close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Разработка технологии творожной массы с использованием белково-витаминного комплекса жмыха кедрового ореха для людей с повышенной физической активностью

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Гармашов Сергей Юрьевич
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ТВОРОЖНОЙ МАССЫ С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕЛКОВО-ВИТАМИННОГО КОМПЛЕКСА
ЖМЫХА КЕДРОВОГО ОРЕХА ДЛЯ ЛЮДЕЙ С ПОВЫШЕННОЙ
ФИЗИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ
Специальность 05.18.04 – технология мясных, молочных и рыбных
продуктов и холодильных производств
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Кемерово 2018
2
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Кемеровский государственный
университет» (ФГБОУ ВО КемГУ).
Научный руководитель:
доктор технических наук
Кригер Ольга Владимировна
Официальные оппоненты: Решетник Екатерина Ивановна,
доктор технических наук, профессор,
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего
образования "Дальневосточный государственный аграрный университет", кафедра технологии переработки продукции животноводства,
заведующий кафедрой
Тыщенко Елизавета Алексеевна,
доктор технических наук, доцент, Федеральное
государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования «Кемеровский государственный сельскохозяйственный
институт», кафедра агробиотехнологий, профессор
Ведущая организация:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение «Алтайский государственный технический университет им. И.И.
Ползунова»
Защита диссертации состоится «21» декабря 2018 г. в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.088.10 при ФГБОУ ВО «Кемеровский
государственный университет» по адресу: 650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47, 4-ая лекц. ауд., тел.: (8-3842)39-05-37. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный
университет» kemsu.ru/science/dissertation-councils/diss-212-088-10/protects/1635/
Отзывы на автореферат отправлять по адресу: 650000, г. Кемерово, ул.
Красная, 6.
Автореферат разослан «10» ноября 2018 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
Кригер Ольга Владимировна
3
ОБЩАЯ ХАРАКЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Одной из главных задач, реализуемых в рамках
Концепции государственной политики в области здорового питания населения
Российской Федерации, является развитие технологий по созданию новых пищевых продуктов повышенной биологической ценности. Для достижения поставленной цели предлагается массовое использование дикорастущего сырья,
как источников важных и полезных нутриентов.
На территории Сибирского федерального округа кедровые леса занимают
огромные площади, ежегодно обеспечивая регионы полезным возобновляемым
пищевым ресурсом – кедровыми орехами. Однако, несмотря на большие запасы
данного вида сырья, переработкой кедрового ореха занимается не более 20-30
% российских компаний. Кедровый жмых относятся к вторичным сырьевым
ресурсам, однако имеет большое значение как дополнительный источник полноценного белка, легкоусвояемых углеводов, витаминов и минеральных веществ. Перспективным направлением является создание на его основе продуктов для людей с повышенной физической активностью для более быстрого восстановления после тяжелых физических нагрузок.
Согласно аналитическим данным творожные продукты являются довольно популярными в Российской Федерации и потребляются более чем 80 %
населения. Создание новых творожных продуктов с использованием биологически активных веществ, выделенных из жмыха кедрового ореха, для людей с
повышенной физической активностью является перспективным и актуальным
направлением исследований. Белково-витаминный комплекс жмыха кедрового
ореха, добавленный в рецептуру творожного продукта, усилит его биологическую ценность и сделает более популярным у людей, активно занимающихся
спортом, придерживающихся диеты и правильного питания, и имеющих потребность в качественном белковом продукте.
Применение определенного количества функционального ингредиента на
основе кедровых орехов и продуктов его переработки может полностью обеспечить физиологические процессы организма необходимыми элементами питания.
Степень разработанности. Развитие физической культуры и спорта является одним из приоритетных направлений социальной политики государства.
Существенный вклад в создание новых продуктов питания с повышенной пищевой и биологической ценностью с использованием ядер кедрового ореха и
продуктов его переработки внесли российские и зарубежные исследователи:
Гаврилова Н.Б., Голубева Л.В., Долматова О.И., Тарасенко Н.А., Никонович
С.Н., Вайнерман Е.С., Дырдин С.Н., Егорова Е.Ю., Lantto T.A., Cai L.Y., Xiao
L., Maughan R.J. и др. Отдельные этапы работы выполнены в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» по теме «Разработка технологии получения функциональных продуктов
питания на основе биологически активных веществ, выделенных из семян сибирской кедровой сосны, для людей с повышенной физической активностью»,
соглашение № №14.577.21.0255 от 26.09.2017 г.
4
Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка технологии получения обогащенной творожной массы с добавлением белкововитаминного комплекса, выделенного из жмыха кедрового ореха, обладающей
высокой питательной и биологической ценностью для людей с повышенной
физической активностью.
Для достижения поставленной цели сформулированы основные задачи
исследований:
‒ изучить химический состав и физико-химические свойств кедрового
жмыха, полученного после отжима масла из ядра кедрового ореха сибирской
кедровой сосны Pinus sibirica du tour;
‒ теоретически и экспериментально обосновать оптимальные технологические режимы экстракции белково-витаминного комплекса из жмыха кедрового ореха;
‒ определить оптимальный метод и параметры очистки и сушки белкововитаминного комплекса, полученного из жмыха кедрового ореха;
– подобрать рациональные параметры получения творожной массы с использованием белково-витаминного комплекса, выделенного из жмыха кедрового ореха;
– исследовать основные показатели качества, пищевую и биологическую
ценность, а также биофункциональные свойства творожной массы, обогащенной белково-витаминным комплексом, выделенным из жмыха кедрового ореха;
– разработать технологическую схему получения обогащенной творожной массы на основе белково-витаминного комплекса, выделенного из жмыха
кедрового ореха для людей с повышенной физической активностью;
– разработать техническую документацию на творожную массу, обогащенную белково-витаминным комплексом, выделенным их жмыха кедрового
ореха и провести промышленную апробацию.
Научная новизна. Научно обоснована и подтверждена эффективность
использования белково-витаминного комплекса, выделенного из жмыха кедрового ореха, в технологии творожного продукта, предназначенного для людей с
повышенной физической активностью. Установлено, что жмых кедрового ореха, оставшийся после холодного отжима ядра кедрового ореха, отличается высоким содержанием аминокислот, а также имеет высокую концентрацию витаминов группы В, С и Е. Доказано, что использование предварительного ферментативного гидролиза обезжиренного кедрового жмыха карбоксигидразами с
последующим проведением щелочной экстракции позволит достичь максимального выхода белка. Обоснованы схема двухстадийной очистки и режимы
распылительной сушки белково-витаминного комплекса, применение которых
способствует увеличению содержания высокомолекулярных белковых фракций в белково-витаминном концентрате. Определены рациональные параметры получения творожной массы с использованием белково-витаминного комплекса, выделенного из жмыха кедрового ореха. Исследовано влияние массовой доли белково-витаминного комплекса на органолептические, физикохимические, микробиологические показатели, пищевую и биологическую
5
ценность творожной массы для людей с повышенной физической активностью, установлены сроки хранения готового продукта. Показано, что творожная масса, обогащенная белково-витаминным комплексом жмыха кедрового
ореха, имеет широкий спектр антимикробного действия, обладает высокой антиоксидантной активностью и способствует снижению холестерина в сыворотке крови.
Практическая значимость работы. На основании полученных результатов исследований приведены параметры выделения, очистки и сушки белкововитаминного комплекса, полученного из жмыха кедрового ореха холодного отжима. Разработана техническая документация (ТУ 9284-252-020683315-2018),
технологическая схема получения и рецептура обогащенной творожной массы
«Сила тайги» с использованием разработанного белково-витаминного комплекса жмыха кедрового ореха, проведена промышленная апробация технологии на
предприятии.
Методология и методы исследований. При проведении исследований
использовали стандартные, общепринятые и оригинальные методы физикохимического и микробиологического анализа, в том числе микроскопирование,
спектрометрию, электрофорез, хроматографию и др.
Положения, выносимые на защиту.
– технология ферментативного гидролиза и параметры экстракции белково-витаминного комплекса из жмыха кедрового ореха;
– технология и параметры двухстадийной очистки и распылительной
сушки выделенного белково-витаминного комплекса;
– технология получения творожной массы, обогащенной белкововитаминным комплексом жмыха кедрового ореха для людей с повышенной физической активностью;
– пищевая и биологическая ценность, антибактериальные, антиоксидантные и гипохолестеринемические свойства творожной массы, обогащенной белково-витаминным комплексом, выделенным из жмыха кедрового ореха.
Степень достоверности и апробации работы. Основные положения
диссертационной работы обсуждены на: международной научно-технической
конференции «Научно-инновационные технологии: идеи исследования и разработки», XI Международной научно-практической конференции «Актуальные
вопросы современных исследований», XII Международной научнопрактической конференции «Научные открытия», IX Всероссийской научнопрактической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности», XII Международном весеннем симпозиуме «Инновации в современной науке».
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК: «Вестник КрасГАУ», «Наукоемкие технологии», «Foods and raw materials», «Техника и технология пищевых производств». Получен патент на изобретение № 2635397
«Способ получения новогаленовых экстрактов из растительного сырья».
6
Структуры и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из
следующих основных разделов: введение, обзор литературы, объекты и методы
исследования, результаты исследования и их обсуждение, выводы, список использованных источников и приложения. Основное содержание работы изложено на 135 страницах машинописного текста, содержит 27 таблиц и 31 рисунок. Список литературы включает 150 источников.
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
Теоретические и экспериментальные исследования выполнены в соответствии с поставленными задачами на кафедре «Бионанотехнология» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Кемеровский государственный университет». Проводимые исследования состояли из нескольких взаимосвязанных этапов (рисунок 1).
На первом этапе с целью обоснования и формулировки задач собственных исследований провели анализ литературных источников. Рассмотрены
возможные способы выделения белково-витаминного комплекса из жмыха кедрового ореха и создания на его основе новых обогащенных продуктов питания.
На втором этапе проводили исследования физико-химических показателей и химического состава жмыха кедрового ореха, оставшегося после отжима
масла из ядра кедрового ореха сибирской кедровой сосны Pinus sibirica du tour.
На третьем этапе определяли оптимальные технологические режимы для
выделения белково-витаминного комплекса из жмыха кедрового ореха ферментативным гидролизом с последующим проведением щелочной экстракции.
Осуществляли исследования влияния рН, температуры, продолжительность
экстракции и ферментативного гидролиза, гидромодуля и ферментсубстратного соотношения на выход белка из исходного сырья.
На четвертом этапе подбирали оптимальный способ и параметры очистки
и сушки выделенного белково-витаминного комплекса. Изучали молекулярномассовое распределение белков и пептидов, подвергнутых ультрафильтрации с
дополнительным использованием обращенно-фазовой высокоэффективной
жидкостной хроматографии. Исследовали интегральную селективность мембраны по белку и степень концентрирования при различном давлении. Оптимизировали температуру, скорость подачи раствора, скорость воздушного потока
при распылительной сушке белково-витаминного комплекса.
Следующий этап был посвящен изучению влияния концентрации белкововитаминного комплекса, выделенного из жмыха кедрового ореха на органолептические свойства, физико-химические показатели, показатели безопасности и биофункциональные свойства (антибактериальные свойства, антиоксидантная и гипохолестеринмическая активность) обогащенной творожной массы
с целью подбора оптимальной концентрации белково-витаминного комплекса в
готовом продукте.
На заключительном этапе исследования, основываясь на теоретических и
экспериментальных исследованиях, разрабатывали технологию получения белково-витаминного комплекса, выделяемого из жмыха кедрового ореха.
7
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ТВОРОЖНОГО ПРОДУКТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
БЕЛКОВО-ВИТАМИННОГО КОМПЛЕКСА ЖМЫХА СИБИРСКОЙ КЕДРОВОЙ
СОСНЫ ДЛЯ ЛЮДЕЙ С ПОВЫШЕННОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ
Анализ отечественных и зарубежных литературных данных, формулировка цели и задач собственных исследований
Исследование жмыха кедрового ореха,
оставшегося после холодного отжима
масла из ядра кедрового ореха
сибирской кедровой сосны Pinus
sibirica du tour
- массовая доля белка;
- массовая доля углеводов;
- массовая доля жира;
- массовая доля влаги;
- содержание аминокислот;
- содержание витаминов;
- содержание макро- и микроэлементов.
Разработка технологических
параметров получения белкововитаминного комплекса их жмыха
кедрового ореха
- массовая доля белка
- рН среды;
- температура;
- продолжительность экстракции;
- фермент-субстратное соотношение.
Обоснование режимов очистки и
сушки белково-витаминного
комплекса, полученного из жмыха
кедрового ореха
- интегральная селективность мембраны;
- степень концентрирования;
- фракционный состав белково-витаминного
комплекса;
- молекулярно-массовое распределение белков и
пептидов;
- температура сушки;
- скорость подачи раствора в сушильную камеру;
- скорость воздушного потока;
- продолжительность процесса.
Подбор оптимальных параметров
получения творожной массы с
использованием белково-витаминного
комплекса, выделенного из жмыха
кедрового ореха
Анализ химического состава и
качественных показателей
обогащенной творожной массы
«Сила тайги»
- органолептические показатели;
- титруемая кислотность;
- массовая доля влаги;
- микробиологические показатели;
- антибактериальные свойства;
- антиоксидантные свойства;
- гипохолестеринмическая активность.
- дегустационная оценка;
- качественные показатели;
- аминокислотный состав;
- витаминный состав.
Практическая реализация результатов исследования
Рисунок 1 – Общая схема проведения исследований
8
Разрабатывали технологическую схему получения творожной массы «Сила тайги», обогащенной белково-витаминным комплексом для людей с повышенной физической активностью. Изучали пищевую и биологическую ценность продукта, проведены расчеты экономической эффективности разрабатываемого продукта
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Исследование жмыха кедрового ореха, оставшегося после отжима масла из
ядра кедрового ореха сибирской кедровой сосны Pinus sibirica du tour
Кедровый жмых является отличным источником многих витаминов и
полноценного белка. В связи с этим необходимо было изучить аминокислотный
и витаминный состав кедрового жмыха, подтверждающего перспективность
использования данного сырья для выделения белково-витаминного комплекса
(таблица 1-2).
Из таблицы 1 следует, что суммарное содержание незаменимых аминокислот в кедровом жмыхе составляет 42,44 % и 40,77 % от общего содержания
аминокислот для жмыха, полученного в результате холодного и термического
отжима, соответственно.
Таблица 1 – Аминокислотный состав кедрового жмыха
Содержание аминокислоты, г/100 г белка
Наименование
Кедровый жмых, оставКедровый жмых, оставшийся
аминокислоты
шийся после холодного
после термической
отжима
экстракции
Leu+Ile
16,87±0,84
16,00±0,80
Arg
14,12±0,70
13,34±0,67
Glu
10,06±0,50
11,33±0,57
Phe
7,71±0,39
7,24±0,36
Lys
7,10±0,36
6,85±0,34
Ser
6,58±0,33
6,76±0,34
Pro
5,25±0,26
5,45±0,27
Ala
5,22±0,26
5,20±0,27
Gly
4,71±0,24
4,95±0,24
Asp
4,42±0,22
4,52±0,22
Val
4,14±0,20
4,03±0,20
Thr
3,45±0,19
3,51±0,18
Tyr
3,14±0,17
3,00±0,16
His
2,64±0,13
2,74±0,13
Met
2,14±0,11
1,94±0,10
Cys
1,42±0,07
1,49±0,07
Trp
1,03±0,05
1,20±0,06
9
Таблица 2 – Витаминный состав кедрового жмыха
Содержание витамина, мг/100 г продукта
Наименование
Кедровый жмых,
Кедровый жмых, оставшийся
витамина
оставшийся после холодного
после термической
отжима
экстракции
Водорастворимые витамины:
B1
0,75±0,24
0,70±0,22
B2
0,49±0,17
0,44±0,16
B3
4,41±1,45
4,20±1,40
B5
0,80±0,26
0,69±0,22
0,29±0,10
0,24±0,10
B6
0,91±0,31
0,85±0,28
С
Жирорастворимые витамины:
4,96±2,36
4,88±2,35
Е
В результате анализа таблицы 2 установлено, что кедровый жмых имеет
повышенное содержание водорастворимых витаминов, что превышает концентрацию данной группы биологически активных веществ в ядре кедрового ореха, в то время как концентрация жирорастворимых витаминов значительно
уменьшается.
Таким образом, показано, что кедровый жмых, оставшийся после холодного отжима, представляет собой ценнейший источник белка, незаменимых
аминокислот и витаминов и может быть использован для получения белкововитаминного комплекса для применения в технологии продуктов функционального и специализированного назначения. В этой связи дальнейшие исследования были направлены на подбор оптимальных технологических режимов выделения белково-витаминного комплекса из жмыха кедрового ореха.
Разработка технологических параметров получения белково-витаминного
комплекса их жмыха кедрового ореха
Для извлечения белка использовали щелочную экстракцию. Предварительное обезжиривание кедрового жмыха осуществляли путем его смешивания
с гексаном в соотношении 1:5 в течение 60 минут при температуре 25 °С. В ходе исследований подбирали оптимальное значение кислотности среды при экстракции белка из кедрового жмыха раствором NaOH.
Для этого рН реакционной смеси варьировали в диапазоне от 9,0 до 13,0
с шагом 0,5 и регистрировали динамику выхода белка. Другие параметры процесса поддерживались постоянными: температура 35 °С, продолжительность 90
мин, гидромодуль 1:8. Полученные результаты приведены на рисунке 2.
10
Рисунок 2 – Зависимость выхода белка от рН щелочной экстракции
Рисунок 3 – Зависимость выхода белка от температуры щелочной экстракции
Анализ данных, представленных на рисунке 2, позволяет выбрать в качестве оптимального для экстракции белково-витаминного комплекса значение
рН равное 10,5, так как в этом случае наблюдается максимальный выход белка
– 67,5 %.
Дальнейшие исследования были направлены на выбор температуры экстракции, обеспечивающей максимальный выход белка. Для этого проводили
экстрагирование щелочью при рН 10,5, продолжительности 90 мин, гидромодуле 1:8, варьируя температуру экстракции в диапазоне от 25 °С до 75 °С. Результаты определения выхода белка приведены на рисунке 3.
На основании анализа рисунка 3 выбрали температуру щелочной экстракции белка из кедрового жмыха, равную 45 °С. Дальнейшее повышение
температуры приводило к уменьшению выхода белковой фракции.
Далее осуществляли выбор продолжительности процесса щелочной экстракции. Процесс щелочной экстракции вели при рН 10,5, температуре 45 °С,
гидромодуле 1:8, варьируя продолжительность процесса. Полученные результаты представлены на рисунке 4.
Величину гидромодуля при щелочной экстракции кедрового жмыха варьировали в диапазоне от 1:5 до 1:25. Результаты проведенных экспериментов отражены на рисунке 5.
Рисунок 4 – Зависимость выхода
белка от продолжительности
щелочной экстракции
Рисунок 5 – Зависимость выхода белка
от величины гидромодуля при щелочной
экстракции
11
Анализ результатов, представленных на рисунке 4, позволил установить
продолжительность процесса щелочной экстракции, при которой достигается
максимальный выход белка (78,1 %) из кедрового жмыха – 120 минут.
Анализируя результаты, представленные на рисунке 5, было выбрано оптимальное значение гидромодуля – 1:15, при котором достигается максимальный выход белка – 80,5 %.
В ходе проведенных исследований установлено, что для максимального
извлечения белковых веществ из кедрового жмыха целесообразно использование ферментов карбоксигидраз: Диазим Х4 и амилосубтилин. Ферментативный
гидролиз Диазим Х4 / амилосубтилин проводят при следующих параметрах: рН
4,2 / 6,3; температура 45 °С / 50 оС, фермент-субстратное соотношение 1:100 /
1:150, продолжительность 120 мин / 120 мин соответственно.
Обоснование режимов очистки и сушки белково-витаминного комплекса,
полученного из жмыха кедрового ореха
С целью разработки метода очистки белково-витаминного комплекса использовали двухстадийную очистку: на первом этапе проводилась ультрафильтрация, после чего белково-витаминный комплекс направлялся на очистку с
помощью обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии
(ОФ ВЭЖХ). Двухстадийная очистка приводила к повышению содержания высокомолекулярных белковых фракций с 32,5 % до 62,4 % по сравнению с неочищенным белково-витаминным комплексом.
Для сушки очищенного белково-витаминного комплекса использовали метод распылительной сушки. Установлено, что оптимальными параметрами распылительной сушки белково-витаминного комплекса, полученного из жмыха кедрового ореха, являлись: температура 65 °С, скорость подачи раствора 10 мл/мин,
скорость воздушного потока 20 м3/ч, продолжительность процесса 20 с. Массовая
доля белка в высушенном белково-витаминном комплексе составила 95,1 %.
Подбор оптимальных параметров получения творожной массы с
использованием белково-витаминного комплекса, выделенного из жмыха
кедрового ореха
Для определения оптимальной концентрации белково-витаминного комплекса с целью обогащения творожной массы изучали органолептические, физико-химические, микробиологические и биофункциональные свойства продукта при использовании 4, 8, 10, 12 % концентрации функционального ингредиента в соотношении с рецептурными компонентами.
Установлено, что внесение белково-витаминного комплекса в творожную
массу в количестве от 1 % до 8 % не изменяло ее органолептические свойства.
При увеличении дозировки БВК от 10 % и более отмечалось его негативное
влияние на консистенцию и вкусовые качества творожной массы.
12
Влияние дозы внесения белково-витаминного комплекса на содержание
влаги и титруемую кислотность в творожной массе представлено на рисунках 6-7.
Рисунок 6 – Влияние дозы белкововитаминного комплекса на содержание влаги в творожной массе
Рисунок 7 – Влияние дозы белкововитаминного комплекса на титруемую кислотность творожной массы
Отмечено, что добавление БВК уменьшало массовую долю влаги в готовом продукте, что повышало концентрацию сухих веществ и придавало повышенную стойкость в процессе хранения. Так, образцы с концентрацией белково-витаминного комплекса 4 и 8 %, содержали 59,9 % и 57,6 % влаги соответственно. Дальнейшее увеличение количества БВК приводило к незначительному уменьшению влаги до 55,7 %, что отражалось на консистенции творожной
массы, которая становилась более плотной и неоднородной.
При увеличении дозы вносимого белково-витаминного комплекса отмечалось незначительное снижение титруемой кислотности продукта, что свидетельствует о высокой интенсивности молочнокислого брожения и эффективном
воздействии белково-витаминного комплекса жмыха кедрового ореха на жизнедеятельность молочнокислых микроорганизмов.
Согласно представленным результатам исследований, установлено, что
наиболее предпочтительно в творожную массу добавлять белково-витаминный
комплекс в 8 %-ной концентрации, так как это обеспечивает хорошие органолептические показатели и физико-химические свойства творожной массы (таблица 3).
Таблица 3 – Качественные показатели творожной массы в зависимости от
концентрации белково-витаминного комплекса
Значение показателя
Дозировка БВК, %
Наименование показателя
Контроль
4
8
(без добавления БВК)
Физико-химические показатели
Титруемая кислотность, оТ
191±9,5
185±9,2 180±8,9
Массовая доля влаги, %
61,8±3,0
59,9±2,9 57,6±2,8
Массовая доля белка, %
17,7±1,0
20,2±1,1 24,0±1,2
Массовая доля жира, %
1,9±0,2
1,9±0,2 1,9±02
13
Биофункциональные свойства определяли in vitro.
На основании проведенных исследований установлено, что творожная
масса, обогащенная белково-витаминным комплексом, полученным из жмыха
кедрового ореха, имеет широкий спектр антимикробного действия. Высокая антимикробная активность наблюдалась по отношению к тест-штаммам
Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027, Escherichia coli ATCC 25922, Salmonella
enterica ATCC 14028, Staphylococcus aureus ATCC 25923 и Proteus vulgaris ATCC
63. Прослеживалась корреляция между концентрацией белково-витаминного
комплекса и антимикробной активностью (до концентрации 8,0 %).
Результаты определения антиоксидантных и гипохолестеринемических
свойств опытных образцов творожной массы в зависимости от концентрации
белково-витаминного комплекса представлены на рисунке 8 и 9.
в
б
Рисунок 8 – Результаты определения in
а
vitro антиоксидантного действия творожной массы на культивируемых клетках
MDCK1: а – 30 мин, б
– 60 мин, в – 90 мин
в
б
а
Рисунок 9 – Результаты
определения in vitro гипохолестеринемических
свойств творожной массы: а – 30 мин, б – 60
мин, в – 90 мин
В случае анализируемых потенциальных антиоксидантных свойств творожной массы отмечен рост антиоксидантной активности с увеличением концентрации ингредиентов от 4,0 % до 8,0 %. Дальнейшее увеличение концентрации пищевых ингредиентов сопровождалось незначительным повышением антиоксидантной активности. Согласно полученным результатам, добавление
белково-витаминного комплекса в концентрации 4 % после 90 мин инкубации
снижало содержание холестерина в сыворотке крови на 27,5 % по сравнению с
контролем, в концентрации 8 % – на 30,3 %, в концентрации 10 % – на 42,6 %, в
концентрации 12 % – на 46,6 %.
14
Результаты таблицы 3 и рисунков 6-9 показали, что при добавлении в
творожную массу белково-витаминного комплекса в 8 %-ной концентрации,
получается продукт, обладающий антимикробными, антиоксидантными и гипохолестеринемическими свойствами, с высоким содержанием белка 24,0 % и
содержанием влаги 57,6 %. Также отмечено увеличение срока хранения готового продукта до 5 суток.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
На основании анализа полученных данных разработана технологическая
схема производства обогащенной творожной массы «Сила тайги», представленная на рисунке 10.
Приемка и подготовка сырья
Сепарирование молока на сепараторах-молокоочистителях
Нормализация молока
Пастеризация молока при 78±2 оС
Охлаждение молока до 30±2 оС
Внесение закваски и сквашивание молока в течение 8-10 часов при 30±2 оС
Разделение сгустка и удаление сыворотки
Самопрессование сгустка
Охлаждение творога до 12±2 оС
Внесение сахара-песка и белково-витаминного комплекса в 8 %-ной концентрации и перемешивание
Термизация в течение 20 с при 63±5 оС
Гомогенизация смеси при 65 МПа
Охлаждение творожной массы до температуры 8±2 оС
Фасовка и упаковка
Хранение готового продукта при 4±2 оС
Рисунок 10 – Технологическая схема производства обогащенной творожной
массы «Сила тайги»
15
С целью подтверждения, что творожная масса, обогащенная белкововитаминным комплексом, обладает высокой пищевой и биологической ценностью были проведены исследования по определению аминокислотного и витаминного составом готового продукта.
В качестве контроля выбрана творожная масса, широко представленная
на российском рынке. Результаты определения аминокислотного и витаминного состава обогащенной творожной массы представлены в таблице 4-5.
Таблица 4 – Сравнение аминокислотного состава контрольного образца
(творожная масса «Особая») и разработанного обогащенного творожного продукта «Сила тайги»
Содержание аминокислот, мг/100 г продукта
Наименование
аминокислоты
Контроль
Разработанный продукт
Glu
1652±82,6
1726±86,3
Leu + Ile
1628±81,4
1821±91,1
Lys
924±46,2
1022±51,1
Val
886±44,3
909±45,5
Pro
880±44,0
914±45,7
Asp
781±39,1
810±40,5
Met
775±38,8
788±39,4
Ser
758±37,9
815±40,8
Phe
631±31,6
706±35,3
Thr
594±29,7
612±30,6
Arg
507±25,4
683±34,2
Ala
460±23,0
496±24,8
Tyr
362±18,1
379±19,0
Trp
220±11,0
228±11,4
His
183±9,2
201±10,1
Gly
144±7,2
163±8,2
Cy-S
84±4,2
92±4,6
Таблица 5 – Сравнение витаминного состава контрольного образца (творожная масса «Особая») и разработанного обогащенного продукта творожного
продукта «Сила тайги»
Содержание витаминов, мг/100 г продукта
Витамины
Контроль
Разработанный продукт
А
0,02±0,001
0,02±0,001
B1
0,064±0,003
18,633±0,932
B2
0,185±0,009
14,622±0,731
B3
3,489±0,175
33,971±1,699
B5
0,221±0,110
20,029±1,001
B6
0,188±0,009
13,954±0,698
С
0,412±0,021
6,824±0,3,41
Е
0,122±0,006
7,203±0,360
16
Согласно результатам, представленным в таблицах 4-5 можно установить,
что творожная масса, полученная с использованием белково-витаминного комплекса, выделенного из жмыха кедрового ореха, по сравнению с контрольным
образцом обогащена всеми необходимыми аминокислотами, а также имеет повышенное содержание витаминов группы В, витаминов С и Е, что подтверждает ее высокую пищевую и биологическую ценность. Повышенное содержание
аминокислот в творожной массе «Сила тайги», в особенности аминокислот с
разветвленной цепью, свидетельствует о том, что потребление данного продукта благоприятно для людей с повышенной физической активностью до и после
тренировочного процесса, а также других групп населения.
Апробация технологии разработанной обогащенной творожной массы с
повышенной биологической и пищевой ценностью произведена в ООО «МКС»
г. Кемерово. Разработаны и утверждены технические условия (ТУ 9284-252020683315-2018) и технологическая инструкция (ТИ 9284-252-020683315-2018).
Произведены расчеты показателей экономической эффективности производства
творожного продукта, обогащенного белково-витаминным комплексом «Сила
тайги». Цена за одну упаковку готового продукта массой 250 грамм составляет
49,95 рублей.
ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
1. Исследован химический, аминокислотный, витаминный, макро- и микроэлементный состав кедрового жмыха. Содержание незаменимых аминокислот на 100 г белка составляет 42,44 г, витаминов группы В – 6,74 мг/100 г, витамина С – 0,91 мг/100 г, витамина Е – 4,96 мг/100 г. Полученные результаты
подтверждают актуальность использования кедрового жмыха, оставшегося после холодного отжима кедровых орехов, как источника биологически активных
элементов для обогащения пищевых продуктов.
2. Разработана последовательность операций и технологические режимы
экстракции белково-витаминного комплекса из жмыха кедрового ореха: –
обезжиривание кедрового жмыха путем его смешивания с гексаном в соотношении 1:5 в течение 60 минут при температуре 25 °С с последующим фильтрованием полученной суспензии, промыванием гексаном и высушиванием на воздухе; – ферментативный гидролиз обезжиренного кедрового жмыха ферментным препаратом Диазим Х4 при следующих технологических параметрах: рН
4,2; температура 45 °С, фермент-субстратное соотношение 1:100, продолжительность 120 мин / Ферментативный гидролиз обезжиренного кедрового жмыха
ферментным препаратом Амилосубтилин при следующих технологических параметрах: рН 6,3; температура 50 °С, фермент-субстратное соотношение 1:150,
продолжительность 120 мин; щелочная экстракция ферментативного гидролизата кедрового жмыха при следующих технологических параметрах: рН 10,5; температура 45 °С, гидромодуль 1:15 и продолжительность процесса 120 мин.
3. Предложен метод двухстадийной очистки белково-витаминного комплекса, полученного из кедрового жмыха, включающий ультрафильтрацию с
17
последующей дополнительной очисткой методом ОФ ВЭЖХ, что приводит к
увеличению высокомолекулярных белковых фракций с 32,5 % до 62,4 % по
сравнению с неочищенным белково-витаминным комплексом. Подобраны параметры распылительной сушки белково-витаминного комплекса, полученного из
жмыха кедрового ореха: температура 65 °С, скорость подачи раствора 10
мл/мин, скорость воздушного потока 20 м3/ч, продолжительность процесса 20 с.
5. Исследовано влияние массовой доли белково-витаминного комплекса,
выделенного из жмыха кедрового ореха на органолептические, физикохимические, микробиологические показатели обогащенной творожной массы.
Установлено, что использование белково-витаминного комплекса в 8 %-ной концентрации, способствует образованию продукта с высоким содержанием белка
24,0 %, содержанием влаги 57,6 % и высоким уровнем молочнокислого брожения.
Изучение биофункциональных свойств in vitro показало, что творожная масса,
обогащенная белково-витаминным комплексом жмыха кедрового ореха в 8 %-ной
концентрации, имеет широкий спектр антимикробного действия, обладает высокой антиоксидантной активностью, что способствует увеличению сроков хранения готового продукта до 5 суток, а также способствует снижению уровня холестерина в сыворотке крови.
6. Разработана технологическая схема производства и рецептура творожной
массы «Сила тайги» с использованием белково-витаминного комплекса жмыха
кедрового ореха для людей с повышенной физической активностью. Установлено,
что обогащенная творожная масса «Сила тайги» имеет высокое содержание аминокислот и витаминов, в особенности аминокислот с разветвленной цепью, что
благоприятно для людей с повышенной физической активностью.
7. Разработана техническая документация на творожную массу (ТУ 9284252-020683315-2018, ТИ 9284-252-020683315-2018). Проведена промышленная
апробация технологии производства творожной массы «Сила тайги». Рассчитана стоимость единицы продукции.
По материалам диссертации опубликованы следующие работы:
1. Гармашов, С.Ю. Технология создания творожного продукта, обогащенного белково-витаминным комплексом / С.Ю. Гармашов // Вестник КрасГАУ. –
2018. – № 4. – С. 245-249.
2. Гармашов, С.Ю. Разработка технологических режимов биокатализа жмыха кедрового ореха для максимального извлечения белковых веществ / С.Ю.
Гармашов // Наукоемкие технологии. – 2018. – № 8. – С. 29-34
3. Study of the Biofunctional Properties of Cedar Pine Oil with the Use of in
Vitro Testing Cultures / A.Yu. Prosekov, L.S. Dyshlyuk, I.S. Milent'eva, V.A. Pavsky, S.A. Ivanova, S.Yu. Garmashov // Foods and raw materials. – 2018. – V.6. –
No 1. – P. 136-143.
4. Анализ способов очистки экстрактов из дикорастущего сырья сибирского
федерального округа / Л.С. Дышлюк, Е.В. Каширских, С.Ю. Носкова, А.И. Писка-
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа