Введение к работе
Актуальность темы. На сегодняшний день российский рынок спортивных продуктов считается одним из самых перспективных и динамично развивающихся. По оценкам Всемирной Федерации индустрии спортивных товаров (WFSGI) в ближайшие 10 лет объем российского рынка спортивной индустрии может достичь $12 млрд., что составляет около 5% мирового рынка. По данным исследования агентства «Бизнес-Рейтинг», которые приводит RUSSIAN FOOD & DRINKS MARKET, темпы роста рынка пищевых продуктов для питания спортсменов составляют 20-35% в год. Российский рынок продуктов для питания спортсменов в ближайшие годы займёт одно из первых мест в мире.
К наиболее интересным разработкам в области создания специализированных продуктов питания для спортсменов относятся фундаментальные исследования отечественных и зарубежных специалистов: Арансона М.В., Волгарева М.Н., Гольберга Н.Д., Лаптева А.П., Лифляндского В.Г., Полиевского С.А., Покровского А.А., Португалова С.Н., Пшендина А.И., Рогозкина В.А., Рогова И.А, Сейфулла Р.Д., Смульского В.М., Суздальского Р.С., Токаева Э.С., Тутельяна В.А., Coleman El., Lemon PW., Wilmore J., Williams M. и др.
Большие физические и психоэмоциональные нагрузки, соревновательный стресс и переутомления могут стать причиной развития дисбактериозов. На отечественном и зарубежном рынке представлены лекарственные препараты, БАД и функциональные продукты, в том числе для спортивного питания, в состав которых входят живые микроорганизмы – представители кишечной нормофлоры человека (пробиотики), как правило, культуры Bifidobacterium spp. и Lactobacillus spp.
В настоящее время наблюдается расширение номенклатуры пробиотических пищевых продуктов. Перспективным направлением в этой области является разработка пробиотиков метаболитного типа. Данная группа пробиотиков осуществляет регулирование симбиотных отношений организма человека и его микрофлоры за счет компенсации метаболитов и создает благоприятные условия для стабилизации микробиоценоза человека.
Пробиотики метаболитного типа представляют собой препараты заместительной терапии и не оказывают побочных действий на организм человека, в отличие от живых микроорганизмов, которые в некоторых случаях способны вызывать и/или усиливать инфекционные и воспалительные процессы (Сорокина Ю.В., 2009г).
Фильтрат пробиотической культуры (ФПК) – побочный продукт производства бактерийных препаратов или концентратов. Содержит в своем составе фрагменты питательной среды (минеральные соли, белки, витамины), а также продукты метаболизма пробиотической культуры (органические кислоты, летучие жирные кислоты (ЛЖК), бактериоцины, и.т.д.). Его утилизация, как отхода производства, приводит к значительным экономическим потерям и загрязнению окружающей среды.
На сегодняшний день не существует пищевых продуктов, в состав которых входят продукты метаболической активности - ни на зарубежном, ни на отечественном рынках, так как ФПК имеет неудовлетворительные потребительские свойства (по органолептическим и санитарно-химическим показателям).
В связи с этим актуальной задачей для пищевой промышленности является поиск новых технологических решений по созданию пробиотических пищевых продуктов с использованием метаболитов бактерий, представителей нормофлоры человека, не только с целью создания безотходного производства бактерийных препаратов, но и получения нового вида комплексного обогатителя пищевых продуктов для профилактики кишечных инфекций различной этиологии.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка технологий и оценка потребительских свойств напитков для питания спортсменов, с использованием пробиотиков метаболитного типа (ПМТ).
В рамках поставленной цели были определены следующие задачи исследования:
получить бесклеточный фильтрат пробиотических культур (БФПК) из бактериальных взвесей производственных штаммов Lactobacillus acidophilus NK-1 и Bifidobacterium longum B 379М с наилучшими потребительскими свойствами;
провести товароведно-технологическую оценку БФПК Lactobacillus acidophilus штамма NK-1 и Bifidobacterium longum штамма B 379М и обосновать целесообразность их использования в качестве пищевых ингредиентов в промышленном производстве специализированных пищевых продуктов;
сформулировать медико-биологические требования к составу, безопасности и качеству разработанных спортивных напитков;
разработать рецептуру и технологию промышленного производства напитков;
провести товароведно-технологическую оценку разработанных спортивных напитков;
разработать нормативно-техническую документацию на опытную партию спортивных напитков;
апробировать в промышленных условиях результаты экспериментальных исследований и провести комплексные исследования напитков по показателям безопасности;
провести оценку пробиотических свойств разработанных спортивных напитков in vivo;
экономически обосновать эффективность производства спортивных напитков.
Научная новизна
Оптимизированы параметры процесса микрофильтрации ФПК на керамических мембранных модулях. Доказано, что последовательное фильтрование ФПК на керамических мембранах, с размерами пор 5 и 0,4 мкм позволяет улучшить потребительские свойства фильтратов (по органолептическим, санитарно-химическим показателям и пролонгировать их сроки годности).
Разработаны теоретические предпосылки, подтвержденные экспериментальными исследованиями для разработки технологии специализированных продуктов для питания спортсменов с использованием БФПК.
Установлено, что проведение деаэрации в течение не более 12 мин при температуре 45-500С улучшает органолептические показатели и сохранить максимальное количество ЛЖК в составе готовых напитков.
Установлена зависимость максимального сохранения количества ЛЖК и аромата фруктовых соков от проведения совместной сублимационной сушки БФПК и соков прямого отжима, что позволило пролонгировать сроки годности готового продукта.
Показаны пробиотические свойства напитков с использованием БФПК в эксперименте in vivo.
Практическая значимость
Оценены товароведно-технологические свойства БФПК. Предложены технологические решения, расширяющие область применения бесклеточных фильтратов для создания специализированных пищевых продуктов. Показана целесообразность применения БФПК как физиологически ценного функционального пищевого ингредиента. Результаты работы подтверждены патентом РФ «Комплексный обогатитель пищевого продукта» № 2397246 от 20.08.2010.
Разработана технология производства жидкого напитка и напитка сублимационной сушки для спортивного питания. Разработаны и утверждены рецептуры, нормативная и технологическая документация на напиток изотонический En-rive (Ен-райв) (ТУ 9185-003-96567059-2012 и ТИ) и напиток сублимационной сушки Immuno-force (Иммуно-форсе) (ТУ 9197-002-69570395-2012 и ТИ). Проведена товароведно-технологическая оценка напитков. Установлены сроки годности.
Получено экспертное заключение ФГБУ «НИИ Питания» РАМН № 72/Э-702/и-12 от 19.04.12 рекомендующее дальнейшую государственную регистрацию напитков линейки «En-rive» (Ен-райв) в органах Роспотребнадзора.
Результаты диссертации апробированы в промышленных условиях. Выработка экспериментальных образцов и опытно-лабораторные испытания производства специализированного напитка осуществлялись в экспериментальной лаборатории «Химия белка» ГУЗ Московского научно-исследовательского института медицинской экологии (МНИИМЭ). Выработка опытной партии продукта осуществлялась на производственных мощностях Всероссийского научно-исследовательского института молочной промышленности (ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии) (акт № А-139/11 от 14.10.2011 г, акт № А-58/11 от 02.09.2011 г) и «ООО ФИБА БИОРИТМ» (акт № 34/12 от 16 февраля 2012 г)
Апробация работы. Диссертационная работа выполнена по результатам исследований, проведенных в рамках реализации Государственной Концепции спортивного питания в РФ 2011-2014 гг., исполнитель ФГБОУ ВПО МГУПП при участии Минспорттуризм РФ и Государственного контракта №02.522.12.2009 "Разработка технологий универсального быстро-переориентируемого производства заквасок прямого внесения для биотехнологической промышленности" Министерства образования и науки РФ, сроки выполнения 2008-2010 гг.
Результаты работы доложены и обсуждены на Международной научно-практической конференции «Технологии продуктов здорового питания. Функциональные пищевые продукты» (Москва, 2009), Международном Конгрессе Общества для Микробной Экологии и Болезни (International Congress of the Society for Microbial Ecology and Disease) (Санкт-Петербург, 2009), Международной научно-практической конференции «Технологии продуктов здорового питания. Функциональные пищевые продукты», конференции молодых ученых "Инновационные технологии продуктов здорового питания (Москва, 2010), Всероссийском конгрессе диетологов и нутрициологов «Питание и здоровье» (Москва, 2010), Международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» (Москва, 2011), Международной научно-практической конференции «Технологии продуктов здорового питания. Функциональные пищевые продукты» (Москва, 2011).
Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 11 печатных работ, из них 3 статьи в журнале, рекомендованным ВАК и 1 патент РФ.
Структура работы. Диссертация состоит из следующих разделов: введение, обзор литературы, экспериментальной части, технологической части, клинических исследований, выводов, списка литературы, приложений. Основное содержание работы изложено на 137 листах машинописного текста, проиллюстрировано 26 рисунками и 34 таблицами. В приложениях имеется ряд документов подтверждающих степень внедрения работы. Список литературы включает 180 наименований, в том числе 50 зарубежных источников.
