Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние вопроса. Использование натуральных и модифицированных молочных продуктов в профилактическом питании 10
1.1 Основные принципы лечебно-профилактического питания. Функциональные продукты питания 10
1.2 Кисломолочные напитки как продукты здорового питания 18
1.2.1 Классификация, особенности технологии 19
1.2.2 Пробиотические свойства кисломолочных напитков 29
1.3 Молочная сыворотка - ценное сырье и основа для производства продуктов функционального назначения 34
1.4 Переработка молочной сыворотки на напитки, их классификация 41
1.5 Пищевая ценность плавленых сыров, совершенствование их ассортимента 50
Глава 2 Обоснование научных направлений исследований, их цель и задачи 57
2.1 Характеристика биологически активных веществ дикорастущего растительного сырья и их роль в питании 58
2.2 Медико-биологические аспекты использования дикорастущих растений в производстве молочных продуктов 78
2.3 Оценка ресурсов дикорастущего сырья Кемеровской области... 88
Глава 3 Методология и организация проведения теоретических и экспериментальных исследований 95
3.1 Организация и схема проведения исследований 95
3.2 Объекты и методы исследований 99
3.2.1 Физико-химические и биохимические методы 99
3.2.2 Микробиологические и радиометрические методы 103
3.3 Математическое планирование эксперимента и обработка экспериментальных данных 103
Глава 4 Изучение химического состава некоторых видов дикорастущего сырья с целью их использования в производстве молочных продуктов 105
4.1 Плоды и ягоды 106
4.2 Травянистые растения 118
4.3 Оценка экологической безопасности дикорастущего сырья 127
Глава 5 Способы подготовки дикорастущего сырья.к переработке .133
5.1 Получение водных и сывороточных экстрактов дикорастущего сырья 134
5.1.1 Характеристика сухого дикорастущего сырья как объекта экстрагирования 137
5.1.2 Исследование процесса экстракции БАВ дикорастущего сырья при использовании творожной сыворотки в качестве экстрагента 141
5.1.3 Характеристика состава и свойств водных и сывороточных экстрактов и сиропов дикорастущего сырья 153
5.2 Получение гомогенной системы и концентрата дикорастущего сырья 156
Глава 6 Формирование свойств кисломолочных напитков с использованием дикорастущего сырья 167
6.1 Фитонапитки с длительными режимами пастеризации (фиторяженка) 167
6.1.1 Влияние доз экстракта и сахарозы, режимов пастеризации на органолептические показатели) 168
6.1.2 Исследование пробиотических свойств : 173
6.1.3 Формирование физико-химических показателей 177
6.2 Фитонапитки с повышенным содержанием сухих обезжиренных веществ (фитойогурт) 181
6.2.1 Влияние дозы сиропа «Таволга», массовых долей жира и СОМО на органолептические показатели .. 181
6.2.2 Изменение физико-химических и реологических показателей в процессе хранения фитойогурта. 184
6.3 Фитонапитки с использованием симбиотической закваски (кефирные напитки) 189
6.3.1 Кефирные напитки с сиропом"мелиссы лекарственной 189
6.3.2 Кефирные напитки с экстрактом мелиссы лекарственной... 196
Глава 7 Исследование и обоснование технологического регламента производства плавленых сыров и плавленых сырных продуктов с использованием дикорастущего сырья 210
7.1 Влияние основных технологических факторов на качество плавленых сыров 210
7.2 Формирование консистенции низкожирных сладких плавленых сырных продуктов на основе копреципитата 221
7.3 Обоснование параметров производства мол очно-зерновой пасты 231
Глава 8 Исследование технологических особенностей сывороточных продуктов с использованем, дикорастущего сырья 237
8.1 Неферментированные напитки из сыворотки 237
8.1.1 Исследование влияния композиций из дикорастущего сырья^ на органолептические показатели напитков 237
8.1.2 Обоснование вида, дозы подслащивающих компонентов и регулятора кислотности 239
8. 2 Желированные продукты из сыворотки 242
8.2.1 Характеристика желе по показателям эффективной вязкости, напряжению сдвига 244
8.2.2 Изучение влияния.факторов на формирование вкуса и консистенции желированных продуктов... 247
8.3 Ферментированные сывороточные напитки.' 250
8.3.1 Напитки с использованием пробиотических молочнокислых микроорганизмов 250
8.3.2 Напитки с использованием молочнокислых микроорганизмов и хлебопекарных дрожжей (фитоквасы) 256
8.3.3 Напитки с использованием молочнокислых микроорганизмов и дрожжей, сбраживающих лактозу (фитокумысные напитки) 261
Глава 9 Изучение пищевой и энергетической ценности новых видов молочных продуктов, обоснование сроков их хранения 267
9.1 Пищевая, энергетическая ценность и содержание основных микронутриентов 267
9.1.1 Аминокислотный состав продуктов 269
9.1.2 Витаминный состав продуктов 271
9.1.3 Минеральный:состав продуктов 275
9.2 Изменение пищевой ценности новых видов продуктов в процессе хранения, обоснование сроков хранения 277
Глава 10 Практическая реализация результатов исследований 292
10.1 Технологии кисломолочных напитков с дикорастущими травами 292
10.1.1 Фиторяженка «Таволга» 293
10.1.2 Фитойогурт «Таволга» 295
10.1.3 Кефирные напитки «Мелисса», «Лесной» 300
10.2 Технологии плавленых сыров и сырных продуктов с дикорастущим сырьем 303
10.2.1 Плавленые сыры «Лесной» и «Таежный» 304
10.2.2 Сладкие плавленые сырные продукты «Неженка» и «Неженка лесная» 306
10.2.3 Молочно-белковая паста «Часхы Пайрам» 309
10.3 Технологии сывороточных напитков с дикорастущим сырьем311
10.3.1 Сывороточный напиток «Витаминный» 312
10.3.2 Желе «Диво» 314
10.3.3 Ферментированные сывороточные напитки «Медовый башмачок», «Осенний лист», «Айсберг» 316
Заключение по десятой главе 320
Выводы 321
Библиографический список 325
Приложения 349
- Кисломолочные напитки как продукты здорового питания
- Медико-биологические аспекты использования дикорастущих растений в производстве молочных продуктов
- Математическое планирование эксперимента и обработка экспериментальных данных
- Получение гомогенной системы и концентрата дикорастущего сырья
Введение к работе
Актуальность работы. Одним из перспективных направлений развития молочной промышленности является создание продуктов профилактического назначения. Прогнозируя развитие молочной отрасли, академик Н.Н. Липатов утверждал, что к середине ХХ1 века продукты питания будут выполнять роль самых эффективных лекарственных препаратов, предупреждающих появление тех или иных недугов человека.
Современные положения физиологии и биохимии питания вызывают необходимость создания продуктов функционального назначения, предусматривающих нивелирование негативных экологических условий и удовлетворяющих требованиям профилактического питания различных возрастных групп населения.
Большой теоретический и практический вклад в развитие технологий продуктов функционального питания, а также молочных продуктов с лечебно-профилактическими свойствами внесли ученые отечественных школ прикладной биотехнологии: А.А. Покровский, И.А. Рогов, Н.Н. Липатов (ст), П.Ф. Крашенинин, Н.П. Захарова, Н.Н. Липатов (мл), В.А. Тутельян, Н.С. Королева, А.М. Шалыгина, А.Г. Храмцов, И.С. Хамагаева, Л.А. Остроумов, В.Ф. Семенихина, Т.П. Шаманова, Н.И. Дунченко, В.И. Ганина, Н.А. Тихомирова, И.А. Евдокимов, З.С. Зобкова, А.А. Майоров, Л.А. Забодалова, Г.Б. Гаврилов, Н.Б. Гаврилова, Л.М. Захарова и многие другие.
При производстве молочных продуктов функциональной направленности широкие перспективы имеет использование дикорастущего сырья. Дикорастущие растения представляют большую ценность, прежде всего благодаря специфичным сочетаниям биологически и фармакологически активных компонентов (микронутриентов). Такие вещества трудно создать искусственно, они хорошо усваиваются человеческим организмом, обладают лечебным и/или профилактическим действием. В то же время в экологическом отношении дикорастущие растения являются более благоприятными источниками растительного сырья, чем традиционно используемые растения, культивируемые с применением удобрений и пестицидов.
Одним из подходов в политике питания населения является использование местных сырьевых ресурсов регионов, где проживают потребители. Это способствует повышению экономической эффективности пищевых производств, снижению их себестоимости и обогащению рациона населения необходимыми макро- и микроэлементами, витаминами и другими веществами несинтетического происхождения, недостаток которых зарегистрирован в конкретных регионах.
Сибирь располагает многовековым опытом традиционного применения дикорастущих растений при изготовлении продуктов питания и лечении различных заболеваний.
Учитывая актуальность темы, в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности разработаны научные и практические основы производства молочных продуктов с использованием дикорастущего сырья Сибирского региона. Отдельные этапы работы выполнены в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013гг». Результаты исследований обобщены и представлены в настоящей диссертационной работе.
Цель исследований - теоретическое и экспериментальное обоснование технологических, физико-химических закономерностей формирования молочных продуктов с использованием дикорастущего сырья и разработка на этой основе концепции, позволяющей создавать новые виды продуктов в соответствии с современными требованиями науки о питании.
Основные задачи:
- научно обосновать целесообразность применения дикорастущего сырья в производстве молочных и молокосодержащих продуктов;
- провести анализ химического состава, в том числе биологически активных веществ (БАВ), дикорастущего сырья с целью установления его технологичности и безопасности для использования в сочетании с молочным сырьем;
- обосновать способы подготовки дикорастущего сырья с целью последующей его переработки;
- разработать способы извлечения БАВ из дикорастущего сырья и получить на его основе экстракты и сиропы для дальнейшего их использования в производстве молочных продуктов;
- изучить комплексное влияние технологических факторов на формирование свойств молочных продуктов с использованием дикорастущего сырья (кисломолочных напитков, плавленых сыров, плавленых сырных продуктов, сывороточных напитков);
- разработать технологические регламенты по производству молочных продуктов с регулируемыми функциональными свойствами, пищевой и биологической ценностью;
- исследовать изменение состава и свойств молочных продуктов с дикорастущим сырьем в процессе хранения;
- изучить пищевую ценность новых видов молочных продуктов;
- провести опытные выработки новых видов молочных продуктов и разработать на них техническую документацию.
Научная новизна работы. Получены и систематизированы новые сведения о химическом составе дикорастущего сырья Сибирского региона (крапива двудомная, брусника, клюква болотная, шиповник коричный, щавель обыкновенный, черемша, мелисса лекарственная и другие).
Впервые изучен процесс экстракции БАВ из крапивы двудомной и мелиссы лекарственной безбелковой творожной сывороткой. Получены зависимости, описывающие влияние технологических факторов и состава сыворотки на извлечение экстрактивных веществ и витамина С из фитосырья. Исследован процесс ферментации сывороточного экстракта мелиссы лекарственной молочнокислыми микроорганизмами (Str. salv. subsp. thermophilus, Lbm. acidophilum и Lbc. delbr. subsp. bulgaricus), а также дрожжами (Sacharomyces cerevisie и Sacharomyces lactis). Установлено стимулирующее действие экстрактивных веществ мелиссы на развитие перечисленных микроорганизмов.
Изучены основные закономерности формирования органолептических, физико-химических, структурно-механических и пробиотических свойств кисломолочных напитков с использованием водных и сывороточных экстрактов и сиропов дикорастущего сырья. Получены зависимости, описывающие влияние технологических факторов на показатели качества кисломолочных напитков. Изучено влияние дозы экстракта и сиропа дикорастущего сырья (бадана толстолистного, мяты перечной, лабазника вязолистного) на развитие молочнокислой и санитарно-показательной микрофлоры в процессе хранения кисломолочных напитков.
Получены зависимости, характеризующие взаимосвязь основных технологических факторов с качественными характеристиками новых видов плавленых сыров и плавленых сырных продуктов. Установлены особенности формирования консистенции низкожирных сладких плавленых сырных продуктов с использованием дикорастущего сырья.
Исследованы технологические особенности производства сывороточных напитков и желе. Установлено влияние технологических факторов и массовой доли мелиссы лекарственной на содержание углекислого газа и спирта в сывороточных напитках с использованием дрожжей Sacharomyces cerevisie и дрожжей, сбраживающих лактозу Sacharomyces lactis.
Исследована пищевая, биологическая, энергетическая ценность новых молочных продуктов, изменение основных их качественных характеристик в процессе хранения.
Новизна предложенных технологических решений подтверждена авторским свидетельством СССР и патентами РФ.
Практическая значимость. Разработаны технические условия и технологические инструкции производства новых видов молочных продуктов с дикорастущим сырьем: фиторяженка «Таволга» (ТУ 9222-023-00427678-01); фитойогурт «Таволга» (ТУ 9222-024-00427678-01); кефирные напитки «Мелисса» (ТУ 9222–099-02068315-09), «Лесной» (ТУ 9222–100-02068315-09); плавленые сыры «Лесной» (ТУ 9225–093-02068315-07), «Таежный» (ТУ 9225–094-02068315-07); сладкие плавленые сырные продукты «Неженка» (ТУ 9225–097-02068315-08), «Неженка лесная» (ТУ 9225–098-02068315-08); молочно-белковая паста «Часхы Пайрам» (ТУ 9224-073-02068315-02); сывороточные напитки «Витаминный» (ТУ 9224-084-02068315-04), «Медовый башмачок» (ТУ 9224-086-02068315-04), «Айсберг» (ТУ 9224–087-02068315-05), «Осенний лист» (ТУ 9224–088-02068315-05), желе «Диво» (ТУ 9224-085-02068315-04).
Результаты научных исследований используются в учебном процессе подготовки специалистов по направлению 260300 «Технология сырья и продуктов животного происхождения» специальности 260303 «Технология молока и молочных продуктов», направлению подготовки бакалавров 260100 «Технология продуктов питания» при чтении лекционных курсов, проведении лабораторно-практических занятий, выполнении выпускных квалификационных работ научно-исследовательского характера.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований докладывались на конференциях, конгрессах, симпозиумах различного уровня: Ереван, 1989; Кемерово, 1994, 2002, 2009; Юрга, 1999; Орел, 2000; Улан-Удэ, 2000, 2001; Воронеж, 2003; Новосибирск, 2003, 2006; Барнаул, 2006; пос. Персиановский, ДонГАУ, 2008; Казань, 2008.
Публикации. Основные результаты диссертации изложены в монографии «Технологические аспекты производства сывороточных напитков с использованием дикорастущего сырья Сибирского региона» - 12,5 п.л. (2009 г.), в научных статьях, из которых 15 изданы в журналах, рекомендованных ВАК для публикации основных материалов диссертаций – «Молочная промышленность», «Хранение и переработка сельхозсырья», «Известия вузов. Пищевая технология», «Вестник Международной Академии Холода», «Пиво и напитки», «Техника и технология пищевых производств» а также в материалах международных конференций и симпозиумов.
В диссертации обобщены результаты исследований, проведенных при непосредственном участии и под руководством автора.
Основные положения, выносимые на защиту:
- концепция обогащения молочных продуктов природными БАВ за счет использования в их производстве дикорастущего сырья;
- научное обоснование способов подготовки дикорастущего сырья и получение на их основе гомогенных систем и концентратов, водных и сывороточных экстрактов и сиропов;
- основные закономерности формирования свойств молочных продуктов с дикорастущим сырьем;
- новые технологические решения производства кисломолочных напитков, плавленых сыров, плавленых сырных продуктов и сывороточных напитков функциональной направленности, их состав и свойства.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из десяти глав, в том числе введения, литературного обзора, методологической части, результатов исследований, выводов, списка источников литературы и приложений. Основной текст работы изложен на 348 страницах, включает 47 рисунков и 120 таблиц. Список литературы насчитывает 397 наименований, в том числе – 85 иностранных источников.
Кисломолочные напитки как продукты здорового питания
Кисломолочные напитки нашли широкое применение в лечебном и профилактическом питании. Они необходимы не только для нормализации водно-электролитного обмена, но для оптимизации химической структуры рациона. Кисломолочные напитки используются в питании здорового и больного и человека. При различных заболеваниях они применяются в качестве природных лечебных факторов, а также факторов, выполняющих защитную роль при хронических интоксикациях, в условиях экологического неблагополучия, в стрессовых ситуациях и др. Пищевая ценность и физиологическое действие напитков определяются их химическим составам и свойствами, входящих в рецептуру компонентов.
Современная промышленная технология кисломолочных продуктов базируется на результатах многолетних трудов отечественных ученых: И.И. Мечникова, С.А. Королева, А.Ф. Войткевича, В.М. Богданова, A.M. Скороду-мовой, Н.С. Королевой, В.Ф. Семенихиной, A.M. Шалыгиной, И.С. Хамагае-вой и др.
Кисломолочные напитки получают путем сквашивания молока, и/или молочных продуктов и/или их смесей с немолочными компонентами, которые вводятся не с целью замены составных частей молока, с использованием за-квасочных микроорганизмов, приводящим к снижению рН и коагуляции белка [54]. В качестве молочного сырья используют пастеризованное, стерилизованное, топленое молоко, сливки, пахту, сухое, сгущенное молоко, казеинаты и др. Кисломолочные напитки содержат живые заквасочные микроорганизмы, их количество к концу срока годности составляет, как правило, не менее 107 КОЕ в 1 г продукта.
Существует ряд признаков, по которым можно классифицировать кисломолочные напитки : - по виду исходного сырья; - по способу производства; - по способу ведения технологического процесса; - по составу закваски; - по массовой доле жира; - по длительности температурной обработки сырья; - по назначению; - по длительности сроков хранения; - по использованию стабилизаторов структуры.
Согласно ГОСТ Р 52738 «Молоко и продукты переработки молока. Термины и определения» все продукты переработки молока, производимые и реализуемые на территории Российской Федерации, классифицированы на три основные группы [54]: - молочные продукты; - составные молочные продукты; - молоко содержащие продукты.
Впервые научно обоснованную классификацию молочных продуктов по виду используемого исходного сырья предложил Н.Н. Липатов (ст.) [151]. Согласно этой классификации кисломолочные напитки можно разделить на три группы: на основе молочного сырья; комбинированные (с добавлением компонентов немолочного происхождения); модифицированные (с заменой компонентов молока компонентами немолочного происхождения).
К напиткам первой группы относятся напитки с составом компонентов, характерным для цельного или обезжиренного молока, а также напитки с повышенным содержанием сухих веществ. Для их получения используют только функционально необходимые ингредиенты (закваски, ферментные препараты, пищевые добавки, поваренная соль, сахар) [54].
Для обогащения белкового состава кисломолочных напитков используют сухое или сгущенное обезжиренное молоко (йогурты, кефир "Таллиннский"); казеинаты (напиток "Русский"); казециты (детские кисломолочные напитки); концентраты белков молока, полученные методом ультрафильтрации (кефир "Особый"), яблочным пектином (напитки "Био-тон").
К этой группе продуктов относятся и кисломолочные напитки с использованием сыворотки. Продукт готовят из смеси цельного или обезжиренного молока и сыворотки (творожной или подсырной), смешивают в определенном соотношении. Возможно подсгущение сыворотки до 13% сухих веществ. Смесь заквашивают специально подобранной закваской [20].
Составные молочные продукты изготавливают из молока с добавлением фруктов, овощей, орехов, зелени, какао и т.д. при этом составных частей молока должно быть более 50% [243]. Комбинированные (составные) кисломолочные напитки можно разделить на следующие группы: - с плодово-ягодными и фруктовыми наполнителями; - с продуктами пчеловодства; - с зерновыми и бобовыми культурами; - с соевыми наполнителями; - с дикорастущим растительным сырьем.
Классификация сырья немолочного происхождения, использование которого возможно при выработке продуктов сложного состава на молочной основе, предложена В.В. Бобылиным [22]. Она представлена основными сырьевыми группами, разделенными на подгруппы, представители которых участвуют в формировании продуктов. Весьма разнообразны представители группы дикорастущего растительного сырья. На территории Сибири произрастает более 300 видов съедобных растений, не считая грибов и водорослей. Реально используется не более 40. Многие дикорастущие растения обладают антибиотическими, бактерицидными, иммуномодулирующими и антимутагенными свойствами [193].
Медико-биологические аспекты использования дикорастущих растений в производстве молочных продуктов
Одна из актуальных проблем современности - сохранение здоровья человека, которое во многом определяется его статусом [68,209,269].
В результате проведенных исследований было установлено, что к концу XX столетия значительно изменились структура, качество питания населения экономически развитых государств, и его энерготраты [208,267]..Властности было установлено, что энерготраты в результате научно-технической революции снизились с 3000-3500ккал/сут в.средине прошлого столетия до 2000-2300 ккал/сут в настоящее время. Такое резкое снижение энерготрат привело к столь же резкому снижению и потребности в пище: она перестает быть единственным источником энергии и уменьшается ее роль как источника микронутриентов и биологически активных соединений [267].
В последние годы в структуре питания населения, в т. ч. и России, отмечается несбалансированность по белкам, жирам и углеводам, дефицит полноценных белков, полиненасыщенных жирных кислот, при избыточном употреблении жиров и углеводов [25,205]. По данным Института питания РАМН, у большинства населения рацион питания существенно дефицитен в отношении полиненасыщенных жирных кислот (омега-3 и омега-6), растворимых и нерастворимых пищевых волокон (пектин, камеди слизи, целлюлоза и др.), витаминов (группы В, Е и др.), широкого спектра витаминоподобных веществ природного происхождения (L-карнитин, убихинон, холин, метилме-тионинульфоний, липоевая кислота и др.), макроэлементов (кальций и др.), микроэлементов (йод, железо, селен, цинк и др.) [170,268,270].
На основе принципов доказательной медицины получены абсолютно новые данные и в отношении биологической роли для человека так называемых минорных биологически активных веществ. Это, прежде всего, относится к таким биологически активным соединениям, как[268, 300]: - различные группы флаваноидов (флаванолы и их гликозиды - кверцетин, кемферол, рутин и др:; флавоны - лютеолин, апигенин и др.; флавоно-ны - нарингенин, гесперидин и др.; дигидрофлаванолы, проатоцианидины, катехины и др.), физиологические функции которых чрезвычайно разнообразны и важны для снижения риска развития многих широко распространенных в настоящее время заболеваний; - индолы, одной из важнейших функций которых является регуляция активности ферментов первой и второй фаз метаболизма ксенобиотиков и протекторная роль в отношении некоторых форм онкологической патологии; - органические кислоты (янтарная, яблочная, гидроксилимонная и др.); - фенольные соединения (гидрохинон, арбутин, гидроксикоричные кислоты и др.), обладающие специфическим биологическим влиянием на разнообразные функции отдельных метаболических систем и организма в целом.
Это и многие другие биологически активные вещества пищевых растений, животных, одноклеточных микроорганизмов: бета-ситостерины, изо-флавоны, изотиоционаты, глюкоманнаны, полифруктаны, инулин, хлорофилл, кофеин, гиперицин, глюкозамины, хондриотинсульфат, хитозан и многие другие.
Накопленные в области нутрициологии данные свидетельствуют о том, что в условиях жизни современного человека невозможно адекватное обеспечение потребности организма всеми необходимыми для поддержания его жизнедеятельности пищевыми и минорными биологически активными компонентами за счет традиционного питания. Значительное увеличение потребления обычной пищи с целью повышения количества с ней микронутриентов приведет к такому же резкому росту потребления жиров и углеводов и, следовательно, к развитию ожирения и сопутствующих ему заболеваний. Проблема несбалансированности питания по микронутриентам может быть решена целенаправленным обогащением продуктов питания полезными для здоровья ингредиентами.
Дефицит этих пищевых веществ и биологически активных компонентов в рационе приводит к тому, что у взрослого населения выявляются различные нарушения иммунной системы, снижение резистентности организма к неблагоприятным факторам окружающей среды. Это приводит как к росту числа заболеваний (инфекционные, аллергические и онкологические) так и к снижению эффективности лечебных мероприятий.
Одна из объективных причин ухудшения фактического питания - употребление консервированных, рафинированных, подвергнутых технологической обработке и хранению продуктов питания. Бурное развитие новых технологий переработки сырья, производства и хранения пищевых продуктов привело к значительному снижению содержания в рационе современного человека нативных продуктов питания. Жесткие технологические режимы обработки и хранения лишают пишу важнейших биологически активных веществ, к потреблению которых наш организм приспосабливался тысячелетиями [208]. К сожалению, доля таких продуктов в питании населения постоянно увеличивается.
Среди субъективных причин, приводящих к ухудшению качественной адекватности питания, в первую очередь необходимо отметить слабую грамотность населения в отношении требований, предъявляемых к рациональному питанию в отношении пищевой ценности отдельных продуктов питания, технологических приемов приготовления пищи, которые позволяют обеспечивать сохранение в ней незаменимых нутриентов, режима питания и т.д. [25].
Математическое планирование эксперимента и обработка экспериментальных данных
При проведении исследований применяли различные методы планирования экспериментов: полнофакторный эксперимент на двух и трех уровнях — для описания и математического моделирования процесса, метод случайного баланса - на первом этапе эксперимента для выявления наиболее значимых факторов, влияющих на процесс; методы крутого восхождения и последовательного симплекс - планирования - для нахождения оптимальных условий (экстремумов).
Пассивный эксперимент с поочередным варьированием каждого фактора проводили в случае низкой управляемости экспериментом.
Повторность всех опытов была трехкратной. Уровень значимости принимали равным 0,05. Расчет коэффициентов уровней регрессии проводили по существующим методикам. Адекватность полученных уравнений проверяли по критерию Фишера, который сравнивали с табличным значением при определенной системы воспроизводимости и дисперсии адекватности [1,9].
Однородность выборки проверяли по критерию Кохрена. Надежность показаний оценивали по относительной погрешности и критерию Стьюдента.
Согласованность данных экспертизы оценивали по коэффициенту кон-кордации (w). Если w 0,6, то согласованность мнений экспертов считалась плохой, и проводили следующий тур опроса.
Все выполненные в работе расчеты проводились на ЭВМ с использованием пакета программ «Matlab», «Excel» и др.
Использование дикорастущего сырья при производстве пищевых продуктов и том числе молочных, его широкую многоплановую переработку сдерживает недостаточная изученность большинства видов растений. Несовершенство промышленно применяемых технологий переработки приводит к многотонажным потерям незаменимых пищевых веществ.
В данной главе приведены результаты исследований химического состава дикорастущих плодов, ягод и травянистых растений, большинство из которых использовалось при получении новых молочных продуктов. Классификация веществ в составе дикорастущего сырья приведена на рисунке 4.1.
Сбор дикорастущих плодов и ягод проводили на территории Кемеровской области и Алтайского края в период сезонов 2000 — 2009гг. Для анализа и дальнейшей переработки использовали сырье технической зрелости, освобожденное от косточки и семян (мякоть с оболочкой). Сведения о среднем химическом составе некоторых дикорастущих плодов и ягод приведены в таблице 4.1.1.
Как видно из таблицы свежие собранные дикорастущие плоды и ягоды имеют высокое содержание влаги (80 - 89%), шиповник - (68%) В их составе практически отсутствуют жиры, за исключением облепихи, содержание белка колеблется от 0,4 до 1,7%
Основную часть азотистых веществ плодов и ягод составляют свободные аминокислоты, которые имеют существенное значение для формирования аромата. Многие аминокислоты, входящие в их состав, являются незаменимыми (лейцин, изолейцин, триптофан, цистин, метионин). Однако их содержание невысокое, белки входящие в состав дикорастущих плодов и ягод лимитированы по нескольким аминокислотам[121,309]. Так, рябина красная, смородина имеют 4 лимитирующие аминокислоты; клюква, черноплодная рябина, шиповник - 5; мелкоплодные яблоки, крыжовник, клюква — 6 аминокислот, скоры которых менее 100%. Низкое содержание несбалансированного белка в дикорастущих плодах и ягодах указывает на нецелесообразность их использования в качестве источника этого нутриента.
Углеводный состав дикорастущих растений представлен сахарами, по-лиолами (сахарными спиртами), пектиновыми веществами, клетчаткой и ге-мицеллюлозой (таблица 4.1.2).
Основные усвояемые углеводы дикорастущих растений - глюкоза, фруктоза, сахароза, называемые сахарами из-за своего сладкого вкуса. Высокое содержание Сахаров (10 -14%) отмечается в шиповнике, яблоках мелкоплодных, боярышнике, рябине красной и черноплодной. Общим содержанием Сахаров, сахарных спиртов, органических кислот и их соотношением обусловлен вкус дикорастущих плодов и ягод.
Пектиновые вещества относятся к углеводам, имеющим полимерную структуру, основу которых составляет галактуроновая кислота, входят в состав клеток и внеклеточных образований. Во время созревания плодов и ягод нерастворимые формы пектинов переходят в растворимые, с этим связано их размягчение. Пектины не усваиваются организмом человека, но их роль в питании достаточна высока. Пектиновые вещества благодаря своей разветвленной структуре способны связывать и выводить из организма токсичные вещества (метаболиты гнилостных бактерий, тяжелые металлы, радиоактивные вещества). Свойства пектинов широко используются при производстве диетических и профилактических продуктов питания пониженной калорийности, а также продуктов, предназначенных для людей, работающих в условиях повышенной интоксикации. Кроме указанных свойств углеводы в продуктах питания могут выполнять технологические функции (например, изменять консистенцию или придавать специальные свойства), которые зависят от состава углеводных компонентов.
Важным свойством пектина, обуславливающим его применение в пищевых продуктах, является гелеобразование. Нормальные пектины (степень этерификации 50%) лучше всего образуют гели при концентрации 1%, хотя концентрация может изменяться в зависимости от вида пектина [205]. Жели-рование высокоэтерифицированных пектинов вызывается добавлением сахара и снижением рН среды.
Получение гомогенной системы и концентрата дикорастущего сырья
Для дальнейшего использования отбирали травянистые растения (крапива, черемша, щавель) в период начала их вегетативного развития, плоды и ягоды (брусника, шиповник) по мере их созревания. Оценивали показатели качества (внешний вид, запах, вкус), наличие органических и минеральных примесей, загнивших и заплесневелых плодов и ягод. Все сырье обмывали теплой водой, крапиву дополнительно ошпаривали горячей водой (90-95С).
Рассматривали два варианта подготовки сырья к переработке. В первом варианте дикорастущее сырье измельчали на волчках с диаметром отверстий 3-7 мм, затем растирали на вальцовочных машинах (зазор между валками 0,2-0,3мм). Термической обработке сырье не подвергали.
Во втором варианте сырье гомогенизировали на универсальном гомогенизирующем модуле УГМ, предназначенном для эмульгирования, смешива ния и термической обработки жидких, вязких и пастообразных продуктов. Схема установки УГМ для гомогенизации растительного сырья приведена на рисунке 5.2.1. Размеры частиц после гомогенизации составляли не более 5 мкм. Температуру обработки устанавливали 90±2С.
Полученные образцы хранили при температуре 4±2С в течение 5 суток. В процессе хранения определяли органолептические показатели по десяти балловой шкале, содержание витамина С, биофлавоноидов и микробиологические показатели.
При обработке сырья по первому варианту образцы травянистого сырья характеризовались неоднородной и несвязной консистенцией, отмечалось появление поверхностного слоя темно-бурой окраски на вторые сутки хранения. Это свидетельствовало о произошедших процессах окисления и деградации компонентов сырья. Отмечались высокие потери витамина С и биофлавоноидов (таблица 5.2.1).
Измельчение сырья сопровождается высвобождением окислительных ферментов, в частности аскорбатоксидазы и полифенолоксидазы, которые катализируют реакции окисления аскорбиновой кислоты и полифенолов. Термическая, обработка в течение 2-3 минут инактивирует ферменты, что приводит к меньшим потерям БАВ подготовленного сырья в процессе хранения.
Таким образом, наилучшие результаты получены при использовании универсального гомогенизирующего модуля УГМ, на котором происходило тончайшее измельчение всех составных частей сырья с получением однородной массы. Частицы полученной" гомогенной, системы дикорастущего сырья (ГСДС) достаточно тонко диспергированы (размеры частиц не более 5 мкм). Это позволяло им равномерно распределяться в составе молочных продуктов.
В процессе гомогенизации обеспечивалась пастеризация сырья, а затем и быстрое охлаждение, что способствовало лучшей сохранности его компонентов во время хранения.
По своему составу ГСДС была практически идентичной составу соответствующего растительного сырья и имела-однородную гомогенную консистенцию. Химический состав указанного сырья приведен в главе 4. Цвет полученного полуфабриката был близок к цвету сырья.
Предложено 12 композиций опытных смесей ГСДС, составленных из (брусники, крапивы, черемши, щавеля и шиповника) с учетом оценки их вкуса и состава. Количество подобных смесей может быть расширено.
В таблице 5.2.2 приведены композиции опытных смесей гомогенных растительных дисперсий, составленных из различных видов сырья с учетом его вкуса и состава. Количество подобных смесей может быть расширено.
Вкусовые характеристики смесей, оцененные по десятибалльной системе, с учетом возможности их использования при выработке плавленых сыров, приведены в таблице 5.2.3.
Полученную массу гомогенизированного растительного сырья можно использовать при получении молочных продуктов, в частности плавленого сыра.
Для увеличения сроков хранения полуфабриката его частично высушивали под вакуумом при температуре от 50 до 58С.
В результате получали концентраты дикорастущего сырья (КДС) с остаточной влажностью 45 -50%.
Концентраты дикорастущего сырья использовали при получении опытных образцов плавленого сыра. Содержание основных пищевых компонентов в концентрате дикорастущего сырья приведено в таблице 5.2.5.
