Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям  

На правах рукописи

ЕМЕХОВА АННА АЛЕКСАНДРОВНА

РАЗРАБОТКА  СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИИ

КИСЛОМОЛОЧНОГО ПРОДУКТА С ПРОРОЩЕННЫМИ ЗЕРНАМИ ЯЧМЕНЯ И СИРОПОМ ШИПОВНИКА

Специальность 05.18.04 - Технология

  мясных, молочных и рыбных  продуктов

и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург

2012 г

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий

  Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Силантьева Л.А.

  Официальные оппоненты  - доктор технических наук

  Перкель Роман Львович

  кандидат технических наук

  Леонова Наталья Евгеньевна

 

Ведущее предприятие - Всероссийский научно-исследовательский институт пищевых ароматизаторов,

кислот и красителей

       

Защита диссертации состоится л_____________ 2012 г. в____ часов на заседании диссертационного совета Д 212.234.02 при Санкт-Петербургском государственном университете низкотемпературных и пищевых технологий, 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д.9, тел/факс (812)315-30-15

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан  л_____ ____________2012 г.

Ученый секретарь диссертационного

Совета, доктор технических наук,

профессор Колодязная В.С. 

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Пищу современного человека нельзя назвать разнообразной, несмотря на широкий ассортимент изготавливаемых пищевых продуктов. Основу ежедневного рациона составляют замороженнные продукты, полуфабрикаты, продукты длительнонго хранения c избыточной кулинарной обработкой, c добавлением химических веществ (консервантов, антиокислителей и пр.). B таких продуктах в значительной степени изменяется структура и свойства основных пищевых ингредиентов, разрушаются биологически активные вещества пищи. Это приводит к нарушению обмена веществ в организнме и к ухудшению состояния здоровья человека.

Проблема здорового питания в настоящее время вынесена на госундарственный уровень. Особая роль при этом отводится созданию принципиально новых продуктов, сбалансированных по составу, обогащенных функциональными ингредиентами.

Теоретические основы разработки функциональных продуктов питания изложены в трудах А.Н. Покровского, Н.Н.Липатова (ст.), Н.Н.Липатова(мл.), И.А. Рогова, В.Д. Харитонова, А.Г Храмцова,  Н.И. Дунченко, А.В Гудкова., Л.А Остроумова., Н.С. Королевой, В.Ф.Семенихиной , Л.А. Забодаловой, Л.В. Терещук и др.

Кисломолочные продукты, обогащенные функциональными пищевыми ингредиентами,  играют особую роль в функциональном питании благодаря входящим в их состав пробиотикам, хорошей усвояемости и общего положительного влияния на организм человека.

Среди обогащающих добавок нельзя не отметить такие доступные пищевые ингредиенты как пророщенные зерна  злаков и сироп шиповника, обладающие целым рядом полезных свойств. Уникальным биохимическим составом обладает сироп шиповника, который используется для лечебно-профилактического питания.

Исходя из вышеизложенного, создание кисломолочного продукта, обогащенного пророщенными зернами ячменя и сиропом шиповника, является актуальным. Такой продукт будет способствовать улучшению качества питания людей.

Цель и задачи исследования

Целью настоящей работы является разработка состава и технологии  кисломолочного продукта, обогащенного пророщенными зернами ячменя и сиропом шиповника.

Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи исследования:

- теоретически обосновать выбор компонентов для производства кисломолочного продукта с функциональными свойствами;

- определить  дозы вносимых в продукт пророщенных зерен ячменя и сиропа шиповника;

-исследовать органолептические, физико-химические и структурно-механические свойства разрабатываемого продукта;

- определить антиоксидантную активность нового продукта;

-установить биологическую ценность белков разрабатываемого продукта;

-установить технологические параметры производства разрабатываемого продукта;

-разработать типовую рецептуру продукта;

-установить  сроки годности продукта;

-разработать проект технической документации на  продукт;

-рассмотреть экономические аспекты производства разработанного продукта.

Научная новизна работы

  Научно обоснованы виды и дозы функциональных ингредиентов для нового кисломолочного продукта.

Экспериментально подтверждена более высокая антиоксидантная активность кисломолочного продукта с пророщенными зернами ячменя по сравнению с кисломолочным продуктом с непророщенными зернами и с продуктом без  зерен.

  Показана более высокая биологическая ценность белков кисломолочного продукта с пророщенными зернами ячменя по сравнению с продуктом без зерен.

  Установлено увеличение содержания витаминов С, Е и В2  в продукте с пророщенными зернами ячменя по сравнению с необогащенным кисломолочным продуктом.

  Практическая ценность работы 

Разработана рецептура  кисломолочного продукта с пророщенными зернами ячменя и сиропом шиповника.

Определены параметры технологического процесса производства нового продукта.

Разработан проект технической документации для  производства продукта.

Проведена производственная проверка технологии разработанного продукта на предприятии ООО Компаньон Сити (Санкт-Петербург).

Основные положения, выносимые на защиту

Теоретическое и экспериментальное обоснование состава и технологии кисломолочного продукта с пророщенными зернами ячменя и сиропом шиповника.

Результаты исследований влияния различной массовой доли пророщенных зерен ячменя и сиропа шиповника на органолептические, физико-химические и структурно-механические свойства разрабатываемого продукта.

Результаты исследований антиоксидантной активности и биологической ценности нового продукта.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы были предметом докладов и обсуждений на научных конференциях:

-научно-практические конференции профессорско-преподавательского состава СПбГУНиПТ (Санкт-Петербург 2010, 2011, 2012).

-студенческие научно-технические конференции СПбГУНиПТ (Санкт-Петербург 2010, 2011, 2012).

- V Международная научно-практическая конференция Низкотемпературные и Пищевые Технологии в XXI веке (Санкт-Петербург 2012 г)

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ, том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ,- Известия ВУЗов Пищевая технология, ЭНЖ СПбГУНиПТ. Процессы и аппараты пищевых производств.

Структура и объем диссертации

Работа состоит из введения, литературного обзора, методики проведения исследований, экспериментальной части, в которой приведены результаты исследований и их анализ, выводы, список использованных источников и приложений. Диссертация изложена на 111 страницах машинописного текста, содержит 40 таблиц, 33 рисунка и 16 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Обоснована актуальность выбранного направления научных исследований, сформулированы цель и научные задачи исследований, их новизна, практические результаты, выделены основные положения, выносимые на защиту.

Приведен обзор литературных данных по вопросам Возможность использования кисломолочных продуктов в функциональном питании, возможность использования пророщенных злаков, а также сиропа шиповника в качестве компонентов функционального кисломолочного продукта питания

Приведены методы и объекты исследования.

Изложены результаты исследований физико-химических, биохимических, структурно-механических, органолептических свойств разрабатываемого продукта.

Представлены рецептура и технология нового продукта.

Объекты исследований: молоко коровье нормализованное, закваска  бактериальная, состоящая из молочнокислых бактерий  Streptococcus thermophilus,  Lactobacillus Bulgaricus, пророщенные зерна ячменя, сироп шиповника, контрольные образцы продукта, опытные образцы новых продуктов.

Методы исследования: применены стандартные органолептические и  физико-химические методы анализа сырья и готовых продуктов.

Содержание аминокислот определяли методом капиллярного электрофореза с использованием прибора "Капель-104Т". Витамины определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматография (ВЭЖХ). Исследования антиоксидантной активности проводились на спектрофотометре методом DPPH. Содержание аскорбиновой кислоты проводили по ГОСТ 30627.2-98. Исследование реологических свойств (вязкости, касательного напряжения) кисломолочных продуктов определяли методами инженерной механики с использованием ротационного вискозиметра с коаксиальными цилиндрами Реотест-2.Математическую обработку экспериментальных данных по результатам 3-5 повторностей осуществляли с помощью методов математической статистики и корреляционного анализа.

  Рис. 1  Схема проведения и практической реализации исследований

Подбор дозы пророщенных зерен ячменя

Первым этапом разработки кисломолочного продукта с пророщенными зернами ячменя стал подбор их количества с целью получения продукта, обладающего  требуемыми органолептическими и физико-химическими свойствами.

В подготовленное пастеризованное молоко вносили разное количество пророщенных зерен ячменя-2,4,6,8% и закваску на основе термофильного стрептококка и болгарской палочки, каждый час проводили измерение титруемой и активной кислотности.

С увеличением массовой доли пророщенных зерен ячменя в процессе сквашивания в образцах наблюдали незначительное увеличение титруемой кислотности и снижение величины рН по сравнению с контрольным образцом. 

Следующим этапом исследования стало изучение влагоудерживающей способности сгустков с различной массовой долей пророщенных зерен ячменя . Результаты приведены на рис. 2, на котором видно, что с увеличением в образцах массовой доли пророщенных зерен ячменя влагоудерживающая способность увеличивается, объем выделившейся в процессе центрифугирования сыворотки соответственно уменьшается.

Рис.2 Влагоудерживающая способность сгустков

По совокупности полученных данных о физико-химических и органолептических свойствах(рис.3), а также по результатам дегустаций была выбрана массовая доля пророщенных зерен ячменя-6%.

Рис.3 Органолептическая оценка образцов с различной массовой долей пророщенных зерен ячменя.

Исследование антиоксидантной активности разрабатываемого продукта

Антиоксидантная активность кисломолочного продукта с пророщенными зернами ячменя устанавливалась на основании полученных экспериментальных данных.

Антиоксидантная активность (ед.акт.) вычисляется по формуле:

АА= [1 - (Аi-Аj) / Ac] 100%,

где Аi - антиоксидантная активность исследуемого раствора с DPPH реактивом;

AJ - экстракт для определения величины поглощения на длине волны;

Ac - величина  антиоксидантного поглощение DPPH раствора

Результаты исследований приведены в табл. 1

Таблица 1

Антиоксидантная активность исследуемых образцов

Образец	АА, ед. акт.
№ 1 контрольный образец	71,3
№ 2 образец, содержащий непророщенные зерна ячменя	71,6
№ 3 образец, содержащий  пророщенные зерна ячменя.	79,2

Антиоксидантная активность кисломолочного продукта с пророщенными зернами ячменя выше, чем антиоксидантная активность кисломолочного продукта с непророщенными зернами  и образца без зерен соответственно на 7,6 и 7,9 ед. акт.

Исследование биологической ценности белков разрабатываемого продукта

Согласно данным аналитического обзора литературы в процессе прорастания белки зерна переходят в более усвояемую для человека форму. Для того чтобы иметь представление об аминокислотном составе кисломолочного продукта с пророщенными зернами ячменя, было проведено сравнение аминокислотного состава образца с пророщенными зернами ячменя и образца с непророщенными зернами ячменя (табл.2)

Для оценки биологической ценности белков был рассчитан коэффициент КРАС, который показывает среднюю величину избытка аминокислотного скора незаменимы аминокислот по сравнению с наименьшим уровнем скора какой-либо незаменимой аминокислоты (табл.3, 4)

КРАС=РАС/n

Где РАС- различие аминокислотного скора аминокислоты,

РАС=Сi -Cmin

Сi-скор i-й незаменимой аминокислоты, %

Cmin-минимальный из скоров незаменимых аминокисот, %

n-количество незаменимых аминокислот.

Биологическую ценность пищевого белка определятся по формуле

БЦ=100-КРАС

Таблица 2

Аминокислотный состав и аминокислотный скор белков образцов

Аминокислоты	Идеальный белок		Белок продукта с пророщенными зернами ячменя		Белок продукта с непророщенными зернами ячменя		Белок пророщенных зерен ячменя		Белок непророщенных зерен ячменя
	А*	AC**	А*	AC**	А*	AC**	А*	AC**	А*	AC**
Изолейцин	40	100	73,6	184	64,5	161	32,13	80	31,59	79
ейцин	70	100	131,8	188	116,6	167	38,26	55	37,91	54
изин	55	100	112,9	205	102	185	24,31	44	23,85	43
Метионин + цистин***	35	100	56,6	162	58,7	168	44,78	128	24,49	70
Фенилаланин + тирозин***	60	100	123,6	206	107,3	179	152,34	254	64,55	81
Треонин	40	100	69,8	174	56,1	140	33,88	85	25,03	63
Триптофан	10	100	а	а	а	а	а	а	а	а
Валин	50	100	98,7	а197	76	а152	27,2	62	31,2	54

* А Ч содержание аминокислоты в 1 г белка, мг.

** АСЧаминокислотный скор относительно образца ФАО/ВОЗ, %.

Таблица 3

Показатели биологической ценности белковой составляющей образцов кисломолочного продукта с пророщенными и непророщенными зернами ячменя

	Белок продукта с непророщенными зернами ячменя	Белок продукта с пророщенными зернами ячменя
КРАС,%	28,0	20,0
БЦ,%	72,0	80,0

Таблица 4

Показатели биологической ценности белковой составляющей образцов пророщенных и непророщенных зерен ячменя

	Белок пророщенных зерен ячменя	Белок непророщенных зерен ячменя
КРАС,%	20,0	57,0
БЦ,%	80,0	43,0

Как видно из представленных данных, биологическая ценность белков пророщеных зерен почти в 2 раза выше биологической ценности обычного непрорщенного зерна. Внесение пророщенных зерен в кисломолочный продукт способствует увеличению биологической ценности белка разрабатываемого продукта.

Исследование содержания витаминов в разрабатываемом продукте

В процессе прорастания увеличивается содержание витаминов. Были проведены исследования по определению содержанию витаминов С, Е и В2 в кисломолочном продукте без зерен и с пророщенными зернами ячменя( табл. 5)

Наименование образца	Содержание витамина С, мг/кг	Содержание витамина Е, мг/кг	Содержание витамина В2, мг/кг
Контрольный образец	1,0	0,74	0,9
Образец, содержащий 6% пророщенных зерен ячменя	3,9	0,86	1,0

Таблица 5

Количество витаминов С, Е, В2 в образце с пророщенным зернами ячменя увеличивается по сравнению с контрольным образцом соответственно на 2,9; 0,12;0,1 мг/кг.

Подбор дозы сиропа шиповника

Следующим этапом разработки состава и технологии кисломолочного продукта был подбор дозы сиропа шиповника.

На основании проведенных исследований физико-химических и органолептических свойств продукта (рис.4), а также результатов дегустаций была выбрана массовая доля сиропа шиповника-10%

Рис.4 Органолептическая оценка образцов с различной массовой долей сиропа шиповника

Установлено, что внесение в состав кисломолочных продуктов сиропа шиповника в сочетании с пророщенными зернами ячменя позволяет получить продукт с хорошими органолептическими и физико-химическими свойствами, а также хорошей консистенцией. Продукт обладает приятным кисломолочным вкусом со сладковатым  привкусом сиропа и приятным растительным привкусом пророщенных зерен.

Исследование влияния способа внесения сиропа шиповника на устойчивость витамина С

В ходе работы было проведено исследование влияния способа внесения сиропа шиповника на устойчивость витамина С.

Объектами исследования служили образцы из нормализованного молока 2,5% жирности, сквашенные закваской, состоящий из культур Streptococcus thermophilus и  Lactobacillus Bulgaricus, обогащенные пророщенными зернами ячменя и сиропом шиповника, а также контрольный образец без сиропа.

Рис.5 Содержание аскорбиновой кислоты в зависимости от способа внесения сиропа шиповника

Таблица 6

Содержание витамина С в образцах продукта

Наименование образца	Количество витамина С,  млн-1
Образец №1 с пророщенными зернами ячменя без сиропа (контрольный образец)	3.9
Образец №2 с сиропом шиповника, внесенным до сквашивания при температуре заквашивания 42 0С	195,6
Образец №3 с сиропом шиповника, внесенным  после сквашивания при температуре 40-42  0С (до перемешивания готового сгустка)	215,4
Образец №4 с сиропом шиповника, внесенным  после сквашивания при температуре 20-22  0С (после перемешивания готового сгустка)	236,6
Образец №5 с сиропом шиповника, внесенным  при температуре 10-12  0С (непосредственно перед розливом продукта)	284,2

Как видно из полученных данных, следует рекомендовать вносить сироп шиповника перед розливом продукта при температуре 100С. Такой режим внесения позволяет максимально сохранить витамин С в продукте.

Исследование структурно-механических свойств разрабатываемого продукта

Результаты исследований структурно-механических свойств кисломолочного продукта с пророщенными зернами ячменя и сиропом шиповника представлены на рис. 6. Величина площади между нисходящей и восходящей ветвями кривой дает представление о способности кисломолочного продукта восстанавливать консистенцию после механического воздействия на систему. Из рисунка видно, что кривая изменения эффективной вязкости в зависимости от градиента скорости представляет собой не совсем правильную петлю гистерезиса, что свидетельствует о том, что внесение пророщенных зерен ячменя и сиропа шиповника влияет на структуру продукта. Однако продукт все-таки обладает тиксотропными свойствами.

Рис.6 Зависимость эффективной вязкости от различных значений градиента скорости

Определение сроков годности разработанного продукта

Сроки годности продукта определялись согласно методическим указаниям МУ 4.2.727-99 Гигиеническая оценка сроков годности пищевых продуктов от 21.03.1999 г.

Как показали исследования, в течение 20 суток продукт сохраняет все требуемые органолептические и микробиологические свойства, на 26-е сутки количество молочнокислых бактерий в продукте становится меньше требуемой нормы.

С учетом коэффициента запаса для продукта устанавливается срок годности - 14 суток.

На основании проведенных исследований разработана рецептура продукта (табл. 7)

Таблица 7

Рецептура кисломолочного продукта с пророщенными зернами ячменя и сиропом шиповника

а	М.д. сухих веществ	М.д. белка	М.д. жира.	кг на 100 кг смеси	количество сухих веществ, кг	количество абсолютного белка, кг	количество абсолютного жира, кг
1	2	3	4	5	6	7	8
молоко нормализованное	12,5	2,75	2,5	84	10,5	2,31	2,1
закваска	15	-	0	1	0,15	0	0
пророщенные зерна	98	10,5	0	6	5,88	0,63	0
сироп	71	0	0	10	7,1	0	0
а	а	а	а	101	23,63	2,94	2,1
ИТОГО:	а	а	а	101	23,63	2,94	2,1

Были установлены технологические параметры производства разрабатываемого продукта.

Предусматривается выработка продукта термостатным или резервуарным способами производства.

В соответствии с общим направлением работы при непосредственном участии автора была проведена производственная проверка и опытное внедрение технологии на производственной площадке ООО Компаньон Сити с использованием параметров, установленных в ходе проведения научных исследований. Результаты производственной проверки подтверждены актами.

Проведенная производственная проверка показала полную воспроизводинмость полученных в работе результатов исследований и послужила основанием для разработки проекта технической документации на кисломолочный продукт с пророщенными зернами ячменя и сиропом шиповника.

В работе также отражены экономические особенности производства продукта. Приведен расчет себестоимости разработанного продукта-33693,88 рублей на тонну продукции.

Рассчитана точка безубыточности, которая составляет выпуск 526,03 тонн продукции, после чего предприятие начинает получать прибыль.

Основные результаты и выводы:

1. Теоретически обоснован выбор компонентов для производства кисломолочного продукта с функциональными свойствами.
2. Исследовано влияние пророщенных зерен ячменя на динамику кислотонакопления в процессе сквашивания. Установлено, что с увеличением массовой доли пророщенных зерен ячменя в образцах наблюдается незначительное увеличение титруемой кислотности и снижение величины рН.
3. Установлено влияние пророщенных зерен ячменя на влагоудерживающую способность сгустков. С увеличением массовой доли пророщенных зерен ячменя влагоудерживающая способность сгустков увеличивается. Так в образце с массовой долей пророщенных зерен ячменя 8% количество выделившейся сыворотки через 30 минут центрифугирования  уменьшается на 6% по сравнению с контрольным образцом.
4. Установлено, что внесение в состав кисломолочных продуктов пророщенных зерен ячменя позволяет получить продукт с хорошими органолептическими и физико-химическими свойствами. На основании проведенных исследований, совокупности полученных данных о физико-химических и органолептических свойствах, а также результатов дегустации выбрана  массовая доля пророщенных зерен ячменя-6%.
5. Установлено увеличение антиоксидантной активности продукта с пророщенными зернами ячменя. Антиоксидантная активность образца с пророщенными зернами ячменя составила 79,2 единиц, в то время как  в образце без зерен и в образце с непророщенными зернами ячменя, антиоксидантная активность составила соответственно 71,3 и 71,6 единиц.
6. Показана более высокая биологическая ценность белка кисломолочного продукта с пророщенными зернами ячменя по сравнению с продуктом без зерен. Биологическая ценность кисломолочного продукта с пророщенными зернами ячменя выше на биологической ценности продукта без зерен на 8%.
7. Установлено увеличение содержания витаминов С,Е и В2 в продукте с пророщенными зернами ячменя. Количество витаминов С,Е и В2 в образце  с пророщенными зернами ячменя больше, чем в образце без зерен соответственно на 26%,14% и 10% .
8. Установлено, что с целью максимального сохранения витамина С рационально вносить сироп шиповника после сквашивания при температуре продукта 10 0 С
9. Установлены технологические параметры производства разрабатываемого продукта.Разработана типовая рецептура продукта.
10. Физико- химические, микробиологические, органолептические, биохимические и реолонгические исследования разработанного продукта свежеприготовнленного и в процессе хранения показали обоснованность выбранных технологинческих параметров и позволили определить сроки годности- 14 суток при температуре (42)С
11. Разработан проект технической документация на продукт. Проведена производственная проверка разработанной технологии  продукта на ООО Компаньон Сити.
12. Рассмотрены экономические аспекты производства нового продукта.

Основные публикации

1.аЛемехова А.А., Силантьева Л.А. Разработка киломолочного продукта с пищевыми волокнами. // Сборник трудов молодых ученых.Ч.1: Материалы к конференции(62-я студенческая научно-техническая конференция:-Спб. СпбГУНиПТ. -2009, С 18-19.

2. Лемехова А.А., Волкова А.А., Силантьева Л.А. Использование пророщенных зерен ржи при получении функциональных кисломолочных продуктов.  // Молочная река. -2010, №2. С 18-19.

3. Лемехова А.А., Волкова А.А., Силантьева Л.А.  // Сборник трудов молодых ученых. Ч.1: Материалы к конференции(63-я студенческая научно-техническая конференция: СПб. СпбГУНиПТ. -2010,С 18-19.

4. Лемехова А.А., Нестеренко Е.А., Силантьева Л.А.  Антиоксидантные свойства кисломолочного продукта с проросшими зернами ячменя. // Научный журнал СпбГУНиПТ. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств (электронный журнал).-2011, вып.1.

5. Лемехова А.А., Силантьева Л.А.  . Разработка состава и технологии кисломолочного продукта с пророщенными зернами // Научный журнал СпбГУНиПТ. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств (электронный журнал).-2012, вып.1.

6. Лемехова А.А. Содержание витамина С в кисломолочном продукте в зависимости от способа внесения сиропа шиповника с.119//Известия вузов. Пищевая технология ФГБОУ ВПО Кубанский государственный технологический университет .- 2012, № 1 (325).

Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям