Введение к работе
Актуальность проблемы. Для поддержания здоровья человека и его активной жизнедеятельности особое значение имеет качественное и сбалансированное питание, необходимое не только для гармоничного роста и нормального состояния организма, но и для создания устойчивости к воздействию неблагоприятных факторов внешней среды. Согласно статистике, одним из заболеваний, охватившим около 90% населения РФ, является дисбактериоз, возникающий в результате нарушения количественного и качественного состава микрофлоры кишечника под влиянием различных факторов.
Не менее важной является проблема дефицита биологически активных веществ, макро- и микронутриентов, балластных веществ в рационе современного человека. С медико-биологической точки зрения обогащать необходимыми эссенциальными нутриентами следует продукты массового потребления, доступные для всех групп населения и регулярно используемые в повседневном питании.
В последние годы в мире динамично развивается индустрия функционального (здорового) питания, предусматривающего потребление продуктов, которые при регулярном применении оказывают положительное воздействие на организм в целом, его определенные системы, органы и их функции.
Теоретические и практические положения создания функциональных продуктов для здорового питания населения разработаны в фундаментальных и прикладных научных трудах отечественных и зарубежных ученых: Н.Н. Липатова (мл.), В.Д. Харитонова, В.А. Тутельяна, И.А. Рогова, И.А. Радаевой, А.Г. Храмцова, С.А. Рябцевой, Н.И. Дунченко, А.А. Покровского, Н.С. Королевой, В.Ф. Семенихиной, В.И. Ганиной, Б.А. Шендерова, М.А. Уголева, Н.А. Тихомировой, Т.В. Бархатовой, Y. Saito, К. Hayakawa, J. Mizutani, G.R. Gibson, M.B. Roberfroid и других.
Новое поколение пищевых продуктов с функциональными и улучшенными потребительскими свойствами, соответствует современным представлениям науки о питании и запросам потребителей. Производство функциональных продуктов питания - основная мировая тенденция пищевой науки и объект инновационных разработок.
Потребительские свойства функциональных продуктов включают три составляющие: пищевую ценность, вкусовые качества и направленное физиологическое воздействие. Традиционные продукты, в отличие от функциональных, характеризуются только первыми двумя составляющими. Обогащенные молочные продукты в наибольшей степени отвечают всем критериям функциональных продуктов.
Таким образом, создание технологий обогащенных молочных продуктов является актуальным и целесообразным.
Цель и задачи исследований. Цель диссертационной работы - научные и практические аспекты при формировании биотехнологической системы, включающей молочную основу, пробиотики, пребиотики и натуральные ингредиенты, разработка концепции и технологий обогащенных молочных продуктов с функциональными свойствами.
Для достижения поставленной цели сформулированы и последовательно реализованы следующие задачи:
- теоретически обосновать выбор и целесообразность использования функциональных ингредиентов как элементов биотехнологической системы обогащенных молочных продуктов;
- разработать концепцию и методологические принципы создания обогащенных кисломолочных продуктов на основе биотехнологической системы и математического моделирования;
- изучить бифидогенный потенциал функциональных ингредиентов как промоторов лакто- и бифидобактерий, используемых в производстве обогащенных кисломолочных продуктов;
- на основе теоретических и экспериментальных исследований разработать технологии обогащенных молочных продуктов;
- осуществить промышленную апробацию разработанных технологий;
- изучить состав и свойства обогащенных молочных продуктов;
- провести медико-биологические исследования функциональных свойств обогащенных продуктов: антипатогенную активность, бифидогенные свойства и иммуностимулирующее действие;
- определить экономическую эффективность и конкурентоспособность обогащенных молочных продуктов, социальную значимость разработанных технологий и провести маркетинговые исследования.
Научная концепция. Рациональное использование различных видов молочного сырья в комплексе с пробиотиками, пребиотиками и натуральными ингредиентами, как составными элементами биотехнологической системы, с применением методологических принципов позволит создать линейку обогащенных кисломолочных продуктов с функциональными свойствами и гармонично сочетающимися органолептическими показателями.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- теоретически обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность использования молочной основы и функциональных пищевых ингредиентов – пробиотиков, пребиотиков и натуральных продуктов со значительным содержанием витаминов, макро- и микроэлементов, пищевых волокон, амино- и жирных кислот как составных элементов биотехнологической системы обогащенных молочных продуктов;
- впервые предложены методологические принципы создания обогащенных молочных продуктов на основе четырехэлементной биотехнологической системы и математического моделирования;
- изучен бифидогенный потенциал функциональных ингредиентов как промоторов лакто- и бифидобактерий, используемых в производстве ферментированных продуктов, обеспечивающих нормативный уровень клеточной концентрации пробиотических культур (не менее 1*107 КОЕ/см3 - для лакто- и 106 КОЕ/см3 – для бифидобактерий);
- на базе теоретических и экспериментальных исследований разработаны технологии обогащенных молочных продуктов, проведена оценка потребительских свойств, пищевой и биологической ценности и хранимоспособности;
- подтверждено повышение биологической ценности обогащенных молочных продуктов как за счет бактериального синтеза аминокислот в результате жизнедеятельности микроорганизмов закваски, так и за счет внесенных аминокислот пищевых ингредиентов;
- проведены медико-биологические исследования функциональных свойств обогащенных молочных продуктов и установлена антипатогенная активность по отношению к патогенным и условно-патогенным энтеробактериям: Escherichia coli 3912/41, Salmonella typhimurium, Shigella sonnei, Proteus mirabilis № 878, Staphylococcus aureus 209-р;
- изучены бифидогенные свойства и иммуностимулирующее действие обогащенных кисломолочных продуктов на примере микрофлоры кишечника мышей при дисбактериозе, вызванном антибиотиками широкого спектра действия, и на примере микрофлоры кишечника волонтеров, больных дисбактериозом 1 степени в естественных условиях.
Новизна технических решений по созданию биотехнологий обогащенных молочных продуктов подтверждена 6 патентами РФ.
Практическая значимость работы.
На основании проведенных исследований и практической апробации разработаны технологии 15 обогащенных молочных продуктов трех видов: жидкие кисломолочные продукты - ТУ 9229-001-00493468-04 «Напиток кисломолочный кефирный с «Лаэлем», ТУ 9229-002-00493468-04 «Напиток кисломолочный бифидосодержащий с «Лаэлем», ТУ 9229-003-00493468-04 «Напиток кисломолочный ряженковый с «Лаэлем», ТУ 9229-004-00493468-04 «Напиток кисломолочный йогуртный с «Лаэлем», ТУ 9229-009-00493468-08 «Кисломолочный биопродукт «Мой доктор», ТУ 9229-012-00493468-09 «Кисломолочные напитки «Сибирское здоровье», СТО 9229-014-00493468-09 «Кисломолочный кефирный бионапиток «Иммулакт», СТО 9229-015-00493468-09 «Кисломолочный ряженковый бионапиток «Лактимос»; кисломолочные продукты с высоким содержанием жира – ТУ 9229-008-00493468-08 «Сметанный продукт с комплексным пребиотиком и облепиховым маслом», ТУ 9229-011-00493468-09 «Сметанный продукт, обогащенный кедровым жмыхом, лактулозой и льняным маслом»; ТУ 9229-013-00493468-09 «Сметанный продукт, обогащенный кедровым жмыхом, комплексным пребиотиком «Лаэль» и льняным маслом»; кисломолочные продукты с высоким содержанием белка – ТУ 9229-005-00493468-08 «Крем творожный «Лаэленок», ТУ 9229-006-00493468-08 «Масса творожная «Лаэленок», ТУ 9229-007-00493468-08 «Паста творожно-альбуминная», ТУ 9229-010-00493468-09 «Обогащенные творожные продукты». Технологии прошли промышленную апробацию в условиях ОАО «Молочный завод «Новочеркасский» и молокоперерабатывающей фирмы ООО «Жевагин» (Ростовской обл.).
Результаты научных исследований используются в образовательном процессе при подготовке специалистов по направлению 080401 «Товароведение и экспертиза товаров» ФГБОУ ВПО ДГАУ и по направлению подготовки магистров 260100.68 «Технология продуктов питания» ФГБОУ ВПО СевКавГТУ и ФГБОУ ВПО ДГАУ.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждены и получили одобрение на Международных, Всероссийских и региональных научно-практических конференциях в период с 2003 по 2011 г.: «Проблемы создания нового поколения отечественных продуктов повышенной пищевой и биологической ценности - продуктов ХХI века» (Адлер, 2003); «Стратегия развития АПК: технологии, экономика, переработка, управление» (п. Персиановский, 2004 - 2011); «Безопасность и качество товаров» (Саратов, 2007 - 2010); «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг» (Орел, 2007); «Современный взгляд на производство творога, творожных паст и сыров: расширение ассортимента, совершенствование технологии и оборудования» (Ставрополь, 2008); «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств» (Барнаул, 2008); «Биотехнологические системы как один из инструментов реализации «Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции сырья и продовольствия на 2008-2012 годы» (п. Персиановский, 2009-2011); «Современная Россия: реализация экономического, интеллектуального и технического потенциала» (Волгодонск, 2009); «Технология и продукты питания» (Саратов, 2009-2011); «Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания» (Челябинск, 2009-2011); «Функциональные продукты питания: гигиенические аспекты и безопасность» (Краснодар, 2009); «Инновационные технологии и оборудование в молочной промышленности» (Воронеж, 2010); «Новые подходы к разработке инновационных технологий производства и переработки сельскохозяйственной продукции» (Волгоград, 2010); «Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, 2010-2011); «Инновационные технологии – основа модернизации отраслей производства и переработки сельскохозяйственной продукции» (Волгоград, 2011); «Перспективные направления исследований в области переработки мясного сырья и создания конкурентоспособных продуктов питания» (Москва, 2011); «Актуальные проблемы развития пищевой промышленности и инновационные технологии пищевых производств" (Углич, 2011).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 148 научных работ, в т.ч.: 4 монографии; 1 учебное пособие; 17 научных статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ; 6 патентов РФ на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора, методической части, результатов собственных исследований, выводов, списка использованных литературных источников и приложений. Основной текст работы изложен на 364 страницах машинописного текста, содержит 138 таблиц, 89 рисунков. Список литературы - 403 наименования, в том числе 103 на иностранных языках.
