Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 7
1.1. Физиологическое значение пищевых веществ в питании человека 7
1.2 Основные принципы создания продуктов сложного сырьевого состава на молочной основе 16
1.3. Пути увеличения срока годности кисломолочных продуктов 22
1.4. Пищевая ценность пшеничных зародышевых хлопьев, перспективность использования в создании обогащенных молочных продуктов 33
1.5. Заключение по главе 39
Глава 2. Организация работ, объекты и методы исследований 42
2.1. Организация экспериментальных работ 42
2.2. Объекты и методы исследований 45
Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение 50
3.1. Изучение влияние способов обработки и температуры хранения на липидную фракцию пшеничных зародышевых хлопьев 50
3.1.1. Исследование влияния различных способов обработки на липидную фракцию пшеничных зародышевых хлопьев 50
3.1.2. Исследование влияния температуры и вида обработки на липидную фракцию пшеничных зародышевых хлопьев в процессе хранения 55
3.2. Исследование пищевой ценности пшеничных зародышевых хлопьев 64
3.3. Исследование влияния отдельных технологических факторов на формирование творожно-растительного продукта с пшеничными зародышевыми хлопьями 70
3.3.1. Изучение влияния стадии внесения пшеничных зародышевых хлопьев на качество и выход творожно-растительного продукта 71
3.3.2. Исследование влияния дозы вносимых пшеничных зародышевых хлопьев на выход и качество творожно-растительного продукта 79
3.3.3. Изучение влияния режимов пастеризации на выход и качество творожено-растительного продукта 82
3.3.4. Исследование особенностей кислотно-сычужного свертывания молочно-растительной смеси 87
3.4. Оптимизация основных параметров термизации творожно-растительного продукта 94
3.4.1. Влияние дозы стабилизатора, температуры и выдержки термизации на предельное напряжение сдвига термизированного творожно-растительного продукта 96
3.4.2. Влияние дозы стабилизатора, температуры и выдержки термизации на массовую долю влаги термизированного творожно-растительного продукта 101
3.4.3. Влияние дозы стабилизатора, температуры и выдержки термизации на консистенцию продукта термизированного творожно-растительного продукта 106
3.5. Практическая реализация результатов исследований 111
3.5.1. Пищевая ценность творожно-ратительного продукта 112
3.5.2. Обоснование сроков хранения термизированных творожно-растительных продуктов 119
3.5.3. Исследование возможности обогащения термизированного творожно-растительного продукта пробиотическими микроорганизмами 125
3.5.4 Расчет экономической эффективности производства творожно-растительного продукта с пшеничными зародышевыми хлопьями 132
Выводы 135
Список использованной литературы
- Физиологическое значение пищевых веществ в питании человека
- Пищевая ценность пшеничных зародышевых хлопьев, перспективность использования в создании обогащенных молочных продуктов
- Изучение влияние способов обработки и температуры хранения на липидную фракцию пшеничных зародышевых хлопьев
- Изучение влияния режимов пастеризации на выход и качество творожено-растительного продукта
Введение к работе
Здоровье человека зависит от пищи, которую он ежедневно употребляет. Полноценное питание способствует профилактике заболеваний, продлению жизни, созданию условий для повышения способности организма противостоять неблагоприятным воздействиям окружающей среды, нормальному росту и развитию детей. Рациональным принято считать питание, удовлетворяющее энергетическим, пластическим и другим потребностям организма и обеспечивающее при этом необходимый уровень обмена веществ.
К сожалению, современный уровень питания человечества неудовлетворителен как в количественном, так и в качественном отношении. Качественный аспект питания связан с дефицитом в рационе полноценного белка, полиненасыщенных жирных кислот, витаминов, микро- и макронутриентов, пищевых волокон. Производство традиционных продуктов питания не является достаточным для удовлетворения физиологических потребностей населения, поскольку при нынешних технологиях все продукты проходят чрезмерную обработку и в результате теряют большую часть биологически активных веществ. Кроме того, изменились требования современного человека к энергетической и пищевой ценности продуктов, что связано со снижением доли физического труда, значительным эмоциональным напряжением, ухудшением экологической обстановки и пр.
Все это требует не только коренного совершенствования технологии получения традиционных продуктов, но и создания нового поколения пищевых продуктов, отвечающих возможностям и реалиям сегодняшнего дня. Это продукты повышенной пищевой ценности, имеющие сбалансированный состав, соотношение компонентов в которых, максимально приближенно к физиологическим потребностям организма.
Разработка и производство качественно новых продуктов повышенной пищевой ценности является наиболее быстрым, экономически приемлемым и научно обоснованным путем решения проблемы рационального питания насе-
ления. Одним из важнейших направлений в повышении пищевой ценности — стало создание продуктов сложного сырьевого состава.
Большой теоретический и практический вклад в развитие технологии продуктов сложного сырьевого состава внесли Н.Н. Липатов (ст.), И.А. Рогов, А.А. Покровский, Ю.Я. Свириденко, В.В. Харитонов, Л.А. Остроумов, А.В. Гудков, Н.Н. Липатов (мл.), Н.П. Захарова, Л.А. Забодалова, Н.Б. Гаврилова, В.И. Ганина, Н.И. Дунченко, В.М. Позняковский, Н.А. Тихомирова, A.M. Ша-лыгина, И.С. Хамагаева, А.Г. Храмцов и др.
Наиболее подходящей основой для создания продуктов сложного сырьевого состава является молоко и молочные продукты, так как они занимают особое место в рационах питания людей различных категорий и возрастных групп, благодаря, высоким вкусовым качествам и пищевой ценности. Комбинирование молочной основы сырьем растительного и животного происхождения позволяет не только экономить основное сырье, но и создавать новый или усиливать имеющийся положительный биологический эффект питания.
В настоящее время поиск более дешевого источника ценных в пищевом отношении нутриентов привел к расширению сферы использования растительного сырья. Сочетание растительного и молочного сырья в продуктах открывает широкие возможности для повышения их пищевой и биологической ценности, так как растительные добавки содержат витамины, углеводы, белки, пищевые волокна и другие вещества, роль которых для организма велика. Кроме того, растительные белки в сочетании с животными создают активные в биологическом отношении аминокислотные комплексы, обеспечивающие физиологическую полноценность и высокую усвояемость аминокислот.
Перспективным растительным сырьем, исключительно полезным по содержанию питательных веществ, обладающим уникальным биохимическим составом и набором биологически активных веществ, являются пшеничные зародышевые хлопья - вторичный продукт переработки зерна. Исследование возможности применения данного вида сырья в производстве термизированных творожных изделий, которые пользуются все возрастающим спросом у потре-
6 бителей, представляет определенный интерес.
Настоящая работа посвящена исследованию и разработке технологии термизированного творожно-растительного продукта с пшеничными зародышевыми хлопьями. В диссертационной работе исследованы способ предварительной обработки и режимы хранения пшеничных зародышевых хлопьев, с целью обеспечения сохранности их биохимического состава, санитарно-гигиенической надежности и увеличения продолжительности хранения. Изучены химический состав и пищевая ценность предварительно обработанных зародышевых хлопьев. Исследовано влияние отдельных технологических факторов на процесс формирования творожно-растительного продукта, таких как доза и стадия внесения растительного компонента, температуры пастеризации и сквашивания молочно-растительной смеси, вид закваски. Установлены оптимальные параметры термизации творожно-растительного продукта и сроки хранения термизированного продукта, разработана техническая документация для его производства. Исследована возможность обогащения термизированного продукта пробиотической микрофлорой.
Практической стороной работы явилось создание нового творожно-растительного продукта, обогащенного пшеничными зародышевыми хлопьями, целесообразность создания которого обусловлена эффективностью процесса их производства за счет экономии молочного сырья и повышением пищевой ценности, по сравнению с традиционным творогом.
Физиологическое значение пищевых веществ в питании человека
Питание - важнейший фактор, определяющий здоровье человека. К сожалению, современный период развития человечества характеризуется увеличением числа заболеваний, связанных с нарушением питания. Эти заболевания обусловлены рядом факторов, среди которых следует отметить: ухудшение экологической обстановки, проявляющееся в накоплении в продуктах питания разнообразных токсичных и мутагенных веществ; применение жесткой технологической обработки при производстве продуктов питания, вследствие которой в продуктах полностью или частично разрушаются природные биологически активные вещества; использование пищевых добавок, улучшающие орга-нолептические и технологические свойства продукции, но неблагоприятно действующих на организм человека, а также изменение образа жизни человека, приведшее, с одной стороны, к снижению энергозатрат и уменьшению поступления эссенциальных веществ (белка, минеральных веществ, витаминов) с недостаточным количеством потребления пищи, а с другой стороны, к увеличению потребления продуктов животного происхождения с высоким содержанием насыщенных жиров и холестерина [48].
Среди субъективных причин, ухудшающих качественную адекватность питания, следует отметить недостаточную компетентность населения в вопросах питания, режима питания, пищевой ценности отдельных продуктов, технологических приемов приготовления пищи, обеспечивающих сохранность в ней эссенциальных нутриентов и т.п. [70].
Все эти факторы фактического питания населения, а также современные достижения науки о питании, особенно развитие биохимии и физиологии питания, фармаконутрициологии, расшифровка патогенетических механизмов развития болезней, требуют пересмотра и совершенствования питания [35].
Современная наука о питании рассматривает пищу, главным образом, как источник энергии и основных пищевых веществ: белков, жиров, углеводов, минеральных веществ и витаминов.
Наиболее важным компонентом пищи является белок. Белки относятся к незаменимым, эссенциальным веществам, без которых невозможны жизнь, рост и развитие организма. Количественная достаточность и биологическая ценность белка пищевого рациона позволяет создать оптимальную внутреннюю среду организма, необходимую для высокой функциональной способности его систем, повышения общей работоспособности и устойчивости к интоксикациям и болезням [105, 149]. Потребность человека в белке зависит от его возраста, пола, характера трудовой деятельности. Физиологическая потребность в белке людей, которые не связаны с применением физического труда, составляет от 70 до 110 г в сутки [111]. Из общего количества белков, потребляемых человеком, около 50 % должно приходиться на белки животного происхождения [141, 150].
Биологическая ценность белков определяется сбалансированностью аминокислотного состава и атакуемостью белков ферментами пищеварительного тракта. В организме человека белки расщепляются до аминокислот, часть из них (заменимые) являются строительным материалом для создания новых аминокислот, однако имеются 8 аминокислот (незаменимые, эссенциальные), которые не образуются в организме взрослого человека, они должны поступать с пищей. В белке пищи должен быть сбалансирован не только состав незаменимых аминокислот, но должно быть определенное соотношение незаменимых и заменимых аминокислот, в противном случае, часть незаменимых будет расходоваться не по назначению [94, 104, 112].
Особую ценность для организма представляют богатые незаменимыми аминокислотами молочные белки, которые выполняют роль буферов, участвуют в поддержании постоянной реакции среды в плазме, цереброспинальной жидкости, кишечных секретах, имеют большое биологическое значение благодаря высокому содержанию метионина, принадлежащего к липотропным веществам, необходимым для функционирования печени. Включение в рацион пи тания молочного белка приводит к снижению холестерина в крови. Он характеризуется оптимальным соотношением аминокислот, близким к аминограмме белков организма человека [25]. Установлено, что по быстроте перевариваемо-сти белки молока находятся на первом месте, опережая белки мяса, рыбы, злаков, так как находящиеся в растворенном состоянии они легкодоступны для пищеварительных протеиназ без предварительного денатурирования, усвояемость белков молока составляет 95-97 % [123]. Поэтому молоко, а особенно молочные продукты с высокой концентрацией белка (сыр, творог) являются хорошей основой при создании функциональных продуктов питания с использованием новых видов местного и вторичного растительного сырья с высоким содержанием белка.
Но не один белок растительного или животного происхождения не отвечает полностью формуле сбалансированного питания (все они лимитированы по одной или нескольким аминокислотам) [50]. В связи с этим сочетание животных и растительных белков способствует их взаимному обогащению в биологическом отношении [33, 55].
Одним из основных источников энергии являются липиды животного и растительного происхождения. Липиды участвуют также в пластических процессах организма и являются структурными элементами клеток, то есть являются незаменимым фактором питания.
Рекомендуемое содержание жиров в рационе человека 90 - 100 г в сутки, при этом 1/3 их потребности должны составлять растительные масла, 2/3 - животные [32]. Длительное ограничение жиров в питании или систематическое использование жиров с пониженным содержанием необходимых компонентов приводит к отклонениям в физиологическом состоянии организма: нарушается деятельность центральной нервной системы, снижается устойчивость организма к инфекциям (иммунитет), сокращается продолжительность жизни. Но и избыточное потребление жиров нежелательно, оно приводит к ожирению, сердечно-сосудистым заболеваниям и другим нежелательным явлениям.
Пищевая ценность пшеничных зародышевых хлопьев, перспективность использования в создании обогащенных молочных продуктов
Организация в стране рационального питания подразумевает создание продуктов с определенным составом и свойствами. В основу каждой группы продуктов, предназначенных для целевого питания необходимо положить теоретически обоснованные потребности организма не только в определенных веществах, но и физическом, химическом и биологическом состояниях этих веществ, предназначенных для усвояемости организмом человека [1, 72]. Конечная цель получения продуктов сложного сырьевого состава состоит в обеспечении предпочтительного набора и соотношения компонентов, максимально приближенных к физиологическим потребностям организма [9, 71,113].
Создание обогащенных витаминами и другими биологически активными веществами молочных продуктов - один из путей решения проблемы полноценного сбалансированного питания [10, 62, 159]. Так как в рационах питания людей различных категорий и возрастных групп особое место занимают молоко и молочные продукты из-за их вкусовых качеств, высокой пищевой и биологической ценности. Благодаря этим свойствам, молоко является прекрасной основой для создания продуктов сложного сырьевого состава с функциональными свойствами, которые при ежедневном употреблении в пищу способны оказывать регулирующее действие на определенные системы организма или на организм человека в целом [153, 166, 175]. По своему предназначению они относят ся к продуктам массового потребления, то есть имеют вид традиционной пищи и предназначены для питания в составе обычного рациона основных групп населения [19, 66, 93].
Необходимость создания продуктов сложного сырьевого состава продиктована не только возможностью экономии основного сырья, но и в гораздо большей мере, возможностью регулирования химического состава продуктов в соответствии с современными требованиями науки о питании. Введение в практику питания так называемых функциональных продуктов рассматривается, с медицинской точки зрения, как важное звено программы государственных мероприятий, направленных на формирование здорового образа жизни людей. С их помощью предстоит улучшить структуру питания различных групп населения, имеющих свои специфические потребности в пищевых веществах [46, 79,122].
Академик Н.Н. Липатов, проанализировав современный ассортимент молочных продуктов, сформулировал тенденции его дальнейшего расширения, одной из которых является комбинирование молочной основы сырьем растительного и животного происхождения и создание продуктов сложного сырьевого состава различного назначения. По его прогнозам, в ближайшее время среди принципиально новых молочных продуктов ведущая роль будет принадлежать продуктам со сложным сырьевым составом, отличающимся высокой биологической ценностью, радиопротекторными, антиоксидантными, антимутагенными и другими свойствами, то есть свойствами, снижающими «экологический риск». Теоретические и практические основы в области создания многофункциональных продуктов сложного сырьевого состава с регулируемым аминокислотным, жирнокислотным, углеводным, минеральным и витаминным составом изложены в трудах А.А. Покровского, И.А. Рогова, К.С. Петровского, Н.П. Захаровой и других исследователей [51, 76, 126, 165].
Сочетание растительного и молочного сырья в продуктах открывает широкие возможности для повышения их пищевой и биологической ценности. Настало время искать в этом вопросе не только новые технологии и эмпирическим путем создавать новые комбинации продуктов, но и разрабатывать обобщающие теоретические подходы к сочетанию оптимальных рецептур. Решение этой задачи может быть, осуществлено лишь при условии тесного сотрудничества ученых, работающих в самых различных научных направлениях. Ведущее место должны занимать медики и технологи. Их теоретические подходы, которые уже сложились, показывает перспективность этого направления [29, 30, 136]. Надо полагать, что теория и практика сочетания молочных продуктов с сырьем животного и растительного происхождения, а также сочетание пищевых продуктов с молочными компонентами будет одним из главных направлений развития молочной промышленности [52, 114].
Производство продуктов сложного сырьевого состава на молочной основе заключается в добавлении к молоку и молочным продуктам сырья растительного или животного происхождения, с целью регулирования белкового, липидного, аминокислотного, углеводного, жирно-кислотного, минерального, микроэлементного и витаминного состава конечного продукта [78, 128]. В составе правильно подобранной композиции экономится не только определенное количество молока, но и создается новый или усиливается имеющийся положительный биологический эффект питания. Любое обогащение имеет характер взаимообогащения, то есть в такой композиции увеличивают свою биологическую ценность все входящие в смесь компоненты. Применение добавок растительного происхождения дает возможность получать новые продукты, обладающие повышенной, по сравнению с обычными молочными, пищевой ценностью, вследствие обогащения их содержащимися в добавках биологически активными веществами [47, 63, 81, 99]. Кроме того, есть и другой способ достижения этой цели - добавление молочных ингредиентов к сырью растительного либо животного происхождения.
Изучение влияние способов обработки и температуры хранения на липидную фракцию пшеничных зародышевых хлопьев
Термическая обработка является наиболее простым и экономичным методом стабилизации пшеничных зародышевых хлопьев. Повышенная температура и снижение влажности продукта в процессе данной обработки ведут к значительному сокращению численности микроорганизмов и инактивации ферментов.
Анализ литературных данных показал, что денатурация белковой и расщепление витаминной составляющих зародышевых хлопьев не наблюдается при температуре нагрева не превышающей 70 С и минимальным пребыванием продукта в зоне температурного воздействия [16]. Изучение влияния данной температуры на липидную составляющую продукта представляет интерес.
В процессе исследования определяли физико-химические (кислотное и перекисное числа, массовую долю влаги), органолептические (запах, вкус, цвет) и микробиологические показатели (количество мезофильных аэробных и факультативных анаэробных микроорганизмов (МАФАнМ), бактерии группы кишечной палочки (БГКП) и численность плесневых грибов (ПГ)) в нативных, измельченных, высушенных и обработанных СВЧ-нагревом пшеничных зародышевых хлопьях.
Для изучения влияния термической обработки на жировую фазу исследуемые образцы зародышей пшеницы обрабатывали горячим воздухом (130+5) С в течение 5 минут, при этом температура нагрева зародышей достигала (10+2) С. Продолжительность термической обработки была выбрана на основании работы В.А. Малина [85] и результатов предварительных исследований.
При производстве многих пищевых продуктов пшеничные зародышевые хлопья предусматривается вносить в измельченном виде. Для изучения влияния данной механической обработки на жировую фракцию, зародышевые хлопья измельчали на коллоидной мельнице до размеров 600-100 мкм.
Для изучения влияния микроволновой обработки на липидную фазу зародышевый продукт обрабатывали в СВЧ-камере периодического действия, работающую при частоте 2450 МГц с выходной мощностью 100-1000 Вт. Изучали следующие параметры воздействия СВЧ нагрева: - мощность 100 Вт, продолжительность 90 секунд; - мощность 850 Вт, продолжительность 60 секунд; - мощность 1000 Вт, продолжительность 30 секунд;
Увеличение продолжительности воздействия СВЧ-энергии во всех вариантах приводило к частичному сгоранию продукта. Микроволновая обработка при выходной мощности 100 Вт в течение 90 секунд не позволяла достичь требуемых показателей влажности пшеничных зародышевых хлопьев. Обработка СВЧ-нагревом при выходной мощности 850 ВТ в течение 60 секунд снижала влажность продукта в среднем на 35 %. СВЧ-нагрев зародышевого продукта при выходной мощности 1000 Вт в течение 30 секунд был оптимальным режимом микроволновой обработки, так как при этих параметрах достигается необ ходимое снижение влажности зародышевых хлопьев (ниже 7 %) и не происходит сгорание продукта.
Влияние термической, механической и микроволновой обработок на физико-химические, органолептические и микробиологические показатели пшеничных зародышей исследовали в трех разных партиях продукта. Массовая доля влаги нативных и обработанных пшеничных зародышей, значения кислотного и перекисного чисел и органолептические характеристики, полученные в результате исследования влияния данных способов обработки на жировую фазу пшеничных зародышевых хлопьев, приведены в табл. 3.1, 3.2, 3.3.
Изучение влияния режимов пастеризации на выход и качество творожено-растительного продукта
Пастеризация является самой важной технологической операцией при обработки сырья до сквашивания при производстве творога. Главной задачей тепловой обработки является уничтожение патогенных микроорганизмов.
Влияние режимов пастеризации на микробиологическую обсемененность молочно-растительной смеси изучали по следующим показателям: содержание мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов (МАФАнМ), присутствие коли-форм бактерий группы кишечной палочки (БГКП), наличие дрожжей (ДО) и плесневых грибов (ПГ).
Исследуемые образцы молочно-растительной смеси готовили следующим способом: в обезжиренное молоко вносили предварительно измельченные и термически обработанные пшеничные зародышевые хлопья, смесь тщательно перемешивали и проводили тепловую обработку при различных режимах пастеризации. Режимы пастеризации выбирали с учетом традиционно применяемых при производстве творога раздельным способом и при производстве мягкого диетического творога: (78±2) С без выдержки; (78±2) С с выдержкой 3 минуты; (84±2) С без выдержки; (84±2) С с выдержкой 3 минуты; (90±2) С без выдержки; (90±2) С с выдержкой 3 минуты.
Микробиологические показатели не пастеризованной молочно-растительнои смеси составили: МАФАнМ - 2,010 6 КОЕ/г; БГКП - отсутствие в 0,00001 г смеси; ПГ - 5 КОЕ/г; ДО - 8 КОЕ/г. Пастеризованные образцы молоч-но-растительной смеси имели микробиологические показатели, приведенные в табл. 3.21.
Результаты исследований, приведенные в таблице, позволили установить, что увеличение температуры пастеризации в сочетании с выдержкой способствует значительному снижению микрофлоры молочно-растительной смеси. При чем содержание дрожжей и плесневых грибов отсутствовало в массе смеси уже при режиме (78+2) С без выдержки, при этом же режиме наличие бактерий группы кишечной палочки отсутствовали в 0,1 г. Наибольшая эффективность пастеризации 99,98 и 99,97 % наблюдалась при режиме (90±2) С с выдержкой 3 минуты и без выдержки.
Таким образом, с точки зрения микробиологической чистоты можно рекомендовать следующие режимы пастеризации: (90±2)С с выдержкой и без выдержки. Но наиболее предпочтительным является режим (90 ± 2) С без выдержки, так как при этом режиме лучше сохраняется пищевая ценность молока и внесенных пшеничных зародышевых хлопьев.
Повышение температуры при тепловой обработке влечет за собою изменение физико-химических свойств молочно-растительной смеси. Влияние режимов пастеризации на активную кислотность молочно-растительной смеси приведено в табл. 3.22. Активная кислотность не пастеризованной молочно-растительной смеси составила 6,52 ед. рН; титруемая - 23 Т. При пастеризации происходило незначительное увеличение активной кислотности, титруемая кислотность практически не изменилась относительно первоначальных и составила в среднем 22,0 Т. Это связано с некоторыми необратимыми процессами, происходящими в молочно-растительной смеси, под влиянием повышенной температуры при нагревании из молока выделяется углекислый газ, что снижает его титруемую кислотность. Часть растворимых солей (лимонокислый кальций, молочнокислый кальций и другие) переходят в нерастворимое состояние. Повышение активной кислотности молочно-растительной смеси связано с тем, что при повышенных температурах происходит денатурация белка и при этом освобождаются ранее «скрытые» гидроксильные группы серина [25].
Помимо основной цели пастеризации - уничтожения патогенных микроорганизмов, в производстве кисломолочных продуктов при помощи интенсивного теплового воздействия во время пастеризации решается сугубо техническая задача - обеспечение требуемых реологических показателей, что существенно влияет на консистенцию готового продукта.
