Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Аналитический обзор научно-технической литературы по проблеме «Состояние и перспективы совершенствования технологии кисломолочных продуктов для функционального питания» 11
1.1 Традиции и инновации технологии производства кисломолочных продуктов 11
1.2 Кисломолочные продукты смешанного брожения, перспективы совершенствования их технологии 24
1.3 Закваски и их роль в формировании функциональных свойств кисломолочных продуктов 31
1.4 Функциональные ингредиенты растительного и животного происхождения и их использование в технологии кисломолочных продуктов 41
1.5 Заключение по главе 1 54
Глава 2 Методология и методы проведения исследований 56
2.1 Методология проведения экспериментальных исследований 56
2.2 Объекты и методы исследований 58
2.2.1 Физико-химические методы и органолептические показатели 59
2.2.2 Микробиологические методы
2.2.3 Биохимические методы 62
2.2.4 Структурно-механические методы 63
2.2.5 Методы математического анализа 65
Глава 3 Результаты исследований и их анализ 66
3.1 Обоснование направления собственных исследований и нормативных требований к составу, свойствам, технологическим 66 параметрам кисломолочного продукта смешанного брожения 3.2 Выбор и характеристика основных объектов исследования 67
3.3 Исследование антагонистической активности и антибиотической устойчивости биообъектов (заквасочных культур) 71
3.4 Определение биотехнологического потенциала исследуемых биообъектов (заквасочных культур) 77
3.5 Оптимизация вида биообъекта для кисломолочного продукта смешанного брожения на основании математического моделирования биотехнологических систем 83
3.6 Подготовка молочной основы для низколактозного кисломолочного продукта смешанного брожения 95
3.7 Аргументированный скрининг функционального ингредиента на основе продуктов переработки амаранта 98
3.8 Изучение влияния бактериального концентрата пробиотических культур, иммобилизованных в гель, на функциональные свойства кисломолочного продукта 104
3.9 Определение пищевой, биологической, энергетической ценности и срока годности нового кисломолочного продукта 108
Глава 4 Практическая реализация результатов исследования 114
4.1 Разработка технологии кисломолочного продукта «Кефирный» 114
4.2 Маркетинговое исследование и расчёт экономических показателей производства нового кисломолочного продукта 119
Заключение 124
Список литературы
- Кисломолочные продукты смешанного брожения, перспективы совершенствования их технологии
- Функциональные ингредиенты растительного и животного происхождения и их использование в технологии кисломолочных продуктов
- Микробиологические методы
- Оптимизация вида биообъекта для кисломолочного продукта смешанного брожения на основании математического моделирования биотехнологических систем
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Питание за всю историю существования человека всегда было и остается наиболее существенным фактором, оказывающим постоянное влияние на состояние его здоровья. В процессе эволюции и в результате социально-экономических преобразований изменялся и характер питания человека. В последние годы особенно актуальной становится проблема безопасности продовольственного сырья и продуктов питания. Это подтверждается принятием Федеральных Законов «О продовольственной безопасности РФ» (1998 г.), «О качестве и безопасности пищевых продуктов» (2000 г.), введением в действие Технического регламента Таможенного союза ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции» (2011 г.) и др.
Питание современного человека характеризуется: увеличением потребления калорий при снижении затрат энергии; увеличением потребления общих жиров при снижении потребления полиненасыщенных жирных кислот семейства омега-3; снижением потребления сложных углеводов и пищевых волокон при значительном увеличении потребления сахара и простых углеводов; увеличением потребления зерновых при снижении потребления фруктов и овощей; снижением потребления белков, антиоксидантов и кальция. Существенное значение для организации здорового питания имеют биопродукты со смешанным брожением, в технологии которых используются как молочнокислые бактерии, так и молочные дрожжи.
Так как основной целью государственной политики в области технологий является переход к инновационному пути развития на основе избранных приоритетов, которые формулируются научным сообществом с учётом мировых тенденций развития науки, техники, технологий, при этом главный приоритет государственной политики - жизнь и здоровье нации, учитывая вышеизложенное проведение исследований и разработка технологии кисломолочного продукта смешанного брожения обогащенного функциональными ингредиентами является актуальным.
Степень разработанности темы. Автор в своих исследованиях основывался на результатах фундаментальных и прикладных исследований в области биотехнологии и безопасности функциональных продуктов питания отражённых в научных трудах российских и зарубежных учёных А.Г. Храмцова, В.Д. Харитонова, Ю.Я. Свириденко, Л.А. Остроумова, А.А. Майорова, И.А. Евдокимова, В.И. Ганиной, В.Ф. Семенихиной, Н.И. Дунченко, И.С. Хамагаевой, Г.Б. Гаврилова, А.Ю. Просекова, И.А. Смирновой, Л.В. Терещук, Л.М. Захаровой, Н.Б. Гавриловой, Б.А. Шендерова, Н.А. Тихомировой, СБ. Юдиной, Д. Килкаст, П. Субраманиам, Р. Стеле и др.
Цель работы и задачи исследований. Цель работы - научное обоснование и разработка технологии кисломолочного продукта смешанного брожения для функционального питания. Для достижения поставленной цели сформулированы следующие научные задачи:
- установить нормативные требования к составу и свойствам кисломолоч
ного продукта для функционального питания;
-исследовать антагонистическую активность и антибиотическую устойчивость заквасочных DVS культур;
оптимизировать, на основании результатов математического моделирования процесса ферментации, вид закваски для кисломолочного продукта смешанного брожения;
изучить процесс подготовка молочной основы для низколактозного кисломолочного продукта смешанного брожения;
-провести аргументированный скрининг функционального ингредиента на основе продуктов переработки амаранта;
изучить влияние культур бактериального концентрата, иммобилизованных в гель биополимеров, на пробиотические свойства кисломолочного продукта;
определить пищевую, биологическую, энергетическую ценность и срок годности нового кисломолочного продукта;
-разработать технологию и нормативную документацию для нового кисломолочного продукта и провести их промышленную апробацию.
Научная новизна работы. Впервые проведён комплексный анализ антагонистической активности и антибиотической устойчивости DVS культур, содержащих молочнокислые культуры и молочные дрожжи на примере заквасок KEFIR - S new, KEFIR - G, KLM. Определён биотехнологический потенциал DVS культур в сравнении с кефирными грибками, традиционной закваской кисломолочного продукта смешанного брожения - кефира. Разработаны математические модели, позволяющие прогнозировать результаты процесса ферментации в зависимости от вида заквасочных культур. Определены параметры частичного гидролиза для подготовки молочной основы низколактозного кисломолочного продукта. На основании аргументированного скрининга выбран функциональный ингредиент - амарантовое масло, что позволило обогатить новый продукт непредельными жирными кислотами. Для обогащения кисломолочного продукта смешанного брожения пробиотическими микроорганизмами экспериментально установлен вид и количество концентрата бифидобактерий, иммобилизованных в гель биополимеров. Разработан ассортиментный ряд, определена пищевая, биологическая, энергетическая ценность и установлен срок годности кисломолочного продукта смешанного брожения для функционального питания.
Теоретическая и практическая значимость работы. Научно обоснована и практически разработана технология кисломолочного продукта смешанного брожения. Утверждена в установленном порядке нормативная документация для его производства СТО 88621052-001-2015 «Продукт кисломолочный смешанного брожения «Кефирный». Проведена промышленная апробация технологии в соответствии с нормативной документацией на ООО «ТПК «Мол-продукт» (Омская обл.).
Новизна технического решения технологии нового продукта отражена в патенте РФ на изобретение № 2534349 «Способ получения кисломолочного продукта смешанного брожения».
Диссертационная работа выполнена в рамках реализации научной темы «Разработка теоретических основ, создание новых технологий и техники для производства безопасных продуктов питания с функциональными свойствами» (номер гос. регистрации 01.200609463).
Методология и методы исследования. При организации и проведении исследований применялся комплекс общепринятых, стандартных и модифицированных методов, в том числе физико-химических, микробиологических, биохимических, реологических, а также математические методы статистической обработки результатов исследований и построения математических моделей. Основные положения, выносимые на защиту:
-научно-обоснованный выбор вида заквасочных культур для кисломолочного продукта смешанного брожения, состоящий из комплекса исследований антагонистической активности и антибиотической устойчивости, химических, микробиологических и органолептических показателей; -математические модели, позволившие прогнозировать результаты процесса ферментации производства кисломолочного продукта смешанного брожения; -использование функционального ингредиента - амарантового масла, аргументированный скрининг, позволивший скорректировать жирно-кислотный состав нового кисломолочного продукта и обогатить его непредельными жирными кислотами; - степень влияния концентрата бифидобактерий, иммобилизованных в
гель биополимеров с использованием пребиотика «Лактулозы». Степень достоверности результатов подтверждается достаточной по-вторностью и воспроизводимостью экспериментальных данных, полученных с использованием современных физико-химических, микробиологических, реологических методов исследований, их математической обработкой, апробацией нового технологического решения в производственных условиях.
Качество и безопасность разработанного продукта на соответствие требованиям ФЗ № 88 - ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» подтверждены исследованиями в аккредитованных лабораториях.
Апробация результатов. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований были предметом обсуждения и докладов на конференциях и форумах различного уровня, в том числе на втором международном научно-техническом форуме «Реализация Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия: инновации, проблемы, перспективы» (Омск, 2013 г.), международных научно-практических конференциях: «Пищевая и перерабатывающая промышленность Казахстана: современное состояние и перспективы развития» (Семей, 2013 г.); «Исторические аспекты, состояние и перспективы развития земледелия в Сибири и Казахстане» (Омск, 2014 г.); «Пища.
Экология. Качество» (Екатеринбург, 2014 г.); «Современные достижения биотехнологии» (Ставрополь, 2014 г.); VIII международной научно-практической конференции «Технологии и продукты здорового питания» (Саратов, 2014 г.).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Получен патент РФ на изобретение № 2534349.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, основной части, заключения, списка литературы и приложений. Основной текст работы изложен на 145 страницах, содержит 37 таблиц, 24 рисунка, 203 литературных источников и приложения.
Кисломолочные продукты смешанного брожения, перспективы совершенствования их технологии
Реализуя вышеизложенные программы, учёные и специалисты молочной промышленности совершенствуют технологии традиционных кисломолочных продуктов и разрабатывают новые, научно-обоснованные технологии, расширяя ассортиментную линейку кисломолочных продуктов различного структурирования: жидкие, пастообразные, твёрдообразные и др.
В Восточно-Европейском государственном университете технологий и управления разработана технология кисломолочного продукта «Целебный», обогащенного эссенциальным микроэлементом - селеном. С целью разработки технологии получения селенобогащённого продукта проведен комплекс исследований. Изучено влияние высоких доз селена на биохимическую активность бактерий, входящих в состав концентрированной закваски для кисломолочного продукта. Бактерии Propionibacterium shermanii KM 186 выращивали на питательной среде с добавлением селенита натрия.
Пропионовокислые бактерии синтезируют высокое количество серосодержащих аминокислот (метионин и цистеин), с которыми связывается селен, переходя в органическую биодоступную форму. Употребление продукта замедляет процесс старения организма, укрепляет иммунную систему, улучшает работу желудочно-кишечного тракта, устраняет дисбактериоз, защищает организм от сердечно-сосудистых заболеваний, обладает противовоспалительными свойствами, предохраняет от возникновения онкологических заболеваний, разрушает вредные для организма вещества. В 250 мл биопродукта содержится 12,5 мкг селена, что составляет 20 % рекомендуемой суточной потребности [173, 174, 201].
На кафедре технологии молока и молочных продуктов КемТИПП разработана технология производства йогурта термостатным способом с применением этапа краткосрочного охлаждения сформированных кислотных гелей. Разработан алгоритм, выполнение последовательных действий которого позволяет точно определить продолжительность операции охлаждения сформированных кислотных гелей до требуемой температуры при известных условиях внешней среды [142].
При использовании фермента «Lactafree» гидролиз лактозы в молочном сырье может достигать 90 %, что позволит согласно ТР ТС 027/2012 расширить ли 17 нейку низколактозной молочной продукции для диетического и профилактического питания. «Lactafree» может использоваться для получения различных видов молочной продукции, в которых необходимо снизить содержание лактозы. Один из наиболее распространенных путей применения «Lactafree» - внесение в молочную основу совместно с заквасочными культурами [161].
Кроме традиционных для России кисломолочных продуктов, в молочной отрасли развивается производство йогуртов и йогуртных напитков. Йогурт -сравнительно молодой пищевой продукт для России, который появился в нашей стране около 20 лет назад как импортный продукт. Для придания йогурту фруктового вкуса можно использовать свежие фрукты, но из-за сезонности их поступления и снижения уровня качественных характеристик применение их в промышленности очень ограничено. Большинство предприятий используют в производстве йогурта и йогуртных напитков переработанные фрукты - фруктовые наполнители, которые могут быть стандартизированы в соответствии с требованием потребителя. Как правило, фруктовые наполнители состоят из фруктовой части (целые фрукты, фруктовое пюре, фруктовый сироп, концентраты из соков), сахара (глюкозо-фруктозный сироп), стабилизаторов (пектин, различные камеди), регуляторов кислотности, вкусовых добавок [145].
Пробиотические свойства йогуртов обусловлены заквасочной микрофлорой, которая состоит из симбиоза культур: Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii подвид bulgaricus. Специалисты компании ЗАО «Даниско» сообщают о росте производства и потребления в Европе йогурта в греческом стиле, особенностью производства которого является использование культур YO-MIX Yogurt Cultures [55, 152].
И.В. Бояринева подчёркивая значимость производства пробиотических продуктов с включением в них пропионовокислых бактерий, приводит следующие результаты экспериментальных исследований: - доказана возможность получения симбиотической закваски на основе термофильного молочнокислого стрептококка, пропионовокислых бактерий и бифидобактерий; -установлено, что симбиотическая закваска обладает высокой биохимической активностью; - получены новые белковые кисломолочные продукты с высоким содержа нием жизнеспособных клеток пробиотических культур 10 КОЕ в 1 г про -изучен процесс хранимости белковых кисломолочных продуктов. Установлен срок их гарантированного хранения - 5 сут при температурном режиме 4-6 С [7, 172].
О.В. Пасько (Омский государственный аграрный университет) разработала теоретические и практические основы биотехнологии молокосодержащих продуктов с функциональными ингредиентами: пробиотиками и пребиотиками [104, 105, 106].
Основой производства продуктов для функционального питания являются функциональные компоненты. Г.Б. Гаврилов предложил классификацию функциональных компонентов и пищевых продуктов из молочной сыворотки, полученных мембранными методами, Среди них особенно выделяются функциональные симбиотические продукты линии «Для здоровья», разработанные в ГУ ЯГИКСПП, которые выполняют с общепринятыми функциями и нормализацию микрофлоры кишечника. Это такие функциональные продукты, как: - кисломолочный продукт с лактулозой «Лазет-Бифи», в том числе витаминизированный (ТУ 9222-003-47148164-2003); - био-кефир с лактулозой; био-кефир с лактулозой витаминизированный (ТУ 9222-004-47148164-2003); - био простокваша мечниковская с лактулозой, био ряженка с лактулозой витаминизированная и др. [10, 12, 13]. В нашей стране проблема лактулозы и её производных получила государственное признание в виде Премии Правительства РФ а области науки и техники, которой награждены профессора А.Г. Храмцов, Б.М. Синельников, И.А. Евдокимов, С.А. Рябцева, А.В. Серов - создатели пребиотика № 1 - лактулозы [73, 179]. Учёные ГНУ ВНИИМИ (Россельхозакадемии) разработали технологию кисломолочного биопродукта с овсяной мукой. В работе использованы пробиоти-ческие закваски из коллекции центральной лаборатории микробиологии ВНИМИ Россельхозакадемии. Особенность предлагаемой технологии состоит в том, что мука выступает не в качестве обогащающей добавки, а в качестве сквашиваемого ингредиента. При этом она играет роль структурообразователя. В процессе исследования доказано, что в образцах с мукой, но без молока, количество молочнокислых микроорганизмов достигало 106 КОЕ/см3. Это свидетельствует о том, что в овсяной муке есть биодоступные для микроорганизмов ростовые вещества, способствующие развитию молочнокислой микрофлоры [144].
Функциональные ингредиенты растительного и животного происхождения и их использование в технологии кисломолочных продуктов
На первом этапе, на основании системного анализа научно-технической литературы и патентной информации определено направление собственных исследований. Сформулированы цель работы и научные задачи для её достижения.
На втором этапе выбраны объекты исследования для изучения биотехнологических параметров процесса смешанного брожения и его контроля. На основании результатов математического моделирования комплексных результатов исследований определен вид культур закваски для кисломолочного продукта.
На третьем этапе экспериментально изучали процесс формирования функциональных свойств кисломолочного продукта путём аргументированного скрининга функциональных ингредиентов. Установлены: срока годности, пищевая, энергетическая ценность нового кисломолочного продукта.
Четвёртый этап посвящен практической реализации результатов исследования. Разработка технологии, нормативная документация, определены экономические показатели производства нового продукта. Проведена промышленная апробация его технологии.
Все экспериментальные исследования проводились в трех-пятикратной по-вторности с использованием общепринятых и модифицированных методов исследований физико-химических и микробиологических показателей основного сырья-молока, функциональных ингредиентов и готовых продуктов.
Для получения достоверных и полных характеристик сырья и готовых продуктов в работе применяли современные методы исследования. Изучение химического состава, безопасности готовых продуктов в соответствии их требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности пищевых продуктов» и ФЗ № 88 «Технический регламент на молочную продукцию» от 2008 г. и ФЗ № 163 «О внесении изменений в ФЗ № 88» [135, 165].
При определении химического состава и свойств в молочном сырье и готовых продуктах использовали следующие методы: - определение активной кислотности осуществлялось по ГОСТ Р 53359-2009 [90 - определение титруемой кислотности в градусах Тернера проводили по ГОСТ 3624-92 [34]; - массовую долю жира определяли кислотным методом Гербера по ГОСТ Р ИСО 2446-2011 [35, 41]; - отбор и подготовка проб к анализу по ГОСТ 26809-86 [30]; - жирнокислотный состав амарантового масла по ГОСТ Р 51483-99 [82]; - жирнокислотный состав продуктов по ГОСТ 30623-98 [33, 96]; - массовую долю общего количества белка определяли методом Къельдаля по ГОСТ 23327-98 [29]. Универсальным методом определения белка и других азотистых соединений в пищевых продуктах является метод Къельдаля, сущность которого заключается в переводе путём минерализации азота аминокислот в аммиак с последующим его количественным определением и пересчётом на белок. Метод Кельдаля используют в качестве эталонного при разработке других методов определения белка, в том числе и инструментальных. Массовую долю общего белка Б (в процентах) вычисляют до третьего десятичного знака по формуле 2.1: где 1,4 - количество азота, эквивалентное 1 см раствора соляной кислоты концентрацией 0,1 моль/дм , мг/см ; N - коэффициент пересчёта на фактическую концентрацию раствора соляной кислоты; Vi - объём раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование дистиллята в основном анализе, см ; Vo - объём раствора соляной кислоты, израсходованной на титрование дистиллята в контрольном анализе, см ; 6,38 - коэффициент пересчёта массовой доли общего азота на массовую долю общего белка; m -масса продукта взятого на анализ, г; - массовую долю углеводов определяли йодометрическим методом; - активность воды определяли криоскопическим способом на приборе АВК-4, разработанном в ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова» [98]; - органолептическую оценку готовых продуктов проводили методом закры тых дегустаций, разработанным на основании ГОСТ 28283-89 [32]. Контро лировали следующие показатели: запах, вкус, консистенцию, внешний вид и цвет.
В работе использовали стандартные методы исследования микробиологических показателей по ГОСТ Р 53430-09, ГОСТ 9225-84, ГОСТ 10444.11-89, ГОСТ 27930-88 [28, 31, 37, 40, 68, 150, 151]. Для определения количества активных клеток в закваске и кисломолочных продуктах использовали метод предельных разведений на полужидкой печеночной среде с неомицином, предложенный НПО «Углич». Общее количество молочнокислых бактерий определяли методом предельных разведений на стерильном обезжиренном молоке и чашечным методом на агаре с гидролизованным обезжиренным молоком.
Бактерии группы кишечной палочки определяли по первой бродильной пробе, а количество посторонних микроорганизмов - методом посева на мясопеп-тонный агар с выдержкой при 37 С в течение 48 ч. В работе также использованы общепринятые методы биологических анализов. Природную устойчивость к антибиотикам определяли по методу серийных разведений в жидкой питательной среде по прописи [118].
Количество клеток бифидобактерий определяли методом предельных разведений в полужидкой модифицированной Г.И. Гончаровой, среде Blaurock (среда № 8), а также гидролизатно-молочной и тиагликолевой средах с выдержкой посевов в течение 48-72 ч при температуре (37±1) С с последующим микроскопи-рованием препаратов, окрашенных по Граму [92].
В. bifidum определяли также посевом на плотную питательную среду бифи-дум-агар с последующим термостатированием в анаэростате при температуре (37±1) С и микроскопированием выросших колоний.
Общее количество молочнокислых микроорганизмов и бифидобактерий в смешанных с молочнокислыми микроорганизмами культурах определяли методом предельных разведений на агаризованной питательной среде с гидролизованным молоком (ATM) и среде для определения общего количества мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов (ТУ 9229-026-04610209-94) глубинным посевом. Приготовление питательных сред осуществляли на основании сборника инструкций по приготовлению питательных сред [138]. Антагонистическую активность определяли по P. Muriana и Т. Klaenhammer методом перпендикулярных штрихов на плотных питательных средах в чашках Петри [198]. На первом этапе изучаемые биообъекты активизировали, затем изучали их антагонистические свойства [113]. Первичный скрининг выделенных би-фидобактерий и лактобактерий проводили методом перпендикулярных штрихов на плотных питательных средах в чашках Петри.
Определение S. typhimurium проводили согласно методическим указаниям по микробиологической диагностике заболеваний, вызываемых энтеробактериями на пластинчатых средах Плоскирева, Эндо и Левина и параллельно на среде обогащения (магниевая среда) с последующим высевом на среду висмут-сульфит-агар. S. aureus определяли прямым посевом на пластинчатые среды (желточно-молочно-солевой агар и кровяной агар) и на среду обогащения (6 % солевой агар).
Антибиотикорезистентность биообъектов изучали по отношению к следующим антибиотикам: пенициллину, левомицетину, ванкомицину, канамицину, эритромицину, тетрациклину. Исследования проводили стандартным диско-диффузионным методом, принцип которого основан на способности антибиотиков диффундировать из пропитанных ими бумажных дисков в питательную среду, угнетая рост микроорганизмов, посеянных на поверхности агара [99].
Микробиологические методы
Полученные экспериментальным путём, химические и органолептические показатели ферментированных (сквашенных) продуктов позволяют считать более активными DVS культуры KEFIR-S и KEFIR-G.
Требования к составу кефирной закваски (согласно технологической инструкции по приготовлению и применению заквасок и бактериальных концентратов для кисломолочных продуктов на предприятиях молочной промышленности) производимых по традиционной технологии.
Лактококки. В грибковой и производственной кефирной закваске их со дер-жится 10 -10 клеток в 1 см .
Лактобациллы (термофильные молочнокислые палочки). Содержание их в грибковой закваске составляет - 105 клеток в 1 см3, в производственной - 106 клеток в 1 см .
Ароматобразующие молочнокислые бактерии (Leuconostoc mesenteroides subsp. dextranicum, Lactococcus lactis subsp. lactis biovar diacetilactis) - в грибковой закваске должно быть 10-10 клеток в 1 см , в кефирной производственной 10 -10 клеток в 1 см . Дрожжи. Содержание их в грибковой закваске составляет 10 клеток в 1 см , в кефирной производственной - 104- 105) клеток в 1 см3. Уксуснокислые бактерии. Содержание их в грибковой закваске составляет 104 клеток в 1 см3, в производственной (103-104) клеток в 1 см3. Кроме нормируемых видов микроорганизмов в состав микрофлоры ке-фирных грибков входят мезофильные молочнокислые палочки в количестве 10 -10 клеток в 1 см .
Что касается дрожжей, их называют молочными или «кефирными», то следует отметить, что они могут быть лактозосбраживающими и лактозонесбражи-вающими. В частности, в справочнике технолога молочного производства [71] представлена характеристика химического состава кефира (ОСТ 4929-84) произведённого с закваской кефирными грибками, в том числе:
Так как в молоке цельном обычно содержится лактозы 4,7-4,8 мас.%, то можно отметить, что в результате сбраживания лактозы, её количество снизилось в среднем на 0,9-1,1 мас.% или 21-22 % от его первоначального количества в молочной основе.
Лактозосбраживающие дрожжи, играющие важную роль в молочной промышленности (к ним относятся роды Torulopsis, Kluyveromyces и др.) при приготовлении кефира и кумыса, сбраживают молочный сахар, образуя спирт и углекислоту, вследствие чего улучшается вкус продукта и повышается его усвояемость организмом.
Ряд исследователей отмечает исключительную роль лактосбраживающих дрожжей. В частности, известно, что лактозосбраживающие дрожжи, инициируя спиртовое брожение в питательной среде, накапливают витамины, антибиотические вещества, активные против туберкулёзных палочек и других бактерий, в том числе и кишечной палочки, активизируют развитие молочнокислых бактерий.
Учитывая вышеизложенное в ферментированных продуктах определили массовую долю углеводов (лактозы): - контроль (3,5±0,1) мас.%; - опыт 1 (3,2±0,1) мас.%; - опыт 2 (3,4±0,1) мас.%; - опыт 3 (2,95±0,10) мас.%.
Полученные данные позволяют считать, что эффективность деятельности исследуемых биообъектов недостаточна для низколактозных кисломолочных продуктов. Необходимы дополнительные мероприятия по снижению количества лактозы в молочной основе для кисломолочного продукта.
Для соответствия требованиям ТР ТС 033/2013 по содержанию общего количества молочнокислых микроорганизмов, в том числе молочных дрожжей для продуктов смешанного брожения, были проведены исследования, результаты обработаны методами математической статистики и в виде логарифмов представлены на рисунке 3.3. LLLU и о 8
Сравнительное исследование биотехнологического потенциала контрольного и опытных продуктов позволяет отметить, что при данных условиях процесса ферментации, наилучшее сочетание органолептических, химических и микробиологических показателей установлено в опытном образце 1, при использовании биообъекта KEFIR-S. Для более объективного суждения и оптимизации выбора наиболее эффективного биообъекта необходимо провести математический анализ комплексных результатов экспериментальных исследований.
Оптимизация вида биообъекта для кисломолочного продукта смешанного брожения на основании математического моделирования биотехнологических систем
Цель данного этапа работы - на основании анализа комплекса экспериментальных данных, полученных в процессе исследования влияния различных биообъектов на свойства и качественные характеристики биотехнологических систем (БТС). Исследования проводились на основе методологии, предложенной И.И. Протопоповым с коллегами [81, 122, 123].
Биотехнологические системы - это сложные физико-биологические системы, имеющие двойственную детерминированно-стохастическую природу, переменные в пространстве и времени. То есть молочная основа под действием биообъектов изменяет свои физические, химические, микробиологические, органо-лептические показатели в течение определённого времени.
Оптимизация вида биообъекта для кисломолочного продукта смешанного брожения на основании математического моделирования биотехнологических систем
Блок-схема технологического процесса производства кисломолочного продукта «Кефирный», низколактозного представлена на рисунке 4.2. Приёмка, оценка качества молока ГОСТ Р 5204-2003
Качественные показатели нового кисломолочного продукта смешанного брожения «Кефирный» исследованы в НОЦ ФГБОУ ВПО КемТИПП (г. Кемерово) (приложение 2), аккредитованной лаборатории (Омская областная ветеринарная лаборатория) (приложение 3), аккредитованной испытательной лаборатории ООО ЦСЭ «Омск-тест»
Для производства кисломолочного продукта смешанного брожения «Кефирный» разработана нормативная документация, которая утверждена в установленном порядке (приложения 4, 5).
Апробация технологии кисломолочного продукта смешанного брожения «Кефирный» проводилась на молочном предприятии ООО ТПК «Молпродукт» (Омская обл.) и на кафедре продуктов питания и пищевой биотехнологии ОмГАУ (приложения 6, 7, 8).
Маркетинговое исследование и расчёт экономических показателей производства нового кисломолочного продукта Расчет экономических показателей проводился на основе установленной рецептуры, оптовых цен на сырье и вспомогательные материалы (на 2014 г.) и ориентировочных статей расхода на производство, предоставленных промышленным предприятием на котором осуществлялась апробация технологии. При расчете оптовой цены использовали реальные статьи затрат предприятия. При этом учитывалась сезонность производства молока-сырья. Расчет стоимости сырья и основных материалов (Ссо) определяли на основании следующей формулы: Ссо. = Нр1 ВІ Ц, (4.1) где НРІ - норма расхода 1-го сырья на 1 т продукта, т; В І - выпуск продукции в единицу времени, т; Ц - цена сырья и основных материалов на выпуск 1 т продукции, руб. Расчет стоимости сырья и основных материалов представлен в таблице 4.5.
Все производственные расходы, которые предприятия будут нести при внедрении технологии данного продукта, зависят от его технической оснащенности.
При разработке нового продукта важную роль играют такие маркетинговые показатели, как ёмкость рынка, доля продукта на рынке, доля производителя, ценность продукта. Поэтому, на этапе разработки продукта необходимо оценить его потребительские свойства.
В рамках научно-исследовательской работы был проведен социологический опрос населения (приложение 10). Опрос потребителей проводился среди жителей г. Омска в возрасте от 15 до 65 лет. Опрашивались омичи, покупающие ки 122 сломолочные продукты не реже нескольких раз в месяц. Всего было опрошено 100 респондентов.
Почти все потребители (95 %) уверены в том, что кисломолочные продукты и, прежде всего, кефир благотворно влияют на работу кишечника и в целом полезны для здоровья. 33 % выделяют, что только обезжиренный кефир по настоящему полезен. 80 % опрошенных считают, что кефир полезнее йогурта. Причем далеко не все (66 %) считают, что кефир вкуснее. 66 % пьют кефир, потому, что его употребление - привычка из детства. 57 % пьют кефир или кисломолочные продукты, когда хотят устроить разгрузочный день для организма, столько же потребителей заменяют ими обычную еду, находясь на диете, 53 % утоляют с помощью кисломолочных продуктов голод (рисунок 4.3). зз 8 о 66 \ы\ 153J и О Q. С О О
Количество респондентов ответивших на вопрос, % Рисунок 4.3 - Результаты социологического опроса жителей г. Омска Почти половина респондентов (46 %) покупают кефир или кисломолочные продукты чаще одного раза в неделю, 32 % - один раз в неделю, 19 % - несколько раз в месяц. Отвечая на вопрос о том, какой кисломолочный продукт предпочтительнее, 60 % опрошенных ответили, что предпочитают обычный кефир, 30 % потребителей выбирают биокефир или кисломолочный продукт с бифидобактериями, 10 % 123 респондентов покупают сладкие кисломолочные продукты с добавлением фруктов и ягод.
Если говорить о содержании жира, то 30 % потребителей покупают кисломолочные продукты с м.д.ж. 2,5 %, 28 % - 3,2 %, 25 % - 1 %, 17 % - обезжиренные кисломолочные продукты.
При покупке кефира и кисломолочных продуктов половина опрошенных ориентируются на марку, производителя. Чуть меньше (47 %) респондентов всегда обращают внимание на содержании жира в кефире. Дата производства и срок хранения имеют значение еще для 44 %, 40 % считают важным показателем стоимость продукта. 21% отмечают, что большую роль при выборе и покупке кефира для них играет наличие различных биодобавок и полезных компонентов.
Как показали результаты исследования, несмотря на не самую благоприятную социально-экономическую обстановку в стране, потребление кефира и кисломолочных продуктов остается на высоком уровне. Этому способствуют как традиции, так и ценовая доступность этой категории продуктов питания даже для необеспеченных слоев населения.
Опрос также показал, что потребители интересуются продуктами функционального значения, спрашивают о новых биопродуктах и готовы платить несколько большую цену за функциональные продукты, полезные для их здоровья, повышающие качество их жизни. На основании вышеизложенного, прогнозируется, что новый продукт будет пользоваться спросом у потребителей среднего и старшего возраста.