Введение к работе
Актуальность работы. Стратегия национальной безопасности Российской Федерации до 2020 года предусматривает обеспечение населения качественной сельскохозяйственной продукцией, в том числе функциональной направленности, выпускаемой на принципах ресурсосбережения и экологичности.
Современные тенденции совершенствования структуры питания ориентированы на разработку продуктов из сырья сложного состава с направленным его изменением, достаточных по пищевой и биологической ценности и соответствующих потребностям различных групп населения.
В связи с дефицитом пищевых ресурсов особое значение приобретает максимальное использование ценных побочных продуктов переработки сырья. К одному из них относится маловостребованный ресурс молочной отрасли — творожная сыворотка (лактозосодержащее сырье), ежегодные объемы производства которой в РФ в настоящее время превышают 2,6 млн. т.
Нестабильность химического состава, специфические органо-лептические характеристики, невысокая массовая доля сухих веществ, низкая хранимоспособность сдерживают ее применение на пищевые цели.
Переработке творожной сыворотки и получению продуктов на ее основе посвящены работы известных ученых: А. Г. Храмцова, И. А. Евдокимова, П. Г. Нестеренко, 3. С. Зобковой, Н. И. Дунченко, К. К. Полянского, Е. И. Мельниковой, Э. Ф. Кравченко, С. А. Рябце-вой, Н. А. Тихомировой, Е. Renner, J. Chem, Sato Kazuyoshi и др.
Однако проблема рационального использования ценных компонентов молока, содержащихся в сыворотке, и разработки продуктов на ее основе остается актуальной.
Учитывая тенденции роста объемов производства функциональных продуктов питания, целесообразно сочетание полезных свойств растений с известными ценными свойствами творожной сыворотки. Модификация химического состава и свойств сыворотки с последующим применением в технологии функциональных продуктов питания может быть осуществлена методом экстрагирования полезных веществ растительного сырья, например, инулинсодержащего, рекомендованного к потреблению при развитии сахарного диабета. Реализация данного направления открывает дополнительные возможности в решении проблемы комплексной, экономически целесо-
образной и экологически безопасной переработки вторичного молочного сырья, обеспечивающей замкнутый цикл производства.
Исследования по теме диссертационной работы выполнялись в соответствии с тематикой НИР кафедры технологии молока и молочных продуктов «Развитие физико-химических и биотехнологических основ производства молочных продуктов различного функционального назначения» (№ г. р. 01.2.00605297, 2006-2010 гг.).
Цель работы - оптимизация условий модификации химического состава и свойств творожной сыворотки с использованием якона для применения ее в технологии функциональных молокосодер-жащих продуктов.
Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:
- обосновать способы модификации химического состава и
свойств творожной сыворотки с применением якона для повышения
ее коллоидной стабильности, коэффициента эквивалентной сладости
и хранимоспособности;
оптимизировать условия получения модифицированной творожной сьгеоротки (молочно-растительного экстракта якона) с применением методов экстрагирования и биоконверсии;
установить углеводный, аминокислотный, витаминно-минеральный состав, функционально-технологические свойства и срок годности молочно-растительного экстракта якона с применением традиционных и сенсорометрических методов;
оптимизировать рецептуры, разработать технологии функциональных продуктов на основе молочно-растительного экстракта якона;
изучить химический состав, показатели, гарантирующие качество и безопасность новых продуктов, установить сроки их годности;
разработать проекты технической документации на производство новых видов продуктов, рассчитать экономическую эффективность, провести промышленную апробацию и внедрение продуктов на предприятиях отрасли.
Научные положения, выносимые на защиту.
Способы модификации и условия получения творожной сыворотки, характеризующейся коллоидной стабильностью, повышенным коэффициентом эквивалентной сладости, показателями функциональности, улучшенными органолептическими характеристиками и пролонгированной хранимоспособностью.
Частные технологии, состав и свойства низкокалорийных продуктов на основе модифицированной творожной сыворотки.
Научная новизна. Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден выбор нового экстрагента для извлечения углеводного комплекса инулинсодержащего растительного сырья.
С применением многофакторного статистического анализа оптимизированы условия экстрагирования физиологически ценных компонентов клубней якона депротеинизированной творожной сывороткой и биоконверсии инулина в молочно-растительном экстракте.
Получены и систематизированы новые данные о составе, свойствах (в том числе антиоксидантных и антибиотических) и хра-нимоспособности творожной сыворотки, модифицированной с использованием методов ультрафильтрации, экстрагирования и биоконверсии. Сделан вывод о целесообразности ее применения в составе функциональных молокосодержащих продуктов.
Установлены химический состав, свойства, сроки годности, пищевая и биологическая ценность разработанных продуктов на основе модифицированной творожной сыворотки, что позволило отнести их к группе функциональных.
Практическая значимость. Предложенные и запатентованные способы модификации химического состава и свойств творожной сыворотки позволяют получить новую пищевую композицию, относящуюся к группе вкусоароматических пищевых добавок для низкокалорийных продуктов функциональной направленности.
Разработанная технология модифицированной творожной сыворотки позволяет заменить до 40 % суточной нормы потребления сахарозы в пищевых композициях, повышая антиоксидантные, антибиотические свойства и пищевую ценность продуктов питания.
Обоснованы ассортиментные группы и разработаны ресурсосберегающие технологические решения производства функциональных ПРОДУКТОВ С Применением Модифицированной ТВОРОЖНОЙ СЫВОт
ротки.
Экономическая и технологическая целесообразность, социальная значимость предложенных технологий и рецептур низкокалорийных продуктов подтверждена промышленной апробацией и внедрением на предприятиях отрасли (ООО «Лидер-Аква», г. Санкт-Петербург; 000 «Аква-Плюс», г. Ливны Орловской обл.; ОАО «Липецкий хладокомбинат», г. Липецк). Ожидаемый экономический эффект от реализации новых продуктов, обусловленный рациональным использованием сырьевых ресурсов и интенсификацией производственных процессов, составит 3,92 тыс. руб. с 1 дал для безалкогольного газированного напитка и 13,07 тыс. руб. с 1 т для плодово-ягодного мороженого.
Новизна технических решений подтверждена патентами РФ: № 2345543 «Способ получения молочно-растительного экстракта из клубней якона», № 2367215 «Композиция ингредиентов для безалкогольного газированного напитка "Лесовичок"», № 2381692 «Способ производства функционального плодово-ягодного мороженого», № 2383625 «Способ ферментативного гидролиза инулина в мо-лочно-растительном экстракте якона», № 2396836 «Композиция ингредиентов для функционального плодово-ягодного мороженого».
Основные положения диссертационного исследования рекомендуются к внедрению в учебный процесс по курсам «Технология функциональных продуктов отрасли» и «Химия пищи» специальности 260303 «Технология молока и молочных продуктов» и бакалавров по направлению подготовки 260200 «Продукты питания животного происхождения».
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертационное исследование соответствует п. 3, 7 паспорта специальности 05.18.04 - «Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств», а также п. 2, 10 паспорта специальности 05.18.07 «Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практических международных и всероссийских конференциях: 74 научной конференции «Научные достижения молодежи - решению проблем питания человечества в XXI веке» (г. Киев, 2008) - очно; II Международном форуме «Аналитика и аналитики» (г. Воронеж, 2008) - очно; Международной научно-технической конференции «Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство» (г. Воронеж, 2008) - очно; X - XI Международных конференциях молодых ученых «Пищевые технологии» (г. Казань, 2009 - 2010);VIII Международном симпозиуме «Новые нетрадиционные растения и перспективы их использования» (г. Москва, 2009) - очно; III Международной научно-технической конференции «Инновационные технологии и оборудование для пищевой промышленности (приоритеты развития)» (г. Воронеж, 2009) -очно; Международной научно-практической конференции «Пищевая промышленность: состояние, проблемы, перспективы» (г. Оренбург, 2009) - очно; IV Международной научной конференции студентов, аспирантов, и молодых ученых «Научный потенциал студенчества в XXI веке» (г. Ставрополь, 2010); III Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Современ-
ное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания» (г. Челябинск, 2010); Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии и оборудование в молочной промышленности» (г. Воронеж, 2010); II Международной научно-технической конференции «Новое в технике и технологии пищевых производств» (г. Воронеж, 2010) - очно; II Всероссийской научной конференции «Научное творчество XXI века» с международным участием (г. Красноярск, 2010); II Международной научной конференции «Молодежная наука - пищевой промышленности» (г. Ставрополь, 2010).
Результаты работы представлены на конкурсах и выставках, награждены 9 дипломами и 1 сертификатом участника.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 24 работы, в том числе 7 в журналах, рекомендованных ВАК, 3 статьи в научно-технических журналах, тезисы 14 докладов и 5 патентов РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 177 страницах машинописного текста, содержит 56 таблиц и 66 рисунков. Список литературы включает 148 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.
