность 300 с) происходит желатинизация, повышение адгезивных свойств крахмала, содержащегося в овсяном толокне, что способствует образованию стабильной системы. Также положительное влияние на структурно-механические свойства МРО оказывает наличие в овсяном углеводном комплексе слизей, представляющих собой водорастворимые гетеросахариды, состоящие из гексозанов, пентозанов и белка. Отличительной особенностью слизей является способность к значительному поглащению воды, в результате чего образуются растворы высокой вязкости. Набухая в воде, слизи придают продукту вязкую мягкую консистенцию.
На заключительном этапе исследований была изучена микроструктура молочно-растительной основы с содержанием овсяного толокна 5%. В качестве объекта исследований была выбрана МРО 3, характеризующаяся оптимальными ор-ганолептическими показателями и структурно-механическими свойствами. Характеристика микроструктуры МРО 3 представлена в виде таблицы 3.25.
