Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Научные и практические основы формирования продуктов функционального назначения (аналитический обзор) 10
1.1 Современные подходы к получению продуктов здорового питания 11
1.2 Особенности комбинирования продуктов на молочной основе 34
1.3 Молочная сыворотка - перспективное сырье для выработки продуктов функционального назначения 59
Глава 2 Обоснование направлений собственных исследований, их цель и задачи 76
Глава 3 Методика выполнения работы 85
3.1 Организация и схема эксперимента 85
3.2 Объекты исследований 88
3.3 Основные методы исследований 88
Глава 4 Исследование физико-химических процессов при гелеобразовании молочной сыворотки 100
4.1 Изучение влияния коллоидов на процесс гелеобразования 103
4.1.1 Агар 104
4.1.2 Пектин яблочный 109
4.1.3 Агароид 116
4.1.4 Желатин 121
4.1.5 Метилцеллюлоза 125
4.1.6 Картофельный крахмал 130
4.2 Анализ влияния условий гелеобразования сыворотки на свойства гелей 134
4.3 Изучение особенностей старения сывороточных гелей 143
4.3.1 Анализ кинетических изменений прочности гелей 143
4.3.2 Исследование коллоидных закономерностей старения гелей 148
4.4 Заключение по четвертой главе 152
Глава 5 Исследование особенностей гидролиза лактозы в молочной сыворотке 155
5.1 Исследование технологических параметров гидролиза лактозы в сыворотке ферментным препаратом Ha-Lactase из молочных дрожжей К. fragilis 155
5.2 Исследование состава углеводов гидролизованной сыворотки 158
5.3 Анализ влияния продуктов трансгликозилирования на активность ферментных систем микроорганизмов в сыворотке с гидролизованной лактозой 174
5.4 Заключение по пятой главе 179
Глава 6 Изучение состава и свойств растительного сырья Западно-Сибирского региона 183
6.1 Изучение химического состава 184
6.1.1 Азотистые вещества 186
6.1.2 Липидные фракции 193
6.1.3 Углеводный комплекс 195
6.1.4 Витамины, витаминоподобные вещества и минеральные элементы 208
6.1.5 Органические кислоты и некоторые другие вещества 212
6.2 Изучение микробиологических характеристик 214
6.3 Заключение по шестой главе 223
Глава 7 Развитие методических принципов проектирования продуктов с заданным составом и свойствами 226
7.1 Теоретическое обоснование использования принципа аналитической комбинаторики в технологии гелеобразных сывороточных продуктов 226
7.2 Исследование критериев аналитической комбинаторики 231
7.2.1 Анализ критериев стоимости профилактической потребности незаменимых нутриентов растительного сырья 231
7.2.2 Оценка рецептур на основе критерия ограничения 238
7.2.3 Анализ состояния технологического процесса на основе критерия технологичности 241
7.2.4 Оценка органолептических показателей гелеобразных сывороточных продуктов на основе критерия органолептики 244
7.3 Исследование и диагностика технологических потоков гелеобра їх сывороточных продуктов 247
7.4 Заключение по седьмой главе 270
Глава 8 Теоретическое обоснование и закон управления процессом гелеобразов молочной сыворотке 273
8.1 Анализ фазовых процессов при гелеобразовании молочно 273
8.2 Исследование особенностей структурообразования в адоях коллоидов 276
8.2.1. Алгоритм расчета 277
8.2.2 Результаты расчетов сорбции молекул воды в водных растворах на молекулах гелеобразователей 283
8.2.3 Результаты расчетов сорбции воды в сывороточных растворах на молекулах гелеобразователей 291
8.3 Изменение форм связи влаги при гелеобразовании 295
8.4 Классификация гелей на основе молочной сыворотки 298
8.5 Заключение по восьмой главе 303
Глава 9 Технологические принципы производства гелеобразных сывороточных продуктов 306
9.1 Технология, состав и свойства сывороточных гелеобразных продуктов 306
9.1.1 Желе «Осенний вальс» (ТУ 9224-001-02068315-05) 307
9.1.2 Структурированные продукты из молочной сыворотки (ТУ 9224-001-02068315-05) 310
9.1.3 Функциональные сывороточные продукты (ТУ 9224-002-02068315-05). 313
9.1.4 Зерненые сывороточные продукты (ТУ 9222-101-02068315-2004) 316
9.1.5 Желе сывороточно-растительные (ТУ 9224-003-02068315-05) 321
9.1.6 Гелеобразные напитки на основе молочной сыворотки 326
9.1.6.1 Тонизирующие сывороточные напитки (ТУ 9222-126-02068315-04). 326
9.1.6.2 Функциональные напитки (ТУ 9222-126-02068315-02) 328
9.1.6.3 Технология напитка с использованием активированных в роторно-пульсационном аппарате пивных дрожжей (ТИ 9184-065-02068315-02) 330
9.1.7 Желированный продукт «ОПТИМАЛЬ» (ТУ 9224-092-02068315-03) 332
9.1.8 Желированный продукт «НАТУРАЛЬ» (ТУ 9224-093-02068315-03) 333
9.1.9 Сывороточно-растительные желированные продукты (ТУ 9224-099-02068315-03) 334
9.1.10 Соусы на основе молочной сыворотки (патент 2259052) 336
9.1.11 Десерты сывороточно-растительные (ТУ 9224-105-02068315-04) 338
9.1.12 Желе безлактозные для функционального питания (ТУ 9224-102 02068315-04) 339
9.2. Эффективность технологий гелеобразных сывороточных продуктов 339
Выводы 340
Список использованных источников 343
Приложения 390
- Современные подходы к получению продуктов здорового питания
- Анализ влияния условий гелеобразования сыворотки на свойства гелей
- Анализ критериев стоимости профилактической потребности незаменимых нутриентов растительного сырья
- Желе сывороточно-растительные (ТУ 9224-003-02068315-05)
Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Современные тенденции совершенствования ассортимента продуктов питания ориентированы на создание сбалансированной по пищевой и биологической ценности продукции, способной обеспечивать потребности различных групп населения в пищевых веществах и энергии Сущность и необходимость развития этого направления сформулированы в постановлении Правительства Российской Федерации «О Концепции государственной политики в области здорового питания населения России»
В основных направлениях государственной политики в области здорового питания особое внимание уделено процессам переработки сельскохозяйственного сырья и созданию технологий пищевых продуктов с направленным изменением химического состава, соответствующим потребностям организма человека Перспективным является направление по комбинированию молочного и растительного сырья, что обеспечивает возможность обогащения получаемых продуктов незаменимыми веществами, а также позволяет регулировать их состав в соответствии с основными положениями науки о питании
Среди различных видов сырья особое место занимает молочная сыворотка В нашей стране должное внимание к молочной сыворотке активизировалось в результате широкомасштабных исследований и публикаций академика РАСХН А Г Храмцова Он сумел доказать, что сыворотка, благодаря своему уникальному составу и свойствам, является важнейшим пищевым сырьем и может служить основой для получения самых разнообразных продуктов высокой пищевой и биологической ценности
Академиком А Г Храмцовым, а также его учениками и последователями (В А Павловым, П Г Нестеренко, И А Евдокимовым, А А Храмцовым, С А Рябцевой, В Е Жидковым, С В Василисиным, А В Серовым, Г Б Гаври-ловым, Э Ф Кравченко и другими) исследованы состав и свойства сыворотки, разработаны способы ее обогащения, рассмотрены методы мембранной обработки, а также создано множество технологий ее промышленной переработки при выработке напитков, молочного сахара, сгущенных и сухих консервов, продуктов детского питания, а также показана возможность использования молочной сыворотки в производстве хлебобулочных изделий, мясных продуктов, натуральных и плавленых сыров и других Однако молочная промышленность имеет достаточные резервы сыворотки, что указывает на актуальность поиска новых способов ее переработки Следует отметить, что по своему составу сы-
воротка может служить хорошей основой для получения различных комбинированных продуктов питания, в том числе с регулируемым составом и гелеоб-разной структурой В молочной промышленности вопросы структурообразова-ния рассмотрены в работах 3 X Диланяна, П Ф Крашенинина, Н Н Липатова, Л А Остроумова, В Д Харитонова, П Ф Дьяченко, Н Н Липатова (мл), Н И Дунченко, Л А Забодаловой, А М Майорова и других ученых
Большие резервы для комбинирования молочной сыворотки с различными ингредиентами имеются в отраслях АПК, связанных с переработкой растительного сырья (ягод, овощей, фруктов, злаковых) До настоящего времени на использование продуктов переработки растительного сырья в технологии сывороточных продуктов обращалось недостаточно внимания В этой связи развитие исследований в данном направлении весьма актуально
Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является изучение физико-химических и биотехнологических особенностей формирования гелеобразных продуктов на основе молочной сыворотки и растительного сырья Западно-Сибирского региона, а также разработка концепции, позволяющей создавать новые виды этих продуктов
Для реализации поставленной цели решали следующие задачи
исследовать физико-химические процессы, определяющие сущность ге-леобразования молочной сыворотки при участии структурирующих веществ,
установить влияние условий гелеобразования на закономерности формирования сывороточных гелей,
рассмотреть особенности старения сывороточных гелей,
изучить особенности получения ферментированных сывороточных гелей,
провести теоретическую и экспериментальную оценку состава и свойств отдельных видов растительного сырья Западно-Сибирского региона,
разработать принципы проектирования гелеобразных продуктов на основе молочной сыворотки и растительного сырья, провести анализ технологий гелеобразных сывороточных продуктов,
раскрыть концепцию гелеобразования молочной сыворотки, разработать классификацию гелеобразных систем на основе молочной сыворотки,
использовать полученные в работе результаты для создания и широкомасштабного внедрения на предприятиях молочной промышленности различных гелеобразных продуктов на основе сыворотки и растительного сырья
Научная новизна работы:
- исследованы физико-химические и коллоидные процессы при гелеобра-
зовании молочной сыворотки, показан вклад технологических факторов в формирование гелеобразной структуры, а также разработаны теоретические положения, позволяющие управлять гелеобразованием в промышленности,
показано, что процесс образования сывороточных гелей характеризуется образованием устойчивой трехмерной пространственной структуры, которая необратимо разрушается под влиянием механических нагрузок,
выявлено, что ведущая роль в гелеобразовании сыворотки принадлежит гелеобразователям, степень участия каждого из которых, а также продолжительность процесса и характер геля зависят от их свойств, а также использованных сопутствующих веществ,
раскрыт механизм старения гелей, связанный с высвобождением из трехмерной сетки функциональных групп гелеобразователей,
исследованы технологические параметры гидролиза лактозы в сыворотке ферментным препаратом Ha-Lactase из дрожжей Kluyveromyces fragilis, доказана целесообразность использования молочной сыворотки с гидролизован-ной лактозой в технологии гелеобразных продуктов,
разработаны теоретические аспекты и методические принципы создания гелеобразных продуктов на основе расчета критериев, позволяющих объективно оценить характеристики сырья, технологических операций, готовой продукции и иных элементов, важных для прикладного использования,
научно обоснованы параметры технологического процесса, оказывающие влияние на формирование структуры гелеобразных сывороточных продуктов (ГСП), разработана схема их классификации
Практическая значимость работы. Разработаны технические условия и технологические инструкции на гелеобразные сывороточные продукты функциональные напитки, сывороточно-растительные желированные продукты, в том числе - безлактозные, зерненые сывороточные продукты, структурированные продукты из молочной сыворотки, десерты сывороточно-растительные Новизна предлагаемых решений подтверждена патентами (№№2234529, 2240014, 2246220, 2246221, 2246222, 2259004, 2259051, 2259052, 2262858) и положительными решениями на выдачу патентов Основная часть технологических разработок прошла апробацию и внедрена на предприятиях Кемеровской и Новосибирской областей, а также Алтайского края
Результаты использованы при реализации Федеральной программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (2001-2004 гг ), а также при выполнении Федеральной целевой науч-
но-технической программы «Приоритетные направления развития науки и техники» (2002-2006 гг) в рамках выполнения государственных контрактов по мероприятиям РИ-16 0/019/007 и 19 0/001/022 Материалы исследований используются в учебном процессе при чтении лекций, а также в дипломном проектировании студентов, обучающихся по специальности «Технология молока и молочных продуктов»
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и получили соответствующее одобрение на симпозиумах, конгрессах, конференциях, семинарах различного уровня, в том числе «Пищевые технологии» (Казань, 2001), «Новые технологии в научных исследованиях и образовании» (Юрга, 2001), «Пищевая промышленность - XXI век», (Тольятти, 200 L), «Пища Экология Человек» (Москва, 2001), «Федеральный и региональный аспекты государственной политики в области здорового питания» (Кемерово, 2002), «Достижения науки и практики в деятельности образовательных учреждений» (Кемерово, 2003), «Перспективы производства продуктов питания нового поколения (Омск, 2003), «Актуальные направления развития экологически безопасных технологий производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» (Воронеж, 2003), «Технологические и экономические аспекты обеспечения качества продукции и услуг в торговле и общественном питании» (Кемерово, 2003), «Молочная индустрия» (Москва, 2004), «Наука Технология Инновации» (Новосибирск, 2003), «Пища Экология Человек» (Новосибирск, 2004), «Молочная промышленность Сибири», (Барнаул, 2004), «Научно-практическая конференция с международным участием» (Барнаул, 2004), «Теория и практика новых технологий в производстве продуктов питания» (Омск, 2005), «Современные направления переработки сыворотки» (Ставрополь, 2006)
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в двух монографиях общим объемом 9,4 и 10,5 уел п л, материалах конференций, симпозиумов, форумов, научных трудах институтов, описаниях патентов, а также журналах, в которых опубликованы основные научные результаты диссертации «Пищевая промышленность», «Успехи химии», «Известия вузов Пищевая технология», «Хранение и переработка сельхозсырья», «Сыроделие и маслоделие», «Достижения науки и техники АПК», «Молочная промышленность» (всего более тридцати статей)
Структура и объем работы. Диссертация состоит из девяти глав, в том числе введения, аналитического обзора, методической части, результатов собственных исследований, выводов, списка использованных источников литера-
Современные подходы к получению продуктов здорового питания
В основе современных представлений о питании лежит концепция оптимального питания, предусматривающая необходимость и обязательность полного обеспечения потребностей организма не только в энергии, эссенциальных макро- и микронутриентах, но и в целом ряде необходимых минорных непищевых компонентов.
Президент Российской академии медицинских наук В.И. Покровский совместно с группой ведущих ученых в области гигиены питания и здравоохранения в книге «Политика здорового питания. Федеральный и региональный уровни» пишет, что формула пищи XXI века - это постоянное использование в рационе, ьаряду с традиционными, натуральными пищевыми продуктами, продуктов из генетически модифицированных источников с улучшенными потребительскими свойствами и повышенной пищевой ценностью, а также продуктов с заданными свойствами (то есть функциональных пищевых продуктов, обогащенных эссенциальными пищевыми веществами и микронутриентами), биологически активных добавок к пище (БАД), концентратов микронутриентов и других минорных непищевых биологически активных веществ [269].
В 1981 году академик А.А. Покровский предложил концепцию сбалансированного питания, в основе которой низлежит потребность человека в пищевых веществах, рассчитанная с учетом обменных реакций и химических превращений веществ в организме (таблица 1.1.1) [359]. Из таблицы видно, что в пище должен содержаться набор необходимых веществ в определенных соотношениях между ними, т.е. непременным условием поддержания адекватного гомеостаза и нормального состояния здоровья человека является потребление продуктов питания, сбалансированных по основным компонентам, важным с позиции физиологического питания [57, 60, 71, 247, 401].
В таблице 1.1.3 приведено ориентировочное количество пищевых продуктов, рекомендованных для потребления институтом питания РАМН (в среднем на одного человека).
В соответствии с международной классификацией, группу главных пищевых веществ составляют следующие нутриенты: белки, жиры, углеводы, витамины и минеральные вещества. Далее рассмотрим каждую из этих групп пищевых веществ в отдельности.
Важнейшую роль в питании играют белки, в том числе белки животного происхождения [60, 286, 351, 375]. Они являются строительным материалом тканей, составляют основу ферментов и гормонов, участвуют в транспортировке организма многих пищевых веществ, а также выполняют ряд специфических функгий. Потребность человека в белке в среднем составляет 75 грамм в сутки [263].
Белки организма постоянно обновляют свой состав за счет непрерывно протекающих и тесно связанных друг с другом процессов их распада и синтеза. Для обеспечения стабильности белковых молекул и достаточно высокого уровня их биосинтеза необходимо постоянное пополнение аминокислот, используемых организмом для построения и регенерации клеток, поскольку организм человека практически лишен резервов белка. Единственным источником пополнения запаса аминокислот в организме служат белки пищи.
Дефицит белков в рационе приводит к белковой недостаточности, следствием которой является потеря веса, предрасположенность к целому ряду заболеваний, сокращение продолжительности жизни. К сожалению, более 60% человечества не получает необходимого количества белков, поэтому поиск резервов для производства белковых продуктов является одной из актуальнейших проблем современности [195, 352,430,434,438].
Аминокислоты, не синтезирующиеся в организме человека, должны доставляться с пищей, и поэтому являются незаменимыми факторами питания. Важно не только поступление с пищей достаточного количества каждой из аминокислот, но и их соотношение. Считается, что для удовлетворения потребностей оргаяизма в аминокислотах около 60% суточного количества белка у взрослого человека и 80% у детей должно поступать за счет продуктов животного происхождения.
Качество белка принято характеризовать показателем его биологической ценности, выраженной через аминокислотный скор. Для определения качества белка принят аминокислотный коэффициент усвояемости [435]. Следует отметить, что развитие систем расчета качественного индекса белка, привело к разраівтке целого комплекса математических формул, различающихся как по пдатности используемой в них информации, так и по структуре самих выражений [275]. К общим подходам необходимо, в первую очередь, отнести методику сравнения аминокислотных шкал исследуемого и эталонного белков. Учеными предложено несколько модификаций аминограмм эталонного белка, однако в настоящее время наибольшую значимость получил вариант «гипотетически идеального белка»
FAO/WHO (1973 г), представленный в таблице 1.1.4. Наряду с традиционными подходами к оценке качества белка, получили распространение смешанные модели, такие как «модифицированная модель» FAO/WHO (1973), а также некоторые другие, в которых вычисленные значения биологической ценности (BV) исследуемого белка дополнительно корректируются коэффициентом усвояемости. В соответствии с изложенным, в таблице 1.1.5 приведены наиболее характерные методы расчета BV белка, достаточно часто использующиеся в практике научных исследований [275, 350, 396].
Обсуждая проблему биологической ценности как критерия качества белка, целесообразно кратко остановиться на вопросе соотношения биологической ценности животных и растительных белков, а также особенностей аминокислотного состава растительных белков, как потенциально наиболее крупного источника пищевого белка.
Белки семян большинства сортов зерновых дефицитны по двум (овес), а чаще по трем или четырем (пшеница) незаменимым аминокислотам. В то же время большинство белков зерновых культур богато серосодержащими аминокислотами (метионином и цистином). Они содержат эти аминокислоты в достаточі =ых или даже больших количествах, чем идеальный эталонный белок FAO/WHO.
Анализ влияния условий гелеобразования сыворотки на свойства гелей
В общем случае под условиями гелеобразования сыворотки следует понимать воздействие физико-химических, биотехнологических, механических и иных факторов, которые определяют поведение сыворотки при переходе ее коллоидного состояния золя в гель. В общем случае факторы и условия, влияющие на процесс гелеобразования, можно представить в виде совокупности процессов, подчиняющихся определенным законам (таблица 4.2.1) [13, 103, 245, 301, 436]. Использование математических уравнений позволяет исключить (или минимизировать) влияние эмпирического подхода при изучении рассматриваемого процесса.
Для понимания особенностей процесса гелеобразования молочной сыворотки предприняты попытки определения условий получения устойчивых дисперсий с различными гелеобразователями. При этом количество гелеобразователя выбрано с учетом результатов предварительно проведенных экспериментов (массовая доля сывороточных белков 0,6%, значение предельного напряжения геля не менее 100 Па) - для агара 0,8%; пектина -0,8%; агароида - 2,5%; желатина - 2,0%; метилцеллюлозы - 1,8%; крахмала - 3,0%. Следует, однако, учитывать, что в дальнейшем при разработке технологий и рецептур новых видов гелеобразных продуктов на основе молочной сыворотки будут внесены поправки на массовую долю гелеобразователя с учетом входящих в рецептуру компонентов и параметров технологического процесса.
В таблице 4.2.2 показано влияние величины параметра заряда на прочностные характеристики гелей на основе бинарных композиций «молочная сыворотка - гелеобразователь». Анализ приведенных закономерностей позволяет констатировать, что прочностные характеристики системы изменяются в зависимости от параметра электрического заряда молекулы гелеобразователя. Выявлено, что с увеличением параметра заряда происходит повышение значений предельного напряжения сдвига. Данный факт объясняет те особенности, которые определены в гелях в зависимости от концентрации ионов водорода.
Наибольшая ионная селективность установлена для желатина и пектина (под ионной селективностью понимают способность изменения прочности структуры геля в результате изменения параметра заряда молекулы гелеобразователя). Это связано со способностью ионов водорода блокировать заряды на поверхности молекулы гелеобразователя с последующей сменой знака заряда молекулы при одновременном усилении гелеобра-зующих свойств.
В реальных условиях состояние, при котором параметр заряда молекулы гелеобразователя оказывается равен нулю, получить практически невозможно, а можно лишь произвести смену знака заряда полимерной цепи гелеобразователя. Этот фактор можно расценить как положительное условие гелеобразования.
При смене знака заряда изменение гелеобразующих свойств не является пропорциональным, поскольку заряды у функциональных групп не тождественны. Данный факт указывает на то, что подбор реальных значений рН среды необходимо проводить с учетом особенностей свойств компонентов, входящих рецептуру компонентов.
Являясь по своей природе гидрофильными коллоидами, рассмотренные гелеобразователи обладают различной способностью к гидратации. В дальнейшем эта способность определяет технологические свойства коллоидов при гелеобразовании сыворотки, например, такое свойство, как набухание (таблица 4.2.3). Установлено, что при прочих равных условиях скорость набухания в значительной степени зависит от температуры. При визуальном анализе выявлено, что до определенной температуры гелеоб-разователь сохраняет четкую границу раздела фаз при взаимодействии с молочной сывороткой. В момент достижения определенной температуры наблюдается исчезновение резкой границы раздела между набухающим материалом и дисперсионной средой. В этом случае гелеобразователь можно рассмотреть как необратимо набухающую субстанцию с ее переходом в состояние коллоидного раствора.
Среди изученных гелеобразователей качественный скачок в скорости набухания в зависимости от температуры отмечен у агароида и пектина на температурном уровне 20-40С. Молекулы желатина и крахмала характеризуются примерно пропорциональным изменением степени гидратации с качественным изменением структуры гидратационных слоев при температуре 80С. Для метилцеллюлозы уже при температуре 10С характерна, по сравнению с другими гелеобразователями, максимальная скорость набухания (полное окончание изучаемого процесса отмечается при температуре более 70С). Из рассмотренных гелеобразователей минимальной скоростью набухания характеризуется агар, окончание этого процесса отмечается при температуре 100С.
Следует констатировать, что в реальных условиях (при наличии в рецептурах дополнительного количества составляющих компонентов) указанные температуры будут выше, поскольку для сольватации входящих компонентов необходима повышенная энергия. Теоретически обосновав и экспериментально доказав влияние температура на гелеобразование, проанализируем механизм данного явления.
Принято считать, что для химических взаимодействий доступны только те молекулы, которые обладают определенной избыточной энергией по сравнению с той, которой характеризуется большинство других молекул. Это следует из уравнения Аррениуса (4.2.3 и 4.2.4), значимыми величинами которого является температура процесса, определяющая число активных столкновений молекул. Если учесть, что на скорость гелеобразо-вания оказывает влияние два фактора (первый - температура перехода ге-леобразователя в бесконечно растворенное состояние и второй - температура начала появления частиц твердой фазы), определены рациональные температуры для различных гелеобразователей (таблица 4.2.4). При этом для упрощения восприятия материала опущены несколько параметров -массовая доля коллоида в диапазоне значимых концентраций (использовали только рациональную концентрацию) и массовая доля сахарозы (как агент, способствующий повышению температуры гелеобразования). Кроме того, давление, изменяющее число активных столкновений, также в расчете не использовали.
Анализ критериев стоимости профилактической потребности незаменимых нутриентов растительного сырья
В последние годы резко вырос объем производства синтетических препаратов биологически активных веществ. Несмотря на то, что использование синтетических БАВ позволяет варьировать состав продукта только в направлении нескольких компонентов, они находят широкое применение при производстве продуктов питания, в том числе молочных.
Ценовой фактор функциональных продуктов имеет большое значение, так как он определяет спрос. Необходимо рационально использовать только те компоненты, которые имеют наибольшее содержание пищевых веществ: витаминов, минеральных веществ и пищевых волокон.
Критерий стоимости профилактической потребности некоторых витаминов приведен в таблице 7.2.1 (здесь и в других случаях данные приведены для суточной потребности мужчины в возрасте 30-35 лет). Выявлено, что для обогащения продуктов аскорбиновой кислотой целесообразно использовать шиповник (Кс=0,5 руб.), облепиху и черную смородину (/fc=0,6 руб.), черемшу (Кс=0,35 руб.), перец сладкий красный (K c=Q,42 руб.), капусту (Кс=0,3 руб.), кабачки (Кс=0,1 руб.) и петрушку (Жс=0,8 руб.). Зерновые продукты в целях обогащения витамином С использовать нерационально.
При этом зерновые продукты эффективно использовать в качестве обогащения витаминами В! и Е (их критерий стоимости, даже по сравнению с облепихой, которая имеет более низкие показатели Кс по данным нутриентам, в 15 раз ниже). Критерий стоимости витамина Р самый низкий у черноплодной рябины (Лс=0,015 руб.). По сравнению с другим сырьем, даже тем, который характеризуется минимальным значением, он в 3 раза ниже (критерий стоимости у черной смородины Кс-0,05 руб., у красной смородины, а также крыжовника Кс=0,1 руб.).
Минеральные вещества входят в состав плодов и овощей в виде солей органических и неорганических кислот. С позиции физиологии питания наиболее дефицитные - калий, кальций, из микроэлементов - железо, йод, селен. Длительный недостаток или избыток в питании каких-либо минеральных веществ приводит к нарушению обмена белков, углеводов, витаминов, воды и развитию соответствующих заболеваний.
В дальнейшем определили и анализировали критерии стоимости профилактической потребности минеральных веществ из растительного сырья Западно-Сибирского региона. Результаты расчета приведены таблице 7.2.2. Установлено, что по критерию стоимости для обогащения железом нецелесообразно использовать плодово-ягодное и овощное сырьё, кроме рябины, поскольку критерий стоимости данного микроэлемента ягодных культур составил: у рябины Кс=0,5 руб., облепихи Кс=2,1 руб. и ранета Кс=2,4 руб.; у овощных культур - свеклы Кс—2 руб. и капусты белокочанной Кс=3,6 руб.
Анализ представленных результатов позволяет сделать вывод о нецелесообразности использования растительного сырья для обогащения кальцием. Кроме того, с позиции физиологии питания кальций, содержащийся в овощах, богатых щавелевой кислотой (свекла, петрушка), усваивается крайне плохо, поскольку образует с ней труднодиссоциируемые комплексы, которые интенсивно выводятся из организма. Щавелевая кислота также связывает кальций, попавший в организм из других продуктов.
Сравнивая критерии стоимости профилактической потребности кальция у ППЗ и ягодно-овощного сырья, установлено, что для зерновых он меньше в среднем в 8 раз, что обусловлено большим количеством сухих веществ в отрубях и ПЗХ.
По критерию стоимости профилактической потребности в калии выделим некоторые виды овощного сырья (особенно резкое отличие по критерию стоимости установлено у картофеля (Кс=0,7 руб.)), в то время как для ПО он составил 0,5 руб., а для ПЗХ 0,9 руб. Критерии стоимости магния у овощного и ягодного сырья достаточно высоки, по сравнению с критериями стоимости этого макроэлемента у зерновых продуктов. При этом магний не является дефицитным микроэлементом.
Рассчитанные критерии стоимости профилактической потребности йода для отдельных видов растительного сырья крайне высоки: для свеклы Кс=35 руб., картофеля Кс=64 руб., моркови Кс=45 руб., что примерно в 10 раз выше, чем у морепродуктов. Это указывает о значительных ограничениях по использованию растительного сырья Западно-Сибирского региона для ликвидации йоддефицитных состояний.
Известно, что пища, богатая пищевыми волокнами, оказывает положительное действие на процессы пищеварения. Растворимые и нерастворимые волокна придают ощущение сытости, так как волокна требуют более длительного периода времени для переваривания. Балластные соединения плодов включают большее количество пектиновых веществ, чем в овощах, причем с лучшими технологическими свойствами. Клетчатка плодов, как правило, менее грубая, чем содержащаяся в овощах. В дальнейшем определяли критерии стоимости профилактической потребности пищевых волокон из растительного сырья Западно-Сибирского региона. Результаты расчетов представлены в таблице 7.2.3.
Установлено, что критерии стоимости профилактической потребности в пектиновых веществах, исходя из анализа данных, варьируют в достаточно широком интервале. Из ягодного сырья наименьший показатель имеют ранет {Кс=\,2 руб.) и рябина (АЬ=2,4 руб.), из овощного сырья свекла (Кс=1,2 руб.), морковь (Кс=2,1 руб.), картофель (Кс=2,1 руб.), тыква (Кс=2,0 руб.), капуста белокочанная (Кс=2,4 руб.).
Зерновые продукты по критерию стоимости характеризуются меньшим (примерно в 2 раза) показателем. Так, например для ПЗХ Кс=\,2 руб. Наименьшим критерием стоимости профилактической потребности в клетчатке характеризуются пшеничные отруби.
Далее проанализируем критерии стоимости аминокислот и полиненасыщенных жирных кислот пшеничных отрубей и ПЗХ, заведомо не рассчитывая критерии стоимости аминокислот и полиненасыщенных жирных кислот ягодно-овощного сырья (в силу их низкого содержания). Анализ критериев стоимости, приведенных в таблице 7.2.4, показал, что для обогащения продуктов растительным белком и полиненасыщенными жирными кислотами наиболее эффективно использовать ПЗХ.
Желе сывороточно-растительные (ТУ 9224-003-02068315-05)
Сывороточно-растительные продукты предназначены для лечебно-профилактического и для общего питания. Технологическая схема представлена на рисунке 9.1.2. Способ производства гелеобразного продукта следующий. Измельченные пшеничные зародышевые хлопья или пшеничные отруби смешивают с гелеобразователем и сахаром, перемешивают от 3,0 до 5,0 минут до образования мелкодисперсной системы. Свежие огурцы, щавель или крыжовник протирают. В сухие компоненты вносят творожную сыворотку температурой 8-10С, затем нагревают до температуры 20+2С и оставляют в покое для набухания ее компонентов, далее если необходимо, по рецептуре вносят пюре огурца, щавеля и крыжовника. Смесь подвергают термической обработке при температуре 95±1С без выдержки для желатина, картофельного крахмала, метил целлюлозы, яблочного пектина; и с выдержкой 20 секунд для агара и агароида при постоянном перемешивании. Смесь охлаждают до температуры 65-69С, затем осупдествляют регулирование активной кислотности смеси 50% раствором лимонной кислоты до достижения рН 4,2+0,2. Далее смесь расфасовывают и осторожно охлаждают до 35-40С. В таблице 9.1.16 представлены рецептуры на желе с использованием пюре огурца, щавеля и крыжовника.
Рецептуры на желе со злаковыми добавками показаны в таблице 9.1.17. Для расширения ассортимента желе изучали возможность использования в рецептурах вкусоароматических добавок (ванилина, корицы, какао-порошка, кофе, ядер арахиса (сушеного), джемов апельсинового и вишневого, черноплодной рябины, мяты лекарственной).
Технологии данных видов продуктов соответствуют процессу производства, представленного выше, хотя имеют некоторые особенности. При изготовлении продуктов кристаллический ванилин, порошок корицы, кофе, какао-порошок добавляют в сухую измельченную смесь компонентов перед внесением в молочную сыворотку. Ядро арахиса измельчают до образования ореховой пасты, вишневый или апельсиновый джемы вносят в измельченную смесь компонентов и тщательно в течение 3-5 минут перемешивают. Черноплодную рябину перебирают от листочков, веточек, загнивших и пораженных экземпляров, протирают и вносят в смесь сыворотки и сухих измельченных компонентов.
Предлагаемые продукты имеют высокую пищевую и биологическую ценность, удовлетворительные органолептические свойства, обогащены биологически активными веществами пшеничных зародышевых хлопьев и пшеничных отрубей (полиненасыщенными жирными кислотами, микроэлементами, пищевыми волокнами), сывороточными белками и другими ценными веществами.
Отличительной особенностью органолептических показателей желе со злаковыми добавками является имитированный приятный вкус компонентов, в частности - ореха молотого, кофе, какао-порошка.
В таблице 9.1.18 представлены данные по содержанию в продуктах функциональных ингредиентов.
Исходя из анализа результатов выполненных исследований, принимаем продолжительность хранения сывороточно-растительных желе 10 суток при температуре 4+2С.
