Помощь студентам в учебе
Регулирование биотехнологических процессов в процессе производства йогуртов, обогащенных растительными ингредиентами
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ЛИТЕРАТУРНО-ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР 6
1.1 Кисломолочные продукты для регулирования процессов гомеостаза 6
1.2 Биотехнологические процессы, протекающие при ферментации йогурта 8
1.3 Влияние растительных ингредиентов на процессы ферментации и показатели качества йогурта 12
1.4 Обоснование выбора растительного ингредиента фукоидан 17
1.5 Характеристика экзополисахаридов, вырабатываемых молочнокислыми
микроорганизмами 22
2 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 28
2.1 Объекты и методы исследования 28
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 33
3.1 Исследование физико-химических и микробиологических свойств полисахарида фукоидан, произведенного разными производителями 33
3.2 Описание технологии производства йогурта 37
3.3 Исследование влияния растительного ингредиента фукоидан разных
производителей на процесс ферментации 39
3.4 Исследование качества йогурта с обогащенного растительным ингредиентом фукоидан в процессе хранения 48
3.5 Моделирование рецептуры йогурта обогащенного растительным ингредиентом фукоидан 55
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 61
ПРИЛОЖЕНИЯ 68
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ЛИТЕРАТУРНО-ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР 6
1.1 Кисломолочные продукты для регулирования процессов гомеостаза 6
1.2 Биотехнологические процессы, протекающие при ферментации йогурта 8
1.3 Влияние растительных ингредиентов на процессы ферментации и показатели качества йогурта 12
1.4 Обоснование выбора растительного ингредиента фукоидан 17
1.5 Характеристика экзополисахаридов, вырабатываемых молочнокислыми
микроорганизмами 22
2 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 28
2.1 Объекты и методы исследования 28
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 33
3.1 Исследование физико-химических и микробиологических свойств полисахарида фукоидан, произведенного разными производителями 33
3.2 Описание технологии производства йогурта 37
3.3 Исследование влияния растительного ингредиента фукоидан разных
производителей на процесс ферментации 39
3.4 Исследование качества йогурта с обогащенного растительным ингредиентом фукоидан в процессе хранения 48
3.5 Моделирование рецептуры йогурта обогащенного растительным ингредиентом фукоидан 55
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 61
ПРИЛОЖЕНИЯ 68
Актуальность темы исследования. Традиционно связь между питанием и здоровьем основывалась на научных данных, касающихся дефицита питательных макро- и микроэлементов. Питание является одним из важнейших факторов, определяющих здоровье населения. Недостаточное или нестабильное питание приводит к развитию тяжелых заболеваний, снижает защитные возможности организма. Некачественные продукты питания могут содержать вредные для здоровья добавки, химические вещества и микроорганизмы.
В настоящее время развитие и поддержка отечественных товаропроизводителей в целях возможного импортозамещения продовольственных товаров, а также в соответствии с обеспечением продовольственной безопасности страны является одной из приоритетных задач государства. Одним из главных направлений государственной политики в области здорового питания населения страны является разработка рецептур и технологии продуктов питания хорошего качества, безопасных и полезных для здоровья человека. Особе внимание уделяется созданию новых обогащенных кисломолочных напитков, в частности йогуртовой продукции.
Производство обогащённых кисломолочных продуктов необходимо для обеспечения здоровья населения и повышения качества его жизни. Рынок добавок позволяет выбрать в качестве обогащающих биологически активных веществ сертифицированные добавки органической (растительной) формы низкого уровня токсичности. Вносимые в кисломолочные продукты добавки позволяет существенно повысить пищевую и биологическую ценность, улучить качество, не приводя при этом к существенному искажению органолептических свойств обогащенных продуктов.
Научной базой исследований явились фундаментальные работы И.Ю. Пото- роко, А.Г. Васильевщй, А.С. Бородихина, Н.Н. Ломова, С.Г. Канарейкиной, Р.В. Гиноян, K.J. Kim, O.H. Lee, G.I. Frengovaa, E.D. Simova и многих других ученых.
Целью данной выпускной квалификационной работы является регулирование биотехнологических процессов в производстве йогуртов, обогащенных растительными ингредиентами.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• проанализировать современные технологии обогащения йогуртов растительными ингредиентами;
• рассмотреть использование растительного ингредиента фукоидан как добавку в производстве йогурта;
• Исследовать физико-химические свойства полисахарида фукоидан, произведенного в разных странах;
• исследовать влияние растительного ингредиента фукоидан на процесс ферментации йогурта;
• Исследовать стабильность качества разработанного йогурта в процессе хранения.
Для решения поставленных задач были использованы следующие методы научного исследования: теоретический - для анализа основных особенностей и признаков безопасности пищевой продукции; обобщения - для исследования темы и конечных выводов по результатам исследования; табличный - для представления цифровых данных по рассматриваемому вопросу; графический - для подробного рассмотрения технологических процессов производства и выбора критических контрольных точек; экспертный - для оценки вероятности и тяжести последствий от реализации опасного фактора.
Практическая значимость работы состоит в том, что выводы исследования могут быть использованы в деятельности предприятий молочной промышленности, как инструменты управления качеством вырабатываемой продукции.
В настоящее время развитие и поддержка отечественных товаропроизводителей в целях возможного импортозамещения продовольственных товаров, а также в соответствии с обеспечением продовольственной безопасности страны является одной из приоритетных задач государства. Одним из главных направлений государственной политики в области здорового питания населения страны является разработка рецептур и технологии продуктов питания хорошего качества, безопасных и полезных для здоровья человека. Особе внимание уделяется созданию новых обогащенных кисломолочных напитков, в частности йогуртовой продукции.
Производство обогащённых кисломолочных продуктов необходимо для обеспечения здоровья населения и повышения качества его жизни. Рынок добавок позволяет выбрать в качестве обогащающих биологически активных веществ сертифицированные добавки органической (растительной) формы низкого уровня токсичности. Вносимые в кисломолочные продукты добавки позволяет существенно повысить пищевую и биологическую ценность, улучить качество, не приводя при этом к существенному искажению органолептических свойств обогащенных продуктов.
Научной базой исследований явились фундаментальные работы И.Ю. Пото- роко, А.Г. Васильевщй, А.С. Бородихина, Н.Н. Ломова, С.Г. Канарейкиной, Р.В. Гиноян, K.J. Kim, O.H. Lee, G.I. Frengovaa, E.D. Simova и многих других ученых.
Целью данной выпускной квалификационной работы является регулирование биотехнологических процессов в производстве йогуртов, обогащенных растительными ингредиентами.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• проанализировать современные технологии обогащения йогуртов растительными ингредиентами;
• рассмотреть использование растительного ингредиента фукоидан как добавку в производстве йогурта;
• Исследовать физико-химические свойства полисахарида фукоидан, произведенного в разных странах;
• исследовать влияние растительного ингредиента фукоидан на процесс ферментации йогурта;
• Исследовать стабильность качества разработанного йогурта в процессе хранения.
Для решения поставленных задач были использованы следующие методы научного исследования: теоретический - для анализа основных особенностей и признаков безопасности пищевой продукции; обобщения - для исследования темы и конечных выводов по результатам исследования; табличный - для представления цифровых данных по рассматриваемому вопросу; графический - для подробного рассмотрения технологических процессов производства и выбора критических контрольных точек; экспертный - для оценки вероятности и тяжести последствий от реализации опасного фактора.
Практическая значимость работы состоит в том, что выводы исследования могут быть использованы в деятельности предприятий молочной промышленности, как инструменты управления качеством вырабатываемой продукции.
На основании анализа представленного материала можно сделать ряд выводов, указывающих на важность исследований в области совершенствования биотехнологии получения обогащенных йогуртов.
1. Проанализировав современные технологии обогащения йогуртов растительными ингредиентами, можно сделать вывод, что в качестве природных источников обогащения кисломолочных напитков применяются разнообразные растительные ингредиенты такие как корнеплод топинамбура, корень солодки, цикория, злаковые культуры (рис, гречка, овес, кукуруза) и продукты их переработки. Лекарственные растения (липа, шиповник, облепиха, рябина, эхинацея, алоэ, люцерна) содержат биологически активные вещества, которые успешно используются для стимуляции жизнедеятельности пробиотической микрофлоры и повышения биологической ценности ферментированных молочных продуктов. Ряд важных эссенциальных нутриентов содержат растительные масла, эфирные масла (розовое, лавандовое), фруктовые, плодовые, ягодные и овощные концентраты, гидробионты, произведённые из морских водорослей и др. Они активно применяются отечественными специалистами молокоперерабатывающей отрасли для создания продуктов современного образца. Следует отметить, что при обогащении продуктов питания, как правило, осуществляют модификацию традиционных рецептур за счет внесения пищевых ингредиентов. Таким образом, регулируется химический состав готовых изделий, а также их функциональные свойства.
2. Использование растительного ингредиента фукоидан как добавку в производстве йогурта на сегодняшний день является актуальным. Фукоидан - биологически активный сульфатированный полисахарид, который синтезируются бурыми водорослями, и аналоги которых до сих пор не обнаружены в наземных организмах. Фукоидан широко используется в пищевой промышленности как загустители, стабилизаторы и эмульгаторы. Известно, что он способствует выведению из организма радиоактивных элементов. Проведены исследования влияния фуко- идана на рост молочнокислых бактерий. Наличие их роста подтверждает отсутствие отрицательного действия фукоидана на заквасочную культуру, т.е. является пребиотиками, что в свою очередь позволит увеличить содержание полисахаридов, выделяемые молочнокислых бактерий.
3. Исследование физико-химических свойств полисахарида фукоидан показало, что все образцы имеют разные значения. Результаты исследования дисперсного состава растворов фукоидана разного происхождения, указывают на изменение размерного ряда частиц. Так, образцы растворов фукоидана имели дисперсию с размером частиц в разряде микрометров 16... 104 мкм, причем пищевой ингредиент фукоидан из водоросли F. Evanescens содержал фракции частиц наименьших размеров 16,02 мкм (50 %) и 44,44 мкм (50 %). Наиболее оптимальным для дальнейшего использования в пищевой промышленности является Образец 3 (растительный ингредиент фукоидан «Фуколам-С-сырье») по показателю антиоксидантной активности имеет наивысшие значения 69,17 АК/100 г продукта. По показателю «степень токсичности» образец 3 так же имеет наилучшие показатели - за два часа прирост инфузорий Paramecium caudatum составляет 29,0 %, тогда как у Образца 2 - 1,8 %.
4. При исследовании влияния растительного ингредиента фукоидан на процесс ферментации йогурта отмечено, что от благоприятно влияет на физикохимические, микробиологические и органолептические показатели качества йогурта. Наиболее оптимальным, по всем показателям, растительным ингредиентом является «Фуколам-С-сырье» (ТУ 9284-067-02698170-2010), разработанный учеными лаборатории химии ферментов Тихоокеанского института биоорганиче- ской химии (ТИБОХ) ДВО РАН по оригинальной технологии, защищенной патентом (Пат. № 2315487) (Йогурт 4). Так внесение данного ингредиента позволяет сформировать характерную для йогурта микрофлору включающую Streptococcus salivarius ssp. thermophilus,и Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus, улучшает органолептические показатели и реологические свойства. Массовая доля кефирана в данном образце достигает 180,76±5 мкг/г, что на 21,3 % больше по сравнению с йогуртом, произведенном по традиционной технологии, а значения антиоксидантной активности 217,5 АК/100 г продукта.
5. При исследовании стабильности качества разработанного йогурта в процессе хранения было выявлено положительное влияние растительного ингредиента фукоидан на физико-химические, органолептические, микробиологические свойства в процессе хранения йогурта. Так при хранении отмечено снижение рН и увеличение титруемой кислотности у йогурта, обогащенного фукоиданом, что может быть связано с продолжением развития заквасочной культуры. При развитии молочнокислых микроорганизмов к концу срока хранения увеличивается антиоксидантная активность - у йогурта с фукоиданом значения достигают 246,1±5,0 мг АК/100 гр продукта, а так же массовая доля экзополисахарида кефи- ран. При оценке «степень токсичности» на протяжении всего срока хранения все образцы являются нетоксичными. Сопоставление с результатами оценки с образцом, полученного по традиционной технологии, свидетельствует о необходимости использования добавки фукоидан в производстве йогуртовой продукции.
Разработанный йогурт, обогащенный растительным ингредиентом может быть рекомендован для:
• Предприятий по производству молочной продукции, как мелких частных, так и заводов различного масштаба;
• Предприятий питания различного уровня, в том числе оздоровительных центров, санаторно-курортных комплексов, детских лечебнопрофилактических организации.
• Организаций, направленных на производство здорового питания.
Предприятие-изготовитель получит гарантированный рынок сбыта, займет новые позиции в ассортиментной линейке кисломолочных напитков, позиционируя их как продукты повышенной функциональности.
1. Проанализировав современные технологии обогащения йогуртов растительными ингредиентами, можно сделать вывод, что в качестве природных источников обогащения кисломолочных напитков применяются разнообразные растительные ингредиенты такие как корнеплод топинамбура, корень солодки, цикория, злаковые культуры (рис, гречка, овес, кукуруза) и продукты их переработки. Лекарственные растения (липа, шиповник, облепиха, рябина, эхинацея, алоэ, люцерна) содержат биологически активные вещества, которые успешно используются для стимуляции жизнедеятельности пробиотической микрофлоры и повышения биологической ценности ферментированных молочных продуктов. Ряд важных эссенциальных нутриентов содержат растительные масла, эфирные масла (розовое, лавандовое), фруктовые, плодовые, ягодные и овощные концентраты, гидробионты, произведённые из морских водорослей и др. Они активно применяются отечественными специалистами молокоперерабатывающей отрасли для создания продуктов современного образца. Следует отметить, что при обогащении продуктов питания, как правило, осуществляют модификацию традиционных рецептур за счет внесения пищевых ингредиентов. Таким образом, регулируется химический состав готовых изделий, а также их функциональные свойства.
2. Использование растительного ингредиента фукоидан как добавку в производстве йогурта на сегодняшний день является актуальным. Фукоидан - биологически активный сульфатированный полисахарид, который синтезируются бурыми водорослями, и аналоги которых до сих пор не обнаружены в наземных организмах. Фукоидан широко используется в пищевой промышленности как загустители, стабилизаторы и эмульгаторы. Известно, что он способствует выведению из организма радиоактивных элементов. Проведены исследования влияния фуко- идана на рост молочнокислых бактерий. Наличие их роста подтверждает отсутствие отрицательного действия фукоидана на заквасочную культуру, т.е. является пребиотиками, что в свою очередь позволит увеличить содержание полисахаридов, выделяемые молочнокислых бактерий.
3. Исследование физико-химических свойств полисахарида фукоидан показало, что все образцы имеют разные значения. Результаты исследования дисперсного состава растворов фукоидана разного происхождения, указывают на изменение размерного ряда частиц. Так, образцы растворов фукоидана имели дисперсию с размером частиц в разряде микрометров 16... 104 мкм, причем пищевой ингредиент фукоидан из водоросли F. Evanescens содержал фракции частиц наименьших размеров 16,02 мкм (50 %) и 44,44 мкм (50 %). Наиболее оптимальным для дальнейшего использования в пищевой промышленности является Образец 3 (растительный ингредиент фукоидан «Фуколам-С-сырье») по показателю антиоксидантной активности имеет наивысшие значения 69,17 АК/100 г продукта. По показателю «степень токсичности» образец 3 так же имеет наилучшие показатели - за два часа прирост инфузорий Paramecium caudatum составляет 29,0 %, тогда как у Образца 2 - 1,8 %.
4. При исследовании влияния растительного ингредиента фукоидан на процесс ферментации йогурта отмечено, что от благоприятно влияет на физикохимические, микробиологические и органолептические показатели качества йогурта. Наиболее оптимальным, по всем показателям, растительным ингредиентом является «Фуколам-С-сырье» (ТУ 9284-067-02698170-2010), разработанный учеными лаборатории химии ферментов Тихоокеанского института биоорганиче- ской химии (ТИБОХ) ДВО РАН по оригинальной технологии, защищенной патентом (Пат. № 2315487) (Йогурт 4). Так внесение данного ингредиента позволяет сформировать характерную для йогурта микрофлору включающую Streptococcus salivarius ssp. thermophilus,и Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus, улучшает органолептические показатели и реологические свойства. Массовая доля кефирана в данном образце достигает 180,76±5 мкг/г, что на 21,3 % больше по сравнению с йогуртом, произведенном по традиционной технологии, а значения антиоксидантной активности 217,5 АК/100 г продукта.
5. При исследовании стабильности качества разработанного йогурта в процессе хранения было выявлено положительное влияние растительного ингредиента фукоидан на физико-химические, органолептические, микробиологические свойства в процессе хранения йогурта. Так при хранении отмечено снижение рН и увеличение титруемой кислотности у йогурта, обогащенного фукоиданом, что может быть связано с продолжением развития заквасочной культуры. При развитии молочнокислых микроорганизмов к концу срока хранения увеличивается антиоксидантная активность - у йогурта с фукоиданом значения достигают 246,1±5,0 мг АК/100 гр продукта, а так же массовая доля экзополисахарида кефи- ран. При оценке «степень токсичности» на протяжении всего срока хранения все образцы являются нетоксичными. Сопоставление с результатами оценки с образцом, полученного по традиционной технологии, свидетельствует о необходимости использования добавки фукоидан в производстве йогуртовой продукции.
Разработанный йогурт, обогащенный растительным ингредиентом может быть рекомендован для:
• Предприятий по производству молочной продукции, как мелких частных, так и заводов различного масштаба;
• Предприятий питания различного уровня, в том числе оздоровительных центров, санаторно-курортных комплексов, детских лечебнопрофилактических организации.
• Организаций, направленных на производство здорового питания.
Предприятие-изготовитель получит гарантированный рынок сбыта, займет новые позиции в ассортиментной линейке кисломолочных напитков, позиционируя их как продукты повышенной функциональности.
