Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время актуальной является проблема обеспечения здорового питания населения, связанная с нарушениями функций желудочно-кишечного тракта. Для решения этой проблемы необходим подход функционального питания, основанный на применении различных биологически активных добавок к пище и продуктов питания, оказывающих регулирующее воздействие на функционирование систем организма поддержанием гомеостаза. К препаратам функционального назначения относятся пребиотики, оказывающие положительное влияние на развитие нормофлоры организма человека.
Переработка вторичного молочного сырья на пищевые продукты функционального назначения является одним из приоритетных направлений развития пищевой биотехнологии. Новые физико-химические методы позволяют повысить эффективность переработки молочного сырья на принципах ресурсо- и энергосбережения, направленно регулировать состав и физико-химические свойства молочных продуктов. Указанным требованиям соответствуют следующие группы процессов:
баромембранные и электромембранные процессы регулирования минерального состава;
процессы направленной химической и биологической трансформации лактозы и белков молочного сырья.
При производстве концентратов функционального назначения, обогащенных пребиотиком лактулозой, источником сырья наряду с растворами лактозы различной доброкачественности может быть вторичное молочное сырье, в первую очередь, молочная сыворотка.
Большой вклад в разработку теоретических основ и технологий получения лактулозы и бифидогенных добавок внесли А. Г. Храмцов, О. Н. Яковлева, В. Я. Матвиевский, И. А. Евдокимов, С. А. Рябцева, А. В. Серов, Г. Б. Гаврилов, G. R. Andrews, G. A. Jefferey, T. Mizota, Y. Tamura, M. Tomita и другие ученые.
Также в рамках совершенствования технологии пребиотических концентратов, содержащих лактулозу, представляет интерес возможность применения процесса гидролиза сывороточных белков, в целях обогащения компонентами азотного питания пробиотических микроорганизмов.
Существенный вклад в изучение процесса гидролиза белков молочного сырья внесли отечественные и зарубежные ученые: Л. А. Остроумов, А. Ю. Просеков, Ю. Я. Свириденко, В. И. Круглик, E. Bastian, R. Floris, M. Kaczmarski, U. Kulozik и другие.
Таким образом, одним из актуальных направлений расширения ассортимента продуктов функционального питания с использованием вторичного молочного сырья является разработка технологии сухих пребиотических концентратов на основе деминерализованной подсырной сыворотки.
Целью диссертационной работы является изучение процессов направленной химической трансформации лактозы в лактулозу и протеолиза сывороточных белков в деминерализованной подсырной сыворотке с разработкой технологии пищевого пребиотического концентрата из вторичного молочного сырья.
Для достижения поставленной цели сформулированы основные задачи исследований:
определить количество вносимого щелочного катализатора в подсырную сыворотку с различным уровнем деминерализации;
изучить кинетику изомеризации лактозы в подсырной сыворотке, деминерализованной методом электродиализа;
установить оптимальные технологические параметры синтеза лактулозы в деминерализованной подсырной сыворотке;
изучить возможность химического гидролиза сывороточных белков в процессе изомеризации лактозы в лактулозу в деминерализованной подсырной сыворотке;
изучить кинетику ферментативного гидролиза сывороточных белков в деминерализованной подсырной сыворотке с лактозой, частично изомеризованной в лактулозу;
разработать технологию и аппаратурное оформление производства пребиотического концентрата из вторичного молочного сырья;
провести анализ экономической эффективности, экологической безопасности разработанной технологии.
Научная новизна работы состоит в следующем:
установлено влияние технологических факторов на процесс изомеризации лактозы в лактулозу в подсырной сыворотке, деминерализованной методом электродиализа, получена математическая модель процесса;
изучены процессы химического и ферментативного гидролиза сывороточных белков в деминерализованной сыворотке с лактозой, частично изомеризованной в лактулозу, разработана математическая модель протеолиза сывороточных белков под действием препарата «Панкреатин Г20х»;
определены оптимальные технологические параметры получения пищевых пребиотических концентратов из вторичного молочного сырья.
Практическая значимость работы. На основе проведенных исследований разработана технология получения пищевых пребиотических концентратов «Лактобел-ЭД» и «Лактобел-ГМБ-ЭД», утверждены технические условия ТУ 9229-001-79993300-2006 «Концентрат бифидогенный из белково-углеводного сырья Лактобел-ЭД», стандарт организации СТО 00437062-010-2012 «Пищевой пребиотический концентрат из вторичного молочного сырья». Проведены опытно-промышленные выработки концентратов на базе ФГУП НИИКИМ, г. Ставрополь (2006 г.) и ОАО МКС, г. Ставрополь (2011 г.). Концентрат «Лактобел-ЭД» прошел промышленную апробацию при производстве функциональных кисломолочных напитков с синбиотическими свойствами «Кремола», «Ацилак», колбасных изделий функционального назначения - колбаса вареная 1 сорта «ПРИМА-Лайк» и полукопченая колбаса 1 сорта «Мирзаяновская», награжден дипломом на VII ежегодном Московском международном салоне инноваций и инвестиций в 2007 году.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на отчетных научно-технических конференциях Северо-Кавказского государственного технического университета (г. Ставрополь, 2006 - 2009 гг.); региональной научно-технической конференции «Вузовская наука – Северо-Кавказскому региону» (г. Ставрополь, 2006, 2008); международной научной студенческой конференции «Научный потенциал студенчества – Будущему России» (Ставрополь, 2007); международной научно-практической конференции «Современный взгляд на производство творога, творожных паст и сыров: расширение ассортимента, совершенствование технологии и оборудования» (Ставрополь, 2008); международной научно-практической конференции «Биотехнологические процессы и продукты переработки биоресурсов водных и наземных экосистем» (Астрахань, 2008).
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 15 печатных работ, в том числе 4 статьи в реферируемых ВАК РФ изданиях.
Инновационные приоритеты:
экспериментальное обоснование технологических параметров процесса изомеризации лактозы в лактулозу в деминерализованной подсырной сыворотке;
обогащение пребиотических концентратов на основе молочной сыворотки белками молока и их гидролизатами;
разработка технологии пищевого пребиотического концентрата из вторичного молочного сырья.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Содержание работы изложено на 120 страницах, включая 35 таблиц и 18 рисунков. Список литературы включает 178 наименований.
Похожие диссертации на Разработка технологии пищевого пребиотического концентрата из вторичного молочного сырья
