Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор научной, технической и патентной информации 11
1.1 Функциональное питание .12
1.2 Сывороточные белки и их применение
1.2.1 Сывороточные белки и их пищевая и биологическая ценность 19
1.2.2 Использование сывороточных белков в пищевой промышленности .24
1.2.3 Производство молочных продуктов, обогащенных сывороточными белками .28
1.3 Семена чечевицы, ее проростки и их использование 30
1.3.1 Характеристика семян чечевицы и их проростков 31
1.3.2 Использование пророщенных злаковых и бобовых культур в пищевой промышленности .42
Глава 2 Объекты и основные методы исследования .46
2.1 Организация проведения исследования
2.2 Объекты исследования 49
2.3 Методы исследований 50
Глава 3 Разработка рецептур и технологии кисломолочных десертов, обогащенных сывороточными белками и пророщенными семенами чечевицы .55
3.1 Установление массовой доли сухой подсырной сыворотки и концентрата сывороточных белков КСБ-УФ-80
3.1.1 Исследование влияния различной массовой доли сухой подсырной сыворотки и концентрата сывороточных белков КСБ-УФ-80 на динамику кислотонакопления
3.1.2 Исследование влагоудерживающей способности полученных сгустков 59
3.1.3 Исследование органолептических, физико-химических и микробиологических показателей полученных сгустков 61
3.2 установление массовой доли пророщенных семян чечевицы 63
3.2.1 Исследование химического состава семян чечевицы в процессе их проращивания 3
3.2.2 Исследование влияния различной массовой доли пророщенных семян чечевицы на динамику кислотонакопления 67
3.2.3 Исследование влагоудерживающей способности полученных сгустков 70
3.2.4 Исследование органолептических, физико-химических и микробиологических показателей полученных сгустков 71
3.3 Установление массовой доли пектина .73
3.4 Установление массовой доли фруктово-ягодных наполнителей .74
3.5 Разработка технологии кисломолочных десертов 76
3.6 Исследование органолептических, физико-химических и микробиологических показателей готовых кисломолочных десертов 80
3.7 Исследование реологических свойств готовых кисломолочных десертов..82
Глава 4 Исследование биологической ценности полученных кисломолочных десертов, установление сроков их годности 86
4.1 Расчет биологической ценности белковой составляющей кисломолочных десертов без наполнителей
4.1.1 Расчет биологической ценности белковой составляющей кисломолочных десертов, обогащенных сывороточными белками и пророщенными семенами чечевицы
4.1.2 Расчет биологической ценности белковой составляющей кисломолочных десертов, обогащенных КСБ-УФ-80 и пророщенными семенами чечевицы 90
4.2 Исследование содержания макроэлементов и витаминов готовых кисломолочных десертов .95
4.3 Исследование содержания остаточной лактозы в готовых кисломолочных десертах 98
4.4 Установление сроков годности готовых кисломолочных десертов 100
Глава 5 Технико-экономическая часть 105
Заключение 110
Список литературы .
- Сывороточные белки и их пищевая и биологическая ценность
- Объекты исследования
- Исследование органолептических, физико-химических и микробиологических показателей полученных сгустков
- Расчет биологической ценности белковой составляющей кисломолочных десертов, обогащенных сывороточными белками и пророщенными семенами чечевицы
Введение к работе
Актуальность исследования. Концепция государственной политики в области питания
населения Российской Федерации создает необходимость разработки продуктов
функционального назначения, которые предназначены для повышения иммунитета, так как влияние вредных факторов на здоровье человека увеличивается с каждым годом.
Функциональный пищевой продукт (ФПП) предназначен для регулярного употребления в пищу всеми возрастными группами населения. ФПП содержит в своем составе функциональные пищевые ингредиенты, предотвращает или восполняет имеющийся в организме человека дефицит питательных веществ.
Функциональными пищевыми ингредиентами являются живые микроорганизмы, вещество или комплекс веществ животного, растительного, микробиологического, минерального происхождения или идентичные натуральным, входящие в состав функциональных пищевых продуктов в количестве не менее 15% от суточной физиологической потребности в расчете на одну порцию продукта.
Большой вклад в развитие продуктов для функционального питания внесли ученые отечественных школ прикладной биотехнологии: И.А. Рогов, А.А Покровский, Н.Н. Липатов, Б.А. Шендеров, В.А. Тутельян, В.Д. Харитонов, А.Г. Храмцов, Л.А. Остроумов, В.М. Позняковский, Н.И. Дунченко, И.А. Евдокимов, Ю.Я. Свириденко, Э.С. Токаев, A.M. Шалыгина, Н.А. Тихомирова, JI.A. Забодалова, И.С. Хамагаева, Г.Б. Гаврилов, В.И. Ганина, М.С. Уманский, А.А. Майоров, М.П. Щетинин, Н.Б. Гаврилова, А.Ю. Просеков, И.А. Смирнова, В.А. Помозова, Л.М. Захарова, JI.B. Терещук и другие известные ученые.
Современный рынок функциональных продуктов питания на 65 % состоит из молочных продуктов. Актуальным и перспективным является создание кисломолочных десертов, обогащенных биологически активными веществами функциональных ингредиентов на основе сырья растительного и животного происхождении. В настоящей работе в качестве функциональных пищевых ингредиентов предложено использование концентратов сывороточных белков и измельченных пророщенных семян чечевицы.
Сывороточные белки являются препаратами животного происхождения и превосходят все остальные белки как животного, так и растительного происхождения по содержанию незаменимых аминокислот (лизина, триптофана, метионина, треонина), а также аминокислот с разветвленной цепью (валина, лейцина и изолейцина).
Определенное внимание привлекает сырье природного происхождения, содержащее биологически активные вещества и обладающее функциональными свойствами. Целесообразно использовать пророщенные семена злаковых и бобовых культур для получения продуктов с функциональными свойствами. Во время проращивания происходит синтез и активизация ферментов, под воздействием которых при проращивании большая часть сложных веществ (крахмала, белка) превращается в мальтозу, глюкозу, декстрины, пептоны, пептиды, аминокислоты и другие вещества. Происходит переход биологически активных веществ в легкоусвояемую форму.
В настоящей диссертационной работе при получении функциональных кисломолочных десертов были использованы молоко сухое обезжиренное, сыворотка сухая подсырная, концентрат сывороточных белков с массовой долей белка 80,0% (КСБ-УФ-80), измельченные пророщенные семена коричневой чечевицы, закваска на основе йогуртовых культур.
Цель исследования - разработать состав и технологию кисломолочных десертов, обогащенных сывороточными белками и биологически активными веществами измельченных пророщенных семян чечевицы. Для достижения цели поставлены следующие задачи:
исследовать изменение химического состава семян коричневой чечевицы в
процессе проращивания и его продолжительность;
исследовать химический состав и биологическую ценность семян коричневой чечевицы до проращивания и после, а также после диспергирования;
установить рациональные массовые доли вносимых ингредиентов;
разработать рецептуры и технологию кисломолочных десертов, исследовать показатели их качества;
исследовать и экспериментально подтвердить целесообразность использования измельченных пророщенных семян коричневой чечевицы для повышения биологической ценности разрабатываемых кисломолочных десертов;
изучить структурно-механические свойства разрабатываемых кисломолочных десертов, установить сроки их годности;
исследовать содержание остаточной лактозы в разрабатываемых кисломолочных десертах с целью использования в качестве продуктов питания с ее пониженным содержанием;
разработать проект технической документации по производству кисломолочных десертов, провести выработку опытно-промышленной партии этих продуктов и оценить экономическую эффективность и конкурентоспособность их производства.
Научная новизна работы заключается в следующем:
экспериментально получена зависимость изменения химического состава семян коричневой чечевицы от продолжительности процесса их проращивания с предварительным замачиванием;
показано увеличение биологической ценности в процессе проращивания семян коричневой чечевицы за счет: повышения сбалансированности аминокислотного состава, увеличения массовой доли белка, минеральных веществ и витаминов;
предложено использование измельченных пророщенных семян коричневой чечевицы в качестве функционального пищевого ингредиента при производстве функциональных кисломолочных десертов с использованием бактериальных заквасок. Доказано увеличение массовой доли общего белка, увеличение биологической ценности белковой составляющей кисломолочных десертов, увеличение содержания витаминов и макроэлементов по сравнению с контрольным образцом. Установлено, что употребление порции (100 г) кисломолочных десертов позволит удовлетворить потребность организма в витаминах и макроэлементах в количестве не менее 15% от суточной физиологической потребности.
Практическая значимость работы:
разработаны рецептуры кисломолочных десертов, исследованы показатели их качества. По органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям разработанные кисломолочные десерты соответствуют требованиям технической документации, а также техническому регламенту Таможенного союза ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции»;
разработаны технология и проекты технической документации для производства кисломолочного десерта, обогащенного КСБ-УФ-80 и измельченными пророщенными семенами чечевицы;
установлены сроки годности кисломолочных десертов - 15 суток при температуре (4±2)С с учетом коэффициента резерва;
проведена выработка опытно-промышленной партии разработанного кисломолочного десерта, обогащенного КСБ-УФ-80 и пророщенными семенами чечевицы на производственной площадке ООО «Компаньон Сити» (Санкт-Петербург).
Основные положения, выносимые на защиту:
результаты исследований химического состава семян коричневой чечевицы и его
изменение в процессе проращивания;
рецептуры и технологии производства кисломолочных десертов, обогащенных
биологически активными веществами измельченных пророщенных семян чечевицы;
результаты исследований показателей качества разработанных функциональных кисломолочных десертов при производстве и хранении.
Апробация результатов. Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на научных конференциях: ХLII научная и учебно-методическая конференция НИУ ИТМО. Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д.9. 29.01.2013 - 01.02.2013; VI Международная научно-техническая конференция «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке». Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д. 9. 13.11.2013 - 15.11.2013; III Всероссийский конгресс молодых ученых. Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д.9. 08.04.2014 -11.04.2014; Международный научно-практический семинар «Функциональные продукты из сырья растительного происхождения». Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д.9. 24.09.2014 -26.09.2014; XLIII научно-методическая конференция НИУ ИТМО. Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д.9. 03.02.2015 - 04.02.2015.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Внедрение результатов работы. Проведена выработка опытно-промышленной партии разработанного кисломолочного десерта, обогащенного КСБ-УФ-80 и пророщенными семенами чечевицы на производственной площадке ООО «Компаньон Сити» (Санкт-Петербург).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает 5 глав и состоит из введения, обзора научной, технической и патентной информации, объектов и основных методов исследования, экспериментальной части, экономической части, заключения, списка литературных источников и приложений. Работа изложена на 123 страницах основного текста, содержит 37 таблиц, 11 рисунков и 12 приложений. Список литературы включает 145 наименований, в том числе 24 зарубежных.
Сывороточные белки и их пищевая и биологическая ценность
Одним из особо важных направлений в производстве функциональных продуктов питания – использование полифункциональных ингредиентов. В этом направлении определенный интерес представляют сывороточные белки, являющиеся препаратами животного происхождения [96].
Впервые о полезных свойствах молочной сыворотки заговорили советские (российские) ученые. Однако расширенные исследования ее свойств и состава как особого вида биологической жидкости начали проводить в Японии – единственной стране в мире, где сохранение и улучшение здоровья нации входит на государственном уровне в долгосрочную политику. Что привлекает японских ученых в молочной сыворотке? Во-первых, молочная сыворотка - это биологическая жидкость животного происхождения, по биологической ценности превышающая биологические жидкости растительного происхождения, например, соки плодов и овощей. Во-вторых, в ее состав входит множество компонентов, большинство нутриентов сыворотки не изучены до конца. В третьих, огромные производственные объемы и относительная дешевизна так как ее не надо специально производить, она - побочный продукт молокоперерабатывающих заводов. В-четвертых, сыворотка удобна с физической и реологической точки зрения для исследований и промышленной переработки. В отличие от молока она легко транспортируется, перекачивается насосами, достаточно устойчива к температурным воздействиям, хорошо поддается мембранной обработке и микробиологическому воздействию и т.д. И в завершении, например для японцев, важен морально-этический аспект: молочная сыворотка, получается без убийства животных или насилия над ними [57].
Основными сывороточными белками являются -Лактоглобулины и -Лактоальбумины, иммуноглобулины и компоненты протеозопептонной фракции. Кроме этих веществ в сыворотке содержатся лактоферрин (менее 0,3 мг/мл), ферменты и другие минорные компоненты [61]. -Лактоглобулин составляет 50-54 % всех белков сыворотки, изоэлектрическая точка при рН 5,1, коагулирует почти полностью при температуре 85-100 С. -Лактоглобулин не свертывается сычужным ферментом и не коагулирует в изоэлектрической точке в силу своей большой гидратированности [61]. -лактоглобулин - высокомолекулярный белок (молекулярная масса димерной формы - 36-37 кДа, мономерной - 18 кДа), состоящий из 162 аминокислотных остатков. -Лактоглобулин участвует в передаче пассивного иммунитета от матери новорожденному, регуляции метаболизма фосфора, обмене жиров и транспорте ретинола, обладает антивирусной активностью и др. Благодаря признанной высокой биологической ценности этот белок рассматривают в качестве ингредиента в рецептурах продуктов питания функциональной направленности [76,95]. -Лактоальбумин необходим для синтеза лактозы из глюкозы и галактозы и составляет 20-25 % всех сывороточных белков.
Иммуноглобулины - группа высокомолекулярных белков, которые обладают свойствами антител и нейтрализуют вредное воздействие чужеродных белков.
Лактоферрин – это гликопротеид, содержащий железо. Он переносит и связывает железо в организме новорожденного, а также обладает защитными свойствами - задерживает развитие кишечной микрофлоры которая нуждается в железе [61].
В сывороточных белках содержатся фракции глобулярных белков, которые выполняют важные биологически функции (таблица 1.2.1.1) [96]. Таблица 1.2.1.1 – Биологические функции фракций сывороточных белков Фракции белка Содержание в белке, % Основные биологические функции Р-лактоглобулин 50-50 Перенос в кишечник жирорастворимых витаминов. Является одним из лучших источников незаменимых аминокислот и аминокислот с разветвленной цепочкой а-лактальбумин 20-25 За счет высокого уровня триптофана снижает восприимчивость к стрессу (противораковая активность). Является одним из лучших источников незаменимых аминокислот и аминокислот с разветвленной цепочкой
Иммуноглобулины 10-15 Защитные свойства - нейтрализует вредное действие чужеродных белков. Иммуномодулирующая активность Vll.OYMMHсыворотки крови 5-Ю Источник незаменимых аминокислот Гликомакропептиды 2-5 Иммуномодулирующая активность. Обеспечивает местную защиту кишечника новорожденных от возбудителей кишечных заболеваний, вирусов и токсинов. Стимул ируют выработку гормона холецистокинина (отвечает за чувство насыщения после еды). Является идеальным источником белка для больных фенилкстонурией (ввиду низкого содержание фенилаланина)
Лактоферрин 1-2 Антагонистическая активность к патогенной микрофлоре кишечника. Стимулирует рост полезной микрофлоры кишечника. Связывает и переносит железо в организм новорожденного. Иммуномодулирующая, антивирусная, противораковая активность
Аминокислотный состав сывороточных белков близок к мышечной ткани человека. Кроме того такие белки превосходят все остальные белки как животного, так и растительного происхождения пo_сoдержанию_нeзаменимых аминoкислот_(лизинa,_триптофaна,_метионинa,_треонинa), а также аминoкислoт с_разветвлeннoй_цeпью (вaлина, лейцинa_и_изoлейцинa). Около 14 % белков молочной сыворотки после гидролиза содержатся в простом виде, они являются инициаторами пищеварения и участвуют в синтезе большинства жизненно важных ферментов и гормонов [22,65].
По данным А.Г.Храмцова минеральный состав молочной сыворотки очень разнообразен. В сыворотку переходят практически все соли и макроэлементы молока, соединения с поверхности оборудования, а также соли, которые вводятся при выработке основного продукта. Абсолютное содержание основных макроэлементов в сыворотке показано в таблице 1.2.1.2 [61].
Концентраты сывороточных белков в основном применяют для обогащения молока при производстве сыра, питьевого молока, йогурта, мороженого, освежающих напитков, картофельного пюре и макаронных изделий. Также возможно в качестве заменителя сухого обезжиренного молока применение концентрата сывороточных белков в составе плавленых сыров и сливочного масла [81].
При производстве йогурта белковый концентрат предотвращает синерезис, а также оказывает стабилизирующее действие на консистенцию продукта. Его положительное влияние отмечается уже при 1 %-ном введении в УВТ-молоко. Перед добавлением белковый концентрат подкисляют йогуртовой культурой. После внесения подкисленного концентрата молоко следует в течение 10 мин нагреть до 90 С с целью оптимальной стабилизации продукта [13]. Содержание пищевых веществ на 100 г съедобной части сухой сыворотки и пищевых веществ на 100 г съедобной части концентрата сывороточных белков представлены в таблицах 1.2.1.3 и 1.2.1.4 соответственно.
Объекты исследования
Работа проводилась в лаборатории кафедры прикладной биотехнологии Университета ИТМО; в лаборатории завода АО «Данон Россия»; в ФГУ «Тест С.Петербург» в соответствии со схемой проведения эксперимента (рис. 2.1). В ходе проведения исследований определяли: 1 – показатели качества СОМ; 2 – показатели качества сыворотки сухой подсырной; 3 – показатели качества КСБ-УФ-80; 4 – изменение химического состава семян коричневой чечевицы в процессе проращивания и его продолжительность; 6 – химический состав и биологическую ценность семян коричневой чечевицы до процесса проращивания и после, а также после процесса диспергирования; 7 – титруемую кислотность в процессе сквашивания; 8 – активную кислотность в процессе сквашивания; 9 – влагоудерживающую способность полученных сгустков и готовых кисломолочных десертов; 10 – органолептические показатели полученных сгустков и готовых кисломолочных десертов; 11 – физико-химические показатели полученных сгустков и готовых кисломолочных десертов; 12 – микробиологические показатели полученных сгустков и готовых кисломолочных десертов; 13 – биологическую ценность белковой составляющей кисломолочных десертов; 14 – химический состав и биологическую ценность разработанных кисломолочных десертов; 15 – содержание лактозы в готовых кисломолочных десертах; 16 – структурно-механические свойства разработанных кисломолочных десертов; 17 – сроки годности готовых кисломолочных десертов.
На первом этапе исследований сформулированы цель и задачи исследования, подобрано сырье для получения кисломолочных десертов на основании анализа научной информации о содержащихся в них биологически активных веществах и технологических аспектах их применения в пищевых продуктах. Определена последовательность проведения эксперимента для разработки состава, рецептур и технологии кисломолочных десертов. Устанавливались рациональные массовые доли сухой подсырной сыворотки и концентрата сывороточных белков КСБ-УФ-80, обеспечивающие наилучшие органолептические, физико-химические, микробиологические и влагоудерживающие характеристики готовых продуктов. В процессе сквашивания определяли динамику кислотонакопления, а также влагоудерживающую способность, органолептические, физико-химические и микробиологические показатели полученных сгустков.
На следующем этапе исследовалось изменение химического состава семян коричневой чечевицы в процессе проращивания и его продолжительность. Проведены исследования химического состава и биологической ценности семян коричневой чечевицы до процесса проращивания и после, а также после процесса диспергирования.
Устанавливалась рациональная массовая доля пророщенных семян чечевицы, обеспечивающая наилучшие органолептические, физико-химические, микробиологические и влагоудерживающие характеристики готовых продуктов. В процессе сквашивания определяли динамику кислотонакопления, а также влагоудерживающую способность, органолептические, физико-химические и микробиологические показатели полученных сгустков. Устанавливался этап внесения измельченных пророщенных семян чечевицы.
В дальнейшем устанавливали массовую долю пектина для придания десертам пастообразной консистенции десерта и для предотвращения оседания частиц измельченной пророщенной чечевицы, а также массовую долю фруктово-ягодных наполнителей для придания продукту приятных потребительских свойств и расширения ассортимента предлагаемых кисломолочных десертов.
Разрабатывались рецептуры и технология кисломолочных десертов, исследовались показатели их качества. Рассчитывали биологическую ценность белковой составляющей; исследовали содержание биологически активных веществ - макроэлементов, витаминов, содержание остаточной лактозы в сравнении с контрольным образцом, а также степень удовлетворения суточной физиологической потребности в биологически активных веществах.
Схема проведения эксперимента Исследовались структурно-механические свойства, а также показатели качества в процессе хранения и допустимые сроки годности в соответствии с МУК 4.2.1847-04. На последнем этапе исследований разрабатывался проект технической документации по производству кисломолочных десертов, проводилась выработка опытно-промышленной партии кисломолочных десертов и оценка экономической эффективности и конкурентоспособности их производства. Теоретической и методологической основой настоящего исследования являются широко апробированные методы получения экспериментальных данных и их анализ, обобщение известных российских и зарубежных работ по разработкам функциональных продуктов питания. Экспериментальные данные получены с использованием приборов, обеспечивающих требуемую точность измерений. Исследования проводились с четырех-шестикратной повторностью. Была проведена математическая обработка экспериментальных данных.
Объектами исследования служили образцы ферментированных продуктов с различными массовыми долями сухой подсырной сыворотки, концентрата сывороточных белков КСБ-УФ-80 и измельченных пророщенных семян чечевицы, готовые кисломолочные десерты, полученные сквашиванием йогуртовой закваской, полученные по разработанным рецептурам.
Для получения десертов использовалось следующее сырье: молоко сухое обезжиренное по ГОСТ Р 52791-2007, сыворотка сухая подсырная по ГОСТ Р 53492-2009; КСБ-УФ-80 по ТУ ВУ 100377914.550-2008; вода питьевая по СанПиН 2.1.4.1074-01; пророщенные семена коричневой чечевицы; пектин цитрусовый СМ202 по технической документации, утвержденной в установленном порядке; наполнитель фруктово-ягодный по технической документации, утвержденной в установленном порядке; лиофилизированная закваска прямого внесения DVS (производитель CHR HANSEN), состоящая из Streptococcus salivarius ssp. thermophilus и Lactobacillus bulgaricus; сгустки, полученные путем сквашивания смесей бактериальными заквасками; контрольные образцы, опытные образцы разработанных десертов. Все основное и дополнительное сырье, использовавшееся в работе, соответствует требованиям действующих стандартов и технических условий.
Исследование органолептических, физико-химических и микробиологических показателей полученных сгустков
Реология описывает деформацию тела под действием напряжения. Реологическими свойствами, определение которых позволяет описывать процесс течения систем, являются вязкость, напряжение сдвига и скорость сдвига [24].
Реологические свойства жидкой системы (в том числе дисперсной) характеризуется ее вязкостью. Вязкость – это свойство жидкости (дисперсной системы) оказывать сопротивление ее течению под действием сдвига:
Для многих жидкостей, таких как эмульсии, суспензии и дисперсии, характерно резкое снижение вязкости при увеличении скорости сдвига от низкого до высокого уровня. В технологическом смысле этот эффект имеет важное значение. Другими словами, чем быстрее материал двигается по трубопроводу, интенсивнее перемешивается, распыляется и т.п., тем существеннее снижается вязкость этих материалов. То есть при определенной приложенной силе можно добиться таких технологических параметров жидкости, которые позволят «облегчить» их течение, а, следовательно, и снизить экономические затраты на тот или иной технологический процесс [24,72].
Эффект снижения вязкости под действием сдвига для многих жидких материалов является обратимым, т.е. жидкость восстанавливает начальную высокую вязкость при снижении скорости сдвига или в состоянии покоя [82].
Обратимое изотермическое разрушение и восстановление связей между частицами в структурированной дисперсной системе получило название тиксотропии, а сами дисперсные системы с такими свойствами – тиксотропными.
Строя кривую течения неньютоновской жидкости, не обладающей пределом текучести, полученную в режиме равномерного возрастания скорости сдвига, так называемую «верхнюю кривую», мы обнаружим, что «нижняя кривая», построенная так же, но в режиме снижения скорости сдвига, может совпадать с «верхней кривой» или располагаться ниже ее [90]. Они образуют так называемую «петлю гистерезиса». Это и есть графическое представление явления тиксотропии. Исследование реологических свойств готовых кисломолочных десертов проводились с помощью ротационного вискозиметра «Реотест-2» в интервале величин градиентовскорости от 0,33 до 145,8 с-1при последовательном увеличении градиента скорости и при уменьшении, с измерительным цилиндром Н, предназначенном для материалов большей вязкости [11,67].
При изготовлении десерта молочно-белковый сгусток подвергается механическому влиянию за счет воздействия мешалок, перекачивания насосами по трубопроводам к месту фасовки десерта, что влияет на стабильность сгустка в готовом десерте при транспортировке и длительном хранении. В результате таких воздействий структура сгустка может стать менее вязкой с возможным отделением сыворотки. Для определения возможности сгустка к восстановлению определяют зависимости изменения коэффициента эффективной вязкости от градиента скорости деформации.
На рисунке 3.7.1.1 представлен график изменения_коэффициента эффективной вязкости_от градиента скорости деформации для готовых десертов. На данном рисунке представлено графическое представление явления тиксотропии. «Нижняя кривая» течения не совпадает с «верхней кривой». Они образуют так называемую «петлю гистерезиса», площадь которой можно использовать в качестве количественной характеристики рассматриваемого эффекта.
Площади петель гистерезиса для кисломолочных десертов практически одинаковы, а это значит, что разработанные готовые десерты обладают тиксотропными свойствами и одинаково способны к тиксотропному восстановлению [90]. Для описания течения применено уравнение Оствальда-де-Виля [22]: т = К-у\ где К - показатель консистенции, усилие сдвига (вязкость) при скорости сдвига 1 с"1; п - показатель псевдопластичности (величина отклонения от ньютоновского поведения), чем меньше n, тем псевдопластичнее раствор [4,72].
Для кисломолочного десерта, обогащенного сывороточными белками и пророщенными бобами чечевицы, уравнение зависимости коэффициента эффективной вязкости от скорости сдвига в Па на прямом ходу: эф = 678,9 3973 с коэффициентом корреляции R2 = 0,9939; на обратном ходу: эф = 416,35 3493 с коэффициентом корреляции R2 = 0,9959. Для кисломолочного десерта, обогащенного КСБ-УФ-80 и пророщенными бобами чечевицы уравнение зависимости коэффициента эффективной вязкости от скорости сдвига в Па на прямом ходу: эф = 653,32-0,431 с коэффициентом корреляции R2 = 0,9912; на обратном ходу: эф = 367,84-0,3486 с коэффициентом корреляции R2 = 0,9944. Течение_кисломолочных десертов_значительно отклоняется_от ньютоновского, так_как значение_индекса течения_меньше единицы. Кисломолочные десерты обладают выраженными тиксотропными свойствами. По органолептическим_показателям они_не уступают_традиционным кисломолочным_продуктам, что дает_возможность позиционировать_данные продукты на рынке именно как высокобелковые функциональные кисломолочные десерты, обладающие повышенной биологической ценностью.
Расчет биологической ценности белковой составляющей кисломолочных десертов, обогащенных сывороточными белками и пророщенными семенами чечевицы
В состав разработанных кисломолочных десертов входят сухое обезжиренное молоко, сухая подсырная сыворотка или концентрат сывороточных белков КСБ-УФ-80, и пророщенные семена чечевицы. Все эти компоненты богаты минеральными элементами, кроме того, пророщенные семена чечевицы богаты витаминами, в частности витаминами В1, В2 и витамином С.
Макроэлементы – это вещества, которые ежедневно необходимы нашему организму в количестве более двухсот миллиграммов. Именно суточная потребность организма отличает их от микроэлементов. Они необходимы для поддержания нормальной жизнедеятельности организма человека и работоспособности всех систем организма и, соответственно, их недостаток может вызвать различные негативные последствия для человека. Кальций формирует костную ткань и зубы, регулирует обмен веществ в клетках и некоторые эндокринные процессы. Подавляющее большинство кальция в организме содержится в костях и зубах. Фосфор весьма важный макроэлемент, в организме его содержится до 700 граммов единовременно. Он входит в состав многих тканей, формирует кости и зубы, необходим для поддержания нужного состава крови, а также незаменим в энергетических процессах нашего организма.
Калия в организме человека содержится до 160 граммов. Он регулирует нервную проводимость, то есть непосредственно участвует в работе мышц и нервов, способствует поддержанию необходимого давления в жидкостях и тканях организма, обеспечивает кислотно-щелочное равновесие.
Магний отвечает за корректную передачу нервного сигнала и, как следствие, за корректную работу мышц и сердца. Также он участвует в переносе энергии внутри организма и влияет на работу кишечника. В костной ткани содержится значительное количество магния. Постоянно в организме человека находится порядка двадцати граммов магния [55]. Тиамин (витамин В1) играет значительную роль в углеводном, белковом и жировом обмене, таким образом влияет на обмен веществ. В частности, тиаминдифосфат (кокарбоксилаза) катализирует окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты (промежуточного продукта углеводного обмена). Он содействует образованию жира из углеводов, участвует в дезаминировании и переаминировании аминокислот. Рибофлавин (витамин В2) участвует в окислительно-восстановительных процессах, клеточном дыхании, обмене белков, жиров, углеводов, регулирует функцию центральной нервной системы, печени, стимулирует кроветворение, процессы заживления и роста. Он благоприятно воздействует на функцию печени, оказывает регулирующее влияние на состояние центральной и вегетативной нервной системы, трофическую иннервацию. Рибофлавин необходим для обеспечения нормальной функции органов зрения (улучшения остроты восприятия цвета, темновой адаптации).
Аскорбиновая кислота (витамин С) нормализует обмен белков, жиров и углеводов. Она также стимулирует образование антител, повышает иммунитет, способствует снижению количества сахара в крови и увеличению запасов гликогенов в печени, нормализует содержание холестерина в крови, стимулирует образование красных кровяных телец и в меньшей степени – белых. Служит профилактикой рака.
Витамин С влияет на расширение артериол и капилляров, снижение артериального давления, учащение сердечных сокращений и скорость кровотока.
Аскорбиновая кислота участвует более чем в 300 биологических процессах, происходящих в организме [55].
Проведены исследования по определению содержания макроэлементов (кальция, фосфора, калия, магния) и витаминов (витамина В1 (тиамина), витамина В2 (рибофлавина), витамина С) в 100 г готовых кисломолочных десертов, результаты которых представлены в таблице 4.2.2.
Протоколы лабораторных испытаний представлены в приложениях 8 и 9. Таблица 4.2.2 – Содержание макроэлементов и витаминов в готовых кисломолочных десертах
Как видно из представленных данных, содержание витаминов В1 и В2 в разработанных кисломолочных десертах выше в 8-20 раз, витамина С – в 5,5 раз, магния – в 1,5-1,8 раз, кальция – в 1,3-1,4 раза, калия – в 2 раза, чем в контрольном образце.
Установлено, что употребление порции (100 г) кисломолочных десертов позволит удовлетворить потребность организма в витаминах, в том числе в витаминах В1 и В2, и в макроэлементах, в том числе кальции и калии, в количестве не менее 15% от суточной физиологической потребности. 4.3 Исследование содержания остаточной лактозы в готовых кисломолочных десертах
Лактоза (лакт означает молоко, оза – углевод, или молочный сахар) -это дисахарид, состоящий из остатков галактозы и глюкозы, встречающийся преимущественно в молоке (от 2 до 8% по массе) и, соответственно, в молочных продуктах.
Биологическая роль лактозы такая же, как и у всех углеводов. В просвете тонкого кишечника под воздействием фермента лактазы она гидролизуется до глюкозы и галактозы, которые и усваиваются. Кроме того, лактоза облегчает всасывание кальция и является субстратом для развития полезных лактобактерий, которые составляют основу нормальной микрофлоры кишечника.
Основные проблемы с употреблением лактозы связаны с недостаточностью фермента лактазы. Когда фермент малоактивен, или количества, выделяемые стенкой кишечника, недостаточны, лактоза не гидролизуется и, соответственно, не всасывается.
В результате возникают две проблемы. Во-первых, лактоза, как и все углеводы, осмотически очень активна и способствует задержке воды в просвете кишечника, что может приводить к диарее. Во-вторых, что более существенно, лактоза усваивается микрофлорой тонкого кишечника с выделением различных метаболитов, приводящих к отравлению организма, все к той же диарее, метеоризму и проч. В итоге развивается пищевая непереносимость, которую не вполне корректно называют аллергия на лактозу. Отсюда и атопические дерматиты, и другие симптомы непереносимости. Но это исключительно вторичная реакция на продукты брожения (жирные кислоты быстрого распада, водород, молочная кислота, метан, угольный ангидрит), поскольку неусвоенная лактоза становится питательным субстратом для гнилостной микрофлоры.
Лактазная недостаточность (гиполактазия), обуславливающая непереносимость молока, характерна для большинства людей старшего возраста. Это нормальный ответ организма, связанный со снижением употребления молока в пищу. Одним из способов понизить содержание лактозы в продуктах - это применение молочнокислых бактерий. В кисломолочных продуктах, таких как кефир, йогурт, сметана, а особенно творог, содержание лактозы понижено, поскольку бактерии расщепляют данный углевод при сквашивании молока, а кроме того, при изготовлении сыра и творога заметная часть лактозы удаляется вместе с сывороткой. Поэтому больные с умеренной гиполактазией могут употреблять кисломолочные продукты [102].