Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Обзор литературных данных по вопросу "традиционная и современная технология питьевого молока " 6
1.1 Совершенствование ассортимента и технологии питьевого молока 6
1.2 Микронутриентный состав молока и молочных продуктов 12
1.3 Теоретические и практические способы обогащения молока и молочных продуктов, предназначенных для функционального питания 15
1.4 Характеристика пищевых добавок, предназначенных для обогащения минералами и витаминами 26
1.5 Заключение по главе 1.
Задачи исследования 36
ГЛАВА 2 Методология проведения исследований 38
2.1 Постановка экспериментальных исследований 38
2.2. Объекты и методы исследований 40
2.2.1 Физико-химические методы и органолептические показатели 41
2.2.2 Биохимические методы 42
2.2.3 Микробиологические методы 43
2.2.4. Методы математического анализа 43
ГЛАВА 3 Результаты исследований и их анализ 44
3.1 Изучение химического состава и свойств молока-сырья для пастеризованного питьевого молока с пролонгированным сроком хранения 44
3.2 Подбор солей-стабилизаторов для сохранения и повышения термоустойчивости молока 52
3.3 Исследование влияния различных температурных режимов тепловой обработки на основные макро- и микроэлементы молока 59
3.4 Исследование влияния тепловой обработки на витамины молока 64
3.5 Математическое моделирование результатов температурного воздействия на сохранность отдельных макро-, микроэлементов и витаминов 67
3.6 Определение вида и количества пищевой минеральной добавки для обогащения пастеризованного питьевого молока 84
3.7 Определение вида и количества пищевых витаминно-содержащих добавок для обогащения пастеризованного питьевого молока 96
3.8 Изучение хранимоспособности молока пастеризованного обогащенного 100
3.9 Изучение биологической, пищевой и энергетической ценности молока пастеризованного обогащенного с пролонгированными сроками хранения 104
ГЛАВА 4 Практическая реализация результатов исследований
4.1 Разработка технологии и нормативной документации для производства молока пастеризованного обогащенного ПО
4.2 Расчёт оптовой цены на новый продукт "Молоко питьевое пастеризованное обогащенное" 115
Выводы 118
Список использованных источников
- Микронутриентный состав молока и молочных продуктов
- Физико-химические методы и органолептические показатели
- Подбор солей-стабилизаторов для сохранения и повышения термоустойчивости молока
- Расчёт оптовой цены на новый продукт "Молоко питьевое пастеризованное обогащенное"
Введение к работе
Питание является одним из важнейших факторов, определяющих здоровье населения. Правильное питание обеспечивает нормальный рост и развитие детей, способствует профилактике заболеваний, продлению жизни, повышению работоспособности и создает условия для адекватной адаптации к окружающей среде [84].
Среди пищевых факторов, имеющих особое значение для здоровья, важнейшая роль принадлежит полноценному и регулярному снабжению организма человека всеми необходимыми микронутриентами: витаминами и жизненно важными минеральными веществами [100].
Реализация Концепции государственной политики в области здорового питания подразумевает разработку рецептур и технологий новых обогащенных продуктов, позволяющих при их регулярном потреблении ликвидировать дефицит макро- и микронутриентов, имеющий место у населения Сибирского региона.
Молоко - это биологически полноценный продукт, значительно отличающийся от других продуктов питания как качественными, так и количественными наборами макро- и микронутриентов особо полезных для здоровья человека всех возрастных категорий.
Усиление тенденции к здоровому образу жизни в России привело к тому, что потребители стали уделять больше внимания правильному режиму и рациону питания. Вследствие чего вырос интерес к потреблению продуктов специального назначения, обогащенных определенными функциональными ингредиентами, среди которых в Сибирском регионе наиболее актуальны и крайне необходимы для использования в питании населения такие, как йод, кальций, железо, витамины.
Автор в своих исследованиях основывался на трудах известных российских учёных И.А. Рогова, А.А. Покровского, А.Г. Храмцова, Н.Н. Липатова,
5 Л.А. Остроумова, П.Ф. Крашенинина, A.M. Шалыгиной, И.А. Евдокимова, И.С.
Хамагаевой, В.М. Позняковского, М.С. Уманского, Л.А. Забодаловой, Н.И.
Дунченко, Н.Б. Гавриловой, Н.А. Тихомировой, Л.В. Голубевой и других.
Цель данной научно-исследовательской работы - разработка технологии
обогащенного пастеризованного молока, стойкого в хранении.
Научная новизна работы. Изучены качественные показатели и термоустойчивость молока-сырья, подвергнутого одно- и двукратной тепловой обработке. Для обеспечения термоустойчивости молока-сырья подобрана смесь солей-стабилизаторов: двузамещенного фосфорнокислого калия и трёхзамещен-ного лимоннокислого натрия. Исследована степень влияния различных температурных режимов тепловой обработки молока на отдельные микро-, макроэлементы и витамины. Построены математические модели и уравнения регрессии, характеризующие выше означенную степень влияния. На основании целевой функции установлен рациональный режим тепловой обработки, способствующий пролонгированию сроков хранения молока пастеризованного. Подобраны обогатители молока пастеризованного минералами и витаминами. Изучен процесс хранения молока пастеризованного и установлены сроки его годности. Определена биологическая, пищевая и энергетическая ценность продукта.
Практическая ценность работы. В результате научно-исследовательской работы разработана технология обогащенного пастеризованного молока и нормативная документация для его производства (ТУ 9222-001-49527279-2003).
Новизна технического решения, составляющего основу технологии обогащенного пастеризованного молока, отражена в заявке на изобретение № 2004126467/13 (028603) от 5.11.2004 г. "Способ получения обогащенного пастеризованного молока".
Микронутриентный состав молока и молочных продуктов
Молоко - один из самых ценных продуктов питания человека. По пищевой ценности оно может заменить любой продукт, но ни один продукт не заменит молоко. Молоко содержит все необходимые для питания человека вещества -белки, жиры, углеводы, которые находятся в сбалансированных соотношениях и очень легко усваиваются организмом. Кроме того, в нем содержатся многие ферменты, витамины, минеральные вещества и другие важные элементы питания, необходимые для обеспечения нормального обмена веществ [25].
Не менее ценны и минеральные компоненты молока. Прежде всего, следует отметить высокое содержание солей кальция и фосфора, которые нужны организму для формирования костной ткани, восстановления крови, деятельности мозга и т.д. Оба элемента находятся в молоке не только в прекрасно усвояемой форме, но и в хорошо сбалансированных соотношениях, что позволяет организму максимально их усваивать. Около 80 % суточной потребности человека в кальции удовлетворяется за счет молочных продуктов.
В молоке содержатся такие важные макроэлементы, как калий, натрий, магний, хлор, а также микроэлементы - цинк, кобальт, марганец, медь, железо, йод, которые участвуют в построении ферментов, гормонов и витаминов. Например, йод является структурным элементом гормона щитовидной железы, железо входит в состав гемоглобина и некоторых ферментов, медь - катализатор окислительно-восстановительных процессов в организме, кобальт входит в состав витамина Вп и т.д. Молоко является постоянным и важным источником почти всех видов витаминов. Так, суточная потребность в относительно дефицитном витамине В2 удовлетворяется на 42-50 % за счет молока и молочных продуктов (мясо и рыба дают лишь 24 %, злаковые - 17 %) [2].
В зависимости от количества минеральных веществ в организме человека и пищевых продуктах их подразделяют на макро- и микроэлементы. Так, если массовая доля элемента в организме превышает 10" %, то его следует считать макроэлементом. Доля микроэлементов в организме составляет 10"3-10 5 %. Если содержание элемента ниже 10"5 %, его считают ультрамикроэлементом. Они содержатся в количествах, измеряемых сотнями и десятками миллиграммов на 100 г тканей или пищевого продукта. Микроэлементы входят в состав тканей организма в концентрациях, выражаемых десятыми, сотыми и тысячными долями миллиграмма и являются необходимыми для его нормальной жизнедеятельности. Микроэлементы условно делят на две группы: абсолютно или жизненно необходимые (кобальт, железо, медь, цинк, марганец, йод, бром, фтор) и так называемые вероятно необходимые (алюминий, стронций, молибден, селен, никель, ванадий и некоторые другие).
По растворимости витамины могут быть разделены на две группы: водорастворимые (В, В2, В6, РР, С и др.) и жирорастворимые (A, D, Е, К). В качестве единицы измерения пользуются миллиграммами (1 мг = 10"3 г), микрограммами (1 мкг = 0,01 мг = 10 6 г) на 1 г продукта или мг% (миллиграммы витаминов на 100 г продукта) и мкг% (микрограммы витаминов на 100 г продукта). Потребность человека в витаминах зависит от его возраста, состояния здоровья, условий жизни, характера деятельности, содержания в пище основных компонентов питания. Сведения о потребности взрослого человека в витаминах приведены в таблице 1.1 [54, 80, 101].
Полная характеристика витаминного состава пищевых продуктов, включая микронутриентный состав, приведена в специальных справочниках [103, ПО, 116].
Актуальные проблемы здоровья человека очень часто связываются с отсутствием или недостатком отдельных витаминов или минералов [1, 133, 146].
Ведущими отечественными учёными в области гигиены питания и здравоохранения впервые представлена наиболее полная информация о состоянии питания и здоровья населения России. При этом установлены основные дефициты в поступлении с пищей некоторых витаминов и минералов, среди которых кальций, йод, железо, селен и другие. С учетом вышеизложенного учёными определены основные приоритеты в области здорового питания [84]. В числе приоритетов разработка и производства продуктов питания, обогащенных минералами и витаминами.
Физико-химические методы и органолептические показатели
Для количественного определения содержания аминокислот в молоке пастеризованном применяли метод двухколоночной ионообменной хроматографии. Метод основан на разделении аминокислот путем пропускания смеси через сферические катионовые смолы и дальнейшей реакции аминокислот с нин-гидрином.
Аминокислотный состав определяли в гидролизатах цельного продукта, при этом учитываются как связанные, так и свободные аминокислоты. Для анализа использовали автоматический аминокислотный анализатор ААА-339 М [40, 62].
Содержание витаминов определяли методом инфракрасной спектроскопии на приборе ИК-4500 и методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на хроматографе "Милихром" [139, 148].
Биологическую ценность продуктов определяли путем расчета аминокислотного (химического) скора по формуле: А. С = _1.100%, (2.1) J где С - аминокислотный скор, %; Aj — содержание j-й незаменимой аминокислоты в белке оцениваемого объекта, мг/г белка; Hj — содержание j-й незаменимой аминокислоты в эталонном (идеальном) белке, мг/ г белка. Один грамм идеального белка по шкале ФАО/ВОЗ содержит (мг): валина -50, изолейцина - 40, лейцина - 70, лизина - 55, метионина - 22, треонина - 40, триптофана - 10, фенилаланина - 28.
Жирные кислоты в составе липидов определяли методом, основанном на переводе жирных кислот в их метиловые эфиры с последующим газохроматическим анализом. Анализ осуществляли на газожидкостном хроматографе.
Свободные органические кислоты определяли по методике, которая основана на превращении кислот в летучие метиловые эфиры и последующим их анализом методом газожидкостной хроматографии.
Количественное содержание кислот определяли методом внутреннего стандарта, в качестве которого используется адипиновая кислота по следующей формуле: Kj-Sj-lOO-ir. С= п W ст навески где С - содержание отдельной кислоты в навеске, г/100 г; Kj - поправочный коэффициент данной кислоты; Sj, Scr - площади определяемой кислоты и стандарта соответственно; Шст, т„авсски - вес стандарта и навески соответственно, г.
В работе использовали стандартные методы исследования микробиологических показателей по ГОСТ Р50480-93, ГОСТ 9958-81, ГОСТ 9225-84, ГОСТ 10444. 11-89, ГОСТ 10444.5-85 (СТ СЭВ 3836-82), ГОСТ 30425 [26, 36].
Статистическую обработку результатов экспериментов проводили с использованием регрессионного анализа на персональном компьютере. Достоверность результатов определяли с помощью критерия Кохрена, для описания математической модели применяли метод наименьших квадратов [37, 49, 69, 77, 138].
Основой для производства пастеризованного молока с пролонгированными сроками хранения (длительного хранения) является качество молока-сырья.
Под качеством молока в производстве молочных продуктов длительного хранения и молочных консервов подразумевается его химический состав, физические и химические свойства, соотношение отдельных компонентов, микробиологические, органолептические показатели, а также способность не коагулировать под воздействием высоких температур [23].
Состав и свойства молока не постоянные и зависят от периода лактации, кормления, возраста, породы коров, климатических и географических условий. Формирование качества молока лактирующих животных можно представить в виде схемы (рисунок 3.1.1).
Подбор солей-стабилизаторов для сохранения и повышения термоустойчивости молока
Таким образом, проведенные исследования свидетельствуют о необходимости обогащения пастеризованного молока специальными ингредиентами, содержащими кальций в биодоступной форме. Такими добавками могут быть PURACAL, глюконат кальция, цитрат кальция, лактат кальция и др., характеризуемые средней величиной биодоступности кальция от 75 % до 90 %.
Также было проведено исследование влияния тепловой обработки молока на фактическое содержание в нем йода и определение степени его сохранности в зависимости от режимов тепловой обработки (температуры и времени выдержки). Результаты исследований приведены в таблице 3.3.3.
Содержание йода в молоке, подвергнутом двукратной тепловой обработке Продукт Содержание йода в молоке-сырье, мкг% Режимы тепловой обработки t = (86+2) С, т = 20с t = (96±2) С,т = 1 мин t = (125±5)C,т = 2-4 с мкг% % от исходного содержания мкг% % от исходного содержания мкг % % от исходного содержания Опыт 1 3,53 1,89 53,54 1,76 49,86 1,85 52,41 Опыт 2 4,95 2,76 55,76 2,32 46,87 2,68 54,14 Опыт 3 5,77 3,06 53,03 2,87 49,74 3,00 51,99 Опыт 4 4,56 2,48 . 54,39 2,23 48,90 2,40 52,63 Среднестатистические данные 54,18+1,2 48,84±1,0 — 52,80±1,5
Как показывает математическая обработка полученных данных, на сохранность йода в молоке оказывает влияние, как температура, так и время выдержки. Так, в молоке, подвергнутом тепловой обработке при температуре (86±2) С с выдержкой 20 с сохранилось (54,18+1,2) % йода от его исходного количества. В молоке, подвергнутом тепловой обработке при температуре (125±5) С и выдержке 2-4 с сохранность йода составила (52,80+1,5) %, тогда как минимальная сохранность йода составила (48,84+1,0) % при температурном режиме (96+2) С и выдержке 1 мин. Установлено, что двукратная тепловая обработка способст 64 вует разрушению до 50 % йода от его исходного количества в молоке-сырье, это коррелирует с данными учёных, которые указывают, что в процессе технологической обработки и хранении пищи теряется 20-60 % йода [110].
Таким образом, установлено, что исследуемое молоко-сырье отличается недостаточным содержанием йода. Кроме того, в процессе температурного воздействия происходит значительное разрушение йода, что указывает на необходимость обогащения молока этим важным для организма человека микроэлементом. При этом следует учитывать, что содержание йода в обогащенном молоке должно удовлетворять 30-40 % средней суточной потребности в нем взрослого человека.
На основании вышеизложенного поставлена задача, изучить рекомендуемые учёными и специалистами пищевые йодсодержащие добавки и определить их количество необходимое для обогащения молока йодом.
Исследование влияния тепловой обработки на витамины молока
Для продления сроков хранения молока и молочных продуктов используют физические методы их обработки. Среди которых превалируют высоко- и низкотемпературная обработка. Наиболее распространенными, скорее традиционными являются следующие режимы тепловой обработки: температура 72-74 С, 80-82 С, 95-98 С, 110-120 С, 140 С. Однако, наряду с тем, что при тепловой обработке молока достигается поставленная цель — уничтожается патогенная микрофлора и при жёстких режимах обработки её споры, наблюдаются и необратимые изменения компонентов и свойств молока. При этом имеет значение не только температура, но и время выдержки при этой температуре. В частности, по данным Международной молочной федерации изменения в молоке, подвергнутом УВТ-обработке при температуре 140 С с выдержкой в течение 7-8 с, почти в 14 раз меньше, чем в молоке, стерилизованном при температуре 120 С с выдержкой 10 мин, и в 3,7 раза больше, чем в молоке, обработанном при температуре 150 С с выдержкой 2-4 с. При этом наибольшее воздействие отмечается на сывороточные белки, лактозу, некоторые витамины, кальций и ферменты. В таблице 3.4.1 приведены литературные данные, свидетельствующие о степени влияния тепловых процессов на потери витаминов в молоке [105]. Таблица 3.4.1 Потери витаминов (%) в молоке при различных тепловых процессах Витамины При пастеризации При стерилизации При выпаривании При сушке в порционном режиме низкотемпературной в таре УВТ вальцовой распылительной Тиамин (Ві) 10 10 20-35 10 20-60 20-30 10-15 Рибофлавин (В2) - - 10 10 0 10-15 10 Фолиевая кислота 0 0 40-50 15 следы следы следы Биотин 10 10 10 10 10-15 10-15 10-15 Пантотеновая кислота - - 10 10 10 10 10 в6 10 0 60-90 10 90 20 35 В,2 20 10 40-50 10 60 30 20
В данной научно-исследовательской работе в качестве объекта исследования выбран термолабильный витамин - аскорбиновая кислота (витамин С).
В условиях молочного предприятия "Манрос-М" проведено исследование влияния различных режимов тепловой обработки на витамин С, в котором, как свидетельствуют данные медиков и диетологов нуждается организм человека всех возрастных категорий. Для этого в молоко вносилось фиксированное количество витамина С, после чего оно подвергалось тепловой обработке при трёх режимах. Затем в молоке определялось содержание витамина С, данные приведены в таблице 3.4.2 и на рисунке 3.4.1.
Из данных таблицы 3.4.2 можно видеть, что степень воздействия темпера-турно-временных режимов различна, и её необходимо учитывать при выборе источника обогащения пастеризованного молока, как витаминами, так и минеральными веществами.
Расчёт оптовой цены на новый продукт "Молоко питьевое пастеризованное обогащенное"
Важнейшим свойством любого пищевого продукта, определяющим его оборотоспособность и конкурентоспособность, является срок годности.
Федеральный закон "О качестве и безопасности пищевых продуктов" декларирует право установления срока годности изготовителям продукции. В развитие данного Закона с 25 июня 2003 г. вступили в действие государственные санитарно-эпидемиологические правила и гигиенические нормативы СанПиН 2.3.2.1324-03 "Продовольственное сырье и пищевые продукты. Гигиенические требования к срокам годности и условиям хранения пищевых продуктов".
Указанные санитарные правила предназначены для индивидуальных предпринимателей и юридических лиц, занимающихся производством, хранением, транспортированием и реализацией пищевых продуктов и устанавливают гигиенические требования к срокам годности и условиям хранения пищевых продуктов в процессе производства, хранения, транспортирования и оборота, а также при их разработке и постановке на производство.
Существует несколько понятий термина "срок годности", они даны и национальном стандарте по маркировке пищевых продуктов, в документах Минздрава России. Например, в СанПиН 2.3.2.1324-03 дается следующее определение. Сроком годности пищевого продукта считается период времени, исчисляемый со дня его изготовления, в течение которого пищевой продукт пригоден к использованию, либо даты, до наступления которой пищевой продукт пригоден к использованию. Период времени (дата), в течение которого (до наступления которой) пищевой продукт пригоден к использованию, следует определять с момента окончания технологического процесса его изготовления, он включает в себя хранение на складе организации-изготовителя, транспортирование, хранение в организациях продовольственной торговли и у потребителя после закупки.
При разработке технологий новых продуктов или совершенствовании технологии изготовления встает вопрос и об изменении сроков годности пищевых продуктов, пролонгирование которых возможно после проведения необходимых исследований.
В производственных условиях предприятия ООО "Манрос-М" были произведены выработки опытных партий молока пастеризованного обогащенного в соответствии с рецептурами, приведенными в разделе 3.7 (таблица 3.7.1).
Продукты хранились при одинаковых условиях - режиме холодильного хранения 2-4 С. Результаты основных качественных показателей молока питьевого пастеризованного обогащенного приведены в таблицах 3.8.1 и 3.8.2. Кроме этих показателей, были исследованы микробиологические, КМАФАнМ находилось в пределах установленных нормой не более 104 КОЕ/г (таблица 3.8.3).
Из данных, приведенных таблице 3.8.4 можно видеть, что фактическое содержание микро-, макроэлементов и витаминов, находится в молоке питьевом пастеризованном в конце установленного срока хранения - 15 суток в норме, определенной на основании экспериментальных исследований и их анализа.
Таким образом, срок хранения (годности) для молока питьевого пастеризованного обогащенного пролонгирован до 15 суток при температуре хранения 2-4 С.
Изучение биологической, пищевой и энергетической ценности молока пастеризованного обогащенного с пролонгированными сроками хранения
Производство пастеризованного обогащенного молока с применением двукратной тепловой обработки позволяет сохранить в нем пищевую, биологическую и энергетическую ценность.
Биологическая ценность молока пастеризованного обогащенного, как и всех других молочных продуктов, характеризуется качественным и количественным составом аминокислот, определенных экспериментальным путем, а также аминокислотным скором, установленным расчётным способом (таблицы 3.9.1 и 3.9.2).
Из данных таблиц 3.9.1 и 3.9.2 видно, что новый продукт обладает биологической ценностью. Так как молоко пастеризованное производится без использования жиров растительных и немолочного происхождения, то его жир-нокислотный состав не претерпел сколько-нибудь значительных изменений в процессе технологической обработки и полностью соответствует жирнокислот-ному составу молока-сырья (таблица 3.9.3).
В результате проведения исследований, аналитической и математической обработки экспериментальных данных решена поставленная задача - разработана технология молока коровьего пастеризованного обогащенного с пролонгированными сроками хранения (далее - молоко питьевое пастеризованное).
Молоко питьевое пастеризованное может вырабатываться под различной торговой маркой следующих видов: - питьевое пастеризованное обезжиренное с массовой долей жира не более 0,1 %; - нежирное от 0,3 до 1,0 % жирности; - маложирное от 1,2 % до 2,5 % жирности; - классическое от 2,5 % до 4,5 % жирности. Каждый вид молока может вырабатываться: - с минералами (кальций, йод, железо); - с минералами и витаминами; - с витаминами.
