Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературных данных по вопросу: Состояние и перспективы производства молочных и молокосодержащих продуктов функционального питания с пролонгированными сроками годности 6
1.1 Состояние технологии производства и формирование ассортимента молочных и молокосодержащих продуктов функционального питания 6
1.2 Фитокомпоненты, и их использование в производстве молочных продуктах 16
1.3 Специальные пищевые добавки, регулирующие консистенцию молочных продуктов 25
1.4 Охлаждение и замораживание - как способ пролонгирования сроков хранения молочных и молокосодержащих продуктов 32
1.5 Заключение по главе 1. Задачи исследования 42
Глава 2 Методология проведения исследований 44
2.1 Постановка экспериментальных исследований 44
2.2 Объекты и методы исследований 47
2.2.1 Физико-химические методы и органолептические показатели 48
2.2.2 Биохимические методы 49
2.2.3 Микробиологические методы 50
2.2.4 Реологические методы 51
2.2.5 Математические методы 51
Глава 3 Результаты исследования и их анализ 58
3.1 Исследование влияния низкотемпературной обработки на сохранность пробиотической микрофлоры в модельных средах 59
3.2 Выбор основного молочного сырья и исследование процесса его ферментации пробиотической микрофлорой 64
3.3 Подбор фитодобавки и пищевкусовых компонентов 71
3.4 Подбор стабилизационной системы для формирования и сохранения структуры соуса кисломолочного 79
3.5 Определение вида и оптимальной дозы стабилизационной системы на основе математического моделирования экспериментальных данных 92
3.6 Обоснование срока годности соуса кисломолочного 104
3.7 Изучение влияния низкотемпературной обработки соуса кисломолочного на пролонгирование срока хранения 107
3.8 Определение биологической, пищевой, энергетической ценности соуса кисломолочного 115
Глава 4 Практическая реализация результатов исследований 121
4.1 Разработка технологии и технической документации для производства соуса кисломолочного 121
4.2 Расчет экономических показателей производства соуса кисломолочного 127
Выводы 131
Список использованных источников 133
Приложения 147
- Фитокомпоненты, и их использование в производстве молочных продуктах
- Физико-химические методы и органолептические показатели
- Выбор основного молочного сырья и исследование процесса его ферментации пробиотической микрофлорой
- Расчет экономических показателей производства соуса кисломолочного
Введение к работе
Современный российский рынок производимых и импортируемых пищевых продуктов в последнее десятилетие резко изменился и отличается не только разнообразным ассортиментом, происхождением, химическим составом, пищевой ценностью, видом упаковки, функциональным назначением продуктов, но и сроком их хранения. Успешное определение срока хранения зависит от потенциальной возможности выявления критически важных характеристик качества продукта, определяющих границы его приемлемости, понимания кинетических закономерностей процессов ухудшения качества и порчи продукта, наличия научно-технических возможностей для прямого экспериментального тестирования срока хранения продукта или математического аппарата для его прогнозирования и оценки. Правильная разработка новых продуктов должна включать тщательное планирование и проведение тестирования срока хранения. Комплексный подход к этой проблеме включает тщательный анализ состава продукта, технологических параметров, упаковки, факторов внешней среды, химических и биохимических реакций, а также видов присутствующих микроорганизмов.
Государственная политика в области сохранения здоровья населения России направлена на организацию правильного питания путем организации производства высококачественных и безопасных пищевых продуктов.
Особо следует отметить значительный вклад таких учёных, как И.А. Рогов, А.Г. Храмцов, В.И. Ганина, H.A. Тихомирова, И.А. Евдокимов в научное обоснование технологии продуктов функционального питания [12, 101, 120, 121].
Концепция создания технологии пищевых продуктов с функциональными ингредиентами, специального назначения и других, предназначенных для здорового питания населения получила развитие в фундаментальных и прикладных научных трудах отечественных и зарубежных учёных И.А. Рогова, A.A. Покровского, H.H. Липатова, В.Г. Высоцкого, В.Д. Харитонова, JI.A. Остроумова, Ю.Я. Свириденко, A.M. Шалыгиной, И.С. Хамагаевой, A.A. Майорова,
М.С. Уманского, М.П. Щетинина, Н.Б. Гавриловой, Н.И. Дунченко, JI.A. Забо- даловой, И.А. Смирновой, JI.M. Захаровой, М.Б. Данилова, Р. Скотта, Р.К. Робинсон, P.A. Уилби, X. Митчелла и многих других.
Вышеозначенное позволяет считать актуальным создание научно- обоснованных технологий молочных и молокосодержащих продуктов с пролонгированными сроками хранения.
Цель научно-исследовательской работы является разработка технологии соуса кисломолочного.
Научная новизна работы. Проведён мониторинг различных технических условий и режимов замораживания на жизнеспособность молочнокислой микроорганизмов и бифидобактерий на модельных средах. Изучен процесс ферментации сливок с массовой долей жира 30 %. Определен вид жизнеспособной микрофлоры с пробиотическими свойствами: Lactobacilum acidophilum, Bifidobacterium bifidum и/или В. longum и/или В. adolescentis совместно с Lactococcus lactis subsp. diacetilactis и Streptococcus thermophilus (Бифилакт-АД). Изучено влияние фитодобавок на торможение окислительных процессов при хранении соуса кисломолочного. Установлена фитодобавка с антиокислительными свойствами. Исследовано влияние стабилизационных систем VM 101, VM 101 БИС М, Палсгаард 5958 на формирование и устойчивость структуры соуса кисломолочного при использовании быстрого замораживания для пролонгирования срока годности нового продукта.
Практическая ценность работы. Разработана технология соуса кисломолочного и техническая документация для его производства ТУ 9226-00271061821-2005. Научная новизна технологического решения отражена в патенте РФ № 2296486 «Композиция для получения замороженного соуса». Проведена промышленная апробация технологии в производственных условиях ООО «Молочный завод «Браво» (г. Омск) и специализированного предприятия по производству продуктов глубокой заморозки ООО СП «Элан» (г. Омск).
Фитокомпоненты, и их использование в производстве молочных продуктах
Учёными и специалистами Японии установлено несколько категорий продуктов или ингредиентов, которые могут быть идентифицированы как имеющие выгодный потенциал для здоровья на основе сегодняшних научных доказательств: - антиоксиданты; - витамины; - незаменимые жирные кислоты; - минералы; - фитопрепараты, включая обычные фрукты, овощи, зерновые культуры и пряности; - пищевые волокна; - олигосахариды и другие бифидогенные факторы; - симбиотические бактерии в форме, совместимой с технологическим процессом производства пищевых продуктов; - микроэлементы.
Это обусловлено ценным химическим составом растительных продуктов, их вкусовыми, ароматическими свойствами, в также содержанием в них фитонцидов.
Фитонциды - сложные органические вещества. Фитонциды представляют собой совокупность различных по химическому строению веществ - эфирных масел, органических кислот, гликозидов и др. По механизму действия различают летучие фитонциды, действующие на расстоянии, и нелетучие - тканевые соки, действующие контактным способом. Летучие фитонциды проникают в организм через легкие и желудочно-кишечный тракт. Их присутствие во многих растениях усиливает защитные силы организма больного и здорового человека и, усваиваясь легкими и кожными покровами, благотворно действуют на его организм. Они действуют как антибиотики при гриппе, ангине, туберкулезе, гнойничковых заболеваниях кожи и слизистой, подавляют процессы гниения и брожения в кишечнике, снижают концентрацию холестерина в крови и артериальное давление крови при гипертонии. Нелетучие фитонциды, содержащиеся в соке, действуя на кожу и слизистую, вызывают раздражающее и обезболивающее действия. Они используются при лечении головных, мышечных, суставных болей. Летучие и нелетучие фитонциды обладают сильным радиопротекторным действием, т.е. уменьшают губительное действие радиации на организм человека. Содержатся в различных частях растения, но в области донца луковицы их концентрация значительно выше, чем в листьях. Эти биологически активные вещества обладают мощным антимикробным, антивирусным, антигрибковым, антипротозойным и консервирующим действиями. Они стимулируют в поврежденных тканях процессы регенерации (восстановления клеток), очищение ран от гноя и их заживление. Их активность сохраняется при длительном хранении, воздействии на них высоких температур и концентрированного желудочного сока.
К летучим фитонцидам относятся некоторые эфирные масла (пихтовое) или их отдельные фракции можжевелового масла, используемого для лечения трихомонадных кольпитов, цианогенные гликозиды, содержащиеся в цветках и листьях черемухи, серосодержащие соединения хрена и редьки и т.д. Фитонцидные свойства многих высших растений, и в частности чеснока, лука, хрена, капусты, красного перца, крапивы, березы, сосны, кедра, пихты, черемухи, калины, сирени, смородины, зверобоя обыкновенного и других, использовались в глубокой древности и используются теперь в медицине при ряде инфекционных и вирусных заболеваний.
Фитонцидами богаты фрукты и ягоды: апельсины, лимоны, мандарины, кизил, клюква, брусника, калина, клубника, некоторые сорта яблок (антоновские); овощи: лук, чеснок, морковь, хрен, пастернак, репа, красный перец, помидоры и др.
Их бактерицидные и антисептические свойства проявляются наиболее сильно, когда они принимаются в сыром виде [85].
Одна из важнейших задач агропромышленного комплекса - развитие высоких технологий для производства молочных продуктов, обогащенных биологически активными добавками, получаемыми из растительного сырья. Сырьевой базой для таких технологий, позволяющих обеспечить качественно новый уровень широкого ассортимента продукции, является богатство отечественной флоры, которое постоянно пополняется за счет культивирования ценных редких российских и «чужеземных» растений, а технико-экономической основой - новые методы, способы, устройства и регламенты, позволяющие на современном уровне решить вопросы переработки растительного сырья [1].
Физико-химические методы и органолептические показатели
Для количественного определения содержания аминокислот в соусе кисломолочном применяли метод двухколоночной ионообменной хроматографии. Метод основан на разделении аминокислот путем пропускания смеси через сферические катионовые смолы и дальнейшей реакции аминокислот с нингид- ридом.
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 [37,61].
Содержание витаминов определяли методом инфракрасной спектроскопии ни приборе ИК-4500 и методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на хроматографе «Милихром» [137, 148].
Биологическую ценность продукта определяли путем расчета аминокислотного (химического) скора по формуле: А „г Лв1гисси1едуемогобслка /"2 ckopлляAj А мг ,1 и 1 г пдса.1 !.и о П) Пел к;1 где Aj - любая незаменимая аминокислота. Качественные показатели продукта 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 последующем их анализом методом газожидкостной хроматографии.
Количественное содержание кислот определяли методом внутреннего стандарта, в качестве которого используется адипиновая кислота по следующей формуле: ст навески где С - содержание отдельной кислоты в навеске, г/100 г; -поправочный коэффициент данной кислоты; 8], 8ст - площади определяемой кислоты и стандарта соответственно; Шст, шнавески — вес стандарта и навески соответственно, г.
Микробиологические методы
В работе использовались стандартные методы исследования микробиологических показателей по ГОСТ Р 50480-93 [32], ГОСТ 9225-84 [30], ГОСТ 10444.11-89 [17], ГОСТ 10444.15-94 [18].
Общее количество молочнокислых микроорганизмов определяли по ГОСТ 10444.11-89 посевом в пробирки на стерильное обезжиренное молоко.
Бактерии группы кишечной палочки определяли посевом в среду Кесслера с последующим пересевом на чашку со средой Эндо по ГОСТ Р 50474-93 [31].
Количество бифидобактерий находили по методическим указаниям МУК 4.2.999-00 «Определение количества бифидобактерий в кисломолочных продуктах» [73] посевом на среду для определения бифидобактерий.
Микробиологическую оценку готового продукта проводили в лабораториях Сибирского филиала ГНУ ВНИМИ, ООО МЗ «Браво», ООО «Манрос-М».
Реологические методы
Исследования кинематической вязкости продукта проводили на базе Сиб- НИИС СО РАСХН (г. Барнаул).
Для определения вязкости использовали рео-вискозиметр Гепплера с термостатом. Методика основана на измерении времени, за которое шар со стрежнем проходит через исследуемый образец под воздействием касательных напряжений. Скорость падения шара является параметром вязкости. Касательные напряжения (противовесы — различного веса) служат для уравнивания подъемной силы погружающегося тела. Расчет вязкости осуществлялся путем перемножения величин касательного напряжения, константы измерительной трубки и времени за которое шар прошел измеряемый путь по формуле: Л = Р I К , (2.3) где г - динамическая вязкость в сантипаузах, сР; Р - нагрузка, касательное напряжение, г/см2; I - время за которое шар прошел измеряемый путь, сек; К - коэффициент полученный при заводском испытании каждой измерительной трубкой.
Математические методы
Статистическую обработку результатов экспериментов проводили с использованием регрессионного анализа на персональном компьютере.
Для обработки полученных экспериментальных данных использовали следующую методологию.
На первом этапе экспериментальные данные, для выявления и устранения грубых ошибок эксперимента (промахов), подвергались обработке методами математической статистики.
Выбор основного молочного сырья и исследование процесса его ферментации пробиотической микрофлорой
В качестве основного вида молочного сырья для нового продукта были выбраны сливки из коровьего молока, т. к. использование жиросодержащей основы придаст вкус и питательность продукта. Жир сливок биологически ценен, продукт традиционно получаемый из сырья с высокой массовой долей жира (м.д.ж.) обладает более полным сливочным вкусом и ароматом, густой смета- нообразной консистенцией.
Характеристика концентратов бактериальных лиофилизированных
В качестве основы для соуса исследовали сливки с различной массовой долей жира: 20, 25, 30 %. Для процесса ферментации вышеозначенных сливок исследовали концентраты бактериальные лиофилизированные, содержащие виды пробиотических культур, их состав приведен в таблице 3.2.1. Бакконцентра- ты активизировали на стерилизованном обезжиренном молоке. Температура активизации культур 39-40 С, время 13-14 ч. Химические и органолептические показатели активизированных культур приведены в таблице 3.2.2.
Анализ динамики кислотообразования в сливках с различной массовой долей жира при использовании бактериальных концентратов с различной микрофлорой свидетельствует о том, что к 8 ч ферментации уже образовались сгустки, которые в последующие часы уплотнялись. Ферментированные продукты с использованием бифидосодержащих бактериальных концентратов отличались более низкой титруемой кислотностью, и более высоким значением активной.
Для принятия решения по поставленной задаче - выбор основного молочного сырья и закваски в качестве функционального ингредиента необходимо было установить степень влияния низких температур на жизнеспособность клеток микроорганизмов.
Для определения степени выживаемости молочнокислых и бифидокуль- тур, были проведены опыты по замораживанию полученных ферментированных продуктов. Обработку низкими температурами проводили в скороморозильном тоннеле "Frigoscandia" (Швеция), при следующих параметрах: - температура хладагента минус (39±2) С; - скорость воздушного потока 2-4 м/с; - время обработки 10-15 мин. Образцы заморозили до температуры минус (18±2) С в толще продукта. После хранения образцов при температуре минус(18±2) С в течение суток, были проведены исследования микробиологических показателей, данные представлены в таблице 3.2.8.
Сравнительный анализ микробиологических показателей, характеризующих процесс ферментации сливок с различной массовой долей жира бактериальными концентратами Бифилакт-АД, БК-Углич-АВ, Бифилакт-Б + БК-Углич- АВ позволяет считать, что в данном жиросодержащем молочном сырье бактериальный концентрат Бифилакт-АД был более эффективен, т.к. опытные продукты с его использованием отличались лучшей сохранностью пробиотической микрофлоры в процессе быстрой заморозки.
На основании анализа совокупности полученных экспериментальных данных можно сделать следующий вывод:
- для получения продукта с высокими органолептическими показателями, такими как: высокая вязкость, чистый кислосливочный вкус, плотный сгусток с глянцевой поверхностью необходимо использовать сливки с массовой долей жира 30 %;
- для качественного проведения процесса ферментации и обеспечения продукта пробиотической микрофлорой необходимо использовать, в процессе производства нового продукта, бакконцентрат Бифилакт-АД.
Потребление вкусовых веществ рассматривается современной наукой как один из оздоравливающим факторов. Они используются для повышения активности пищеварения, так как под их влиянием значительно активизируется секреция пищеварительных желез различных отделов желудочно-кишечного тракта, усиливается ферментативная активность отделяемых соков, и как следствие, улучшаются процессы переваривания и усвоения пищи. Вкусовые вещества, обеспечивая высокие органолептические показатели продуктов, способствуют также нормализации и оздоровлению кишечной микрофлоры, в результате чего снижается интенсивность гнилостных процессов в кишечнике и аутоинтоксикация организма.
К вкусовым веществам относят пряности, «оживители вкуса», подслащивающие вещества, поваренную соль, пищевые кислоты и подщелачивающие соединения.
Пищевые продукты в процессе получения, переработки и хранения подвергаются окислению кислородом воздуха. При этом в них накапливаются токсичные вещества, снижается их биологическая и пищевая ценность и ухудшаются органолептические свойства. Склонность пищевых продуктов к окислению приводит к снижению сроков хранения.
Для многих пищевых продуктов, особенно для содержащих высокоактивные полиненасыщенные соединения, существенно замедлить окисление можно только с помощью антиокислителей.
На основании аналитических данных литературного обзора при разработке соуса, были исследованы в рецептуре сочетания фитодобавок чеснока, укропа, лука с целью: - повышения сохранности продукта; - придания продукту специфического вкуса; -улучшения внешней привлекательности продукта для потребителя, за счет появления приятного запаха, внешнего вида.
Проведены опытные выработки с различными комбинациями фитодобавок и пищевкусовых веществ. В качестве основы для соуса исследовали сливки с массовой долей жира 30 %. Для процесса биоферментации вышеозначенных сливок использовали концентрат бактериальный лиофилизированный Бифи- лакт-АД. Закваску активизировали на стерилизованном обезжиренном молоке. Температура активации культуры (39±1) С, время активации 13 ч. В подготовленную нормализованную смесь при температуре (40±2) С, вносили расчетное количество пищевкусовых и фитодобавок, исследуемые комбинации представлены в таблицах 3.3.1-3.3.4. При интенсивном перемешивании смесь выдерживали 18-20 мин. Пастеризацию смеси проводили при температуре 9598 С, с выдержкой 2 сек. После охлаждения смеси до температуры заквашивания (39±1) С, вносили активизированную закваску в количестве 5 %. Ферментация смеси проходила при температуре (39±1) С, в течение 9-10 ч.
Расчет экономических показателей производства соуса кисломолочного
Анализ полученных данных позволяет считать достоверной гипотезу работы, т.е. вследствие комплексного взаимодействия технологических факторов и функциональных ингредиентов: низкой температуры; стабилизационной системы, происходит формирование устойчивой структуры продукта, подтверждаемой высокой оценкой консистенции соуса кисломолочного.
Стабилизационная система способствует увеличению количества адсорб- ционно связанной влаги и придает устойчивость структуры продукта во время его хранения, а также в процессе обработки низкими температурами (до минус 30 С) при его глубокой («шоковой») заморозке. Химический состав продукта: белки, витамины, минеральные вещества, пищевые волокна и их производные, обеспечивают питательными веществами молочнокислую микрофлору и бифи- добактерии, количество жизнеспособных клеток которых на всем периоде хранения поддерживается в состоянии анабиоза, в соответствии с количеством, указанным в технической документации, что позволяет считать достоверными сроки годности продукта: - 10 месяцев при режиме хранения минус (18±2) С.
Аминокислотный состав соуса кисломолочного
Определение химического состава, пищевой и биологической ценности соуса кисломолочного проводилось совместно с сотрудниками лаборатории Сиб- НИПТИЖ. Исследование всех показателей проводилось в начале и при завершении процесса хранения продукта при низких температурах. Значительных изменений в показателях, характеризующих пищевую, биологическую и энергетическую ценность соуса кисломолочного не установлено. Известно, что белки являются наиболее ценными и незаменимыми компонентами пищи. В данном продукте они представлены молочными белками и отражают его биологическую ценность, которая характеризуется качественным и количественным составом аминокислот, определенных экспериментальным путем. В качестве контроля использовали сметану с массовой долей жира 30,0 %, данные приведены в таблице 3.8.1 [115].
Жиры (липиды), как известно не только обеспечивают энергетическую ценность продукта (калорийность 1 г - 9 ккал), но и являются необходимым компонентом клеточных мембран, выполняют различные биохимические и физиологические функции, участвуют в усвоении некоторых нутриентов. Жиры это источник необходимых витаминов и других биологически активных веществ.
Жирнокислотный состав соуса кислосливочного Так как при выработке продукта не используются жиры растительного и немолочного происхождения, то его жирнокислотный состав представлен ли- пидами молочного жира, он не претерпел каких либо значительных изменений в процессе технологической обработки, жирнокислотный состав определен экспериментальным путем и представлен в таблице 3.8.2. В качестве контроля использовали сметану с массовой долей жира 30,0 %.
Витамины - важнейший класс незаменимых пищевых веществ. Организм человека не синтезирует витамины или синтезирует их в недостаточном количестве и поэтому должен получать их в готовом виде, в основном с пищей. Витамины обладают исключительно высокой биологической активностью. И требуются организму в очень небольших количествах — от нескольких мкг до нескольких мг в день. Данные по определению содержания витаминов расчетным и экспериментальным путем в продукте приведены в таблице 3.8.3.
На завершающем этапе выполнения научно-исследовательской работы решались следующие задачи: - разработать технологию и техническую документацию для производства соуса кисломолочного; - адаптировать новую технологию производства соуса кисломолочного к имеющемуся оборудованию на предприятии ООО «Молочный завод «Браво»; - определить себестоимость и оптовую цену на соус кисломолочный; -провести промышленную апробацию технологии соуса кисломолочного на предприятии ООО «Молочный завод «Браво».
В результате проведения исследований, аналитической и математической обработки экспериментальных данных решена поставленная задача - разработана технология нового продукта, которому на основании ГОСТа Р 51917-2002 «Продукты молочные и молокосодержащие. Термины и определения» присвоено название — соус кисломолочный.
Продукт вырабатывается - классический с массовой долей жира 30 %, в зависимости от наполнителей продукт имеет разновидности: - чесночно-луковый; - укропный; - луково-укропный; - луковый.
