ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
advertisement
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» На правах рукописи Банникова Анна Владимировна НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СОЗДАНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ БЕЛКА Специальность 05.18.04 – Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук Научный консультант: доктор технических наук, профессор Евдокимов И.А. Ставрополь - 2015 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ СИСТЕМНЫЙ 1 9 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ 18 СОЗДАНИЯ ПРОДУКТОВ НА МОЛОЧНОЙ ОСНОВЕ С ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ ИНГРЕДИЕНТАМИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ Эколого-медицинские 1.1 аспекты современного питания 18 Молоко и молочные продукты как эффектиыные объекты 21 человека 1.2 для стимулирования рациональной структуры питания Создание функциональных пищевых продуктов как основа 1.3 решения проблемы несбалансированности 25 пищевого рациона современного человека 1.4 1.4.1 Функциональные пищевые ингредиенты нового поколения 27 Характеристика источников белков и их функциональных 27 свойств 1.4.2 Анализ применения белковых компонентов в концепции 33 создания функциональных пищевых продуктов 1.4.3 Эффективность использования пищевых волокон для 37 создания функциональных продуктов 1.5 1.5.1 Аспекты создания функциональных пищевых продуктов 54 Современные технологии производства продуктов на 54 молочной основе 1.5.2 2 Принципы разработки новых продуктов питания 57 ОРГАНИЗАЦИЯ 63 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 2.1 Схема исследований и ее реализация 63 2.2 Объекты исследований 66 2.3 Методы исследований 67 3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ 3 И ПРАКТИЧЕСКИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНГРЕДИЕНТОВ АСПЕКТЫ 73 ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ Теоретические аспекты применения молочной основы и 3.1 73 функциональных ингредиентов как элементов полноценной системы пищевых продуктов Разработка концепции и методологические принципы 3.2 76 создания функциональных ингредиентов на основе белка и функциональных молочных продуктов с белками использованием принципа градации продуктов с на содержание белка Создание 3.3 и исследование свойств функциональных 82 Теоретический анализ применения белков в качестве 82 ингредиентов на основе белка 3.3.1 модификаторов текстуры и структурного элемента создания функциональных молочных продуктов 3.3.2 Оценка влияния изменения условий среды на функции 84 белков в контексте их применения в продуктах питания 3.3.3 Оценка эффекта высокого давления на функциональнотехнологические свойства сывороточных 88 белковых компонентов 3.3.3.1 Изучение влияния высокого давления на функциональные 88 свойства сывороточных альбуминов 3.3.3.2 Изучение влияния высокого давления на функциональные 91 свойства иммуноглобулинов 3.3.3.3 Исследование влияния высокого давления на 94 натуральных 97 микробиологические показатели систем белка 3.3.4 Теоретические предпосылки применения ингредиентов при разработке молочных продуктов с повышенным содержанием белка 3.3.5 Структурно-механические характеристики волокон различного происхождения пищевых 101 4 ИССЛЕДОВАНИЕ 4 БЕЛКА В ПОТЕНЦИАЛА КАЧЕСТВЕ ПОЛНОЦЕННОГО ОСНОВЫ 112 СОЗДАНИЯ СТРУКТУРИРОВАННЫХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ Изучение взаимодействий белка и пищевых волокон в 4.1 112 концепции формирования текстуры ферментированных продуктов Исследование влияния сочетания белка и пищевых волокон 4.2 119 на пенообразующие и пеностабилизирующие свойства эмульсионных продуктов 4.2.1 Изучение характеристик пен в системах высокой жирности 119 с белком и пищевыми волокнами 4.2.2 Изучение процесса пенообразования в системах высокой 124 жирности с белком и пищевыми волокнам в присутствии эмульгатора 4.2.3 Изучение характеристик пенных систем высокой жирности 130 с белком и пищевыми волокнам в присутствии сахарозы 4.2.4 Исследование влияния повышенного содержания белка в рамках разработки взбитого продукта 138 пониженной жирности Изучение влияния повышенного содержания белка на 4.3 143 реологические характеристики систем на жидкой молочной основе Изучение структурно-механических свойств молочных 4.4 151 систем с высоким содержанием белка РАЗРАБОТКА 5 НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ 157 РЕШЕНИЙ СТРУКТУРИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ С БЕЛКОМ И ОЦЕНКА ИХ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ Разработка 5.1 технологии ферментированных продуктов, 157 Разработка технологий взбитых изделий на молочной 172 анализ их текстурных и сенсорных свойств 5.2 основе с полноценным белком 5.2.1 Разработка технологии сливок для взбивания с высоким 172 5 содержанием жира 5.2.2 Технология получения взбитых десертов на молочной 181 основе и высоким содержанием жира 5.2.3 Разработка новых видов сливок для взбивания с 190 использованием белка в качестве замены части жирового компонента Разработка технологии систем на жидкой молочной основе 5.3 195 с белком 5.3.1 Исследование потребительских характеристик шоколадных напитков с повышенным содержанием белка 195 и пребиотиком 5.3.2 Технология сокосодержащего молочного напитка с белком 200 и пищевыми волокнами 5.3.3 Разработка технологии молочного продукта с белком и 204 нерастворимыми в воде пищевыми волокнами по типу «питьевых завтраков» Концепция обогащения белком в разработке молочных 5.4 209 десертов 5.4.1 Технология десертов с высоким содержанием белка для 209 геродиетического питания 5.4.2 Технология десертов с высоким содержанием белка, 221 обогащенных кальцием и витамином D 5.4.3 Разработка технологии функциональных десертов с 225 высоким содержанием белка и полной гаммой витаминов, макро- и микроэлементов ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОИЗВОДСТВА 6 НА ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЕ 230 СВОЙСТВА РАЗРАБОТАННЫХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ С БЕЛКОМ 6.1 Применение производстве ультратемпературной молочных напитков обработки с в 230 повышенным содержанием белка 6.2 Исследование влияния высокой температуры и различных режимов гомогенизации на текстурные характеристики 242 6 функциональных десертов с высоким содержанием белка ИЗУЧЕНИЕ 7 БИОЛОГИЧЕСКОЙ РАЗРАБОТАННЫХ ПРОДУКТОВ ЦЕННОСТИ ПИТАНИЯ 248 С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ БЕЛКА 7.1 Теоретические аспекты оценки биологической ценности 248 пищевых продуктов 7.2 Изучение биологической ценности сливок с 250 использованием белка в качестве замены части жирового компонента 7.3 Аминокислотный состав функциональных молочных 254 функциональных 256 напитков с повышенном содержанием белка 7.4 Оценка биологической ценности молочных десертов, рекомендуемых для геродиетического питания МАРКЕТИНГОВЫЕ 8 ИССЛЕДОВАНИЯ, ЭКОНОМИЧЕСКОЙ СОЦИАЛЬНОЙ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗНАЧИМОСТИ 259 И РАЗРАБОТАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 8.1 Маркетинговые исследования 8.2 Оценка экономической 259 эффективности разработанных 267 технологий 8.3 Социальная значимость разработанных молочных 273 продуктов с белком ЗАКЛЮЧЕНИЕ 277 ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ 284 ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 286 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 287 7 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 – Акт проведения дегустационной 332 экспертизы взбитых десертов ПРИЛОЖЕНИЕ 2 - Акт проведения дегустационной 335 экспертизы десертов с повышенным содержанием белка ПРИЛОЖЕНИЕ 3 - Акт проведения дегустационной 338 экспертизы сливок ПРИЛОЖЕНИЕ 4 - Акт проведения дегустационной 341 экспертизы шоколадных десертов ПРИЛОЖЕНИЕ 5 – Акт проведения дегустационной 344 экспертизы йогуртов ПРИЛОЖЕНИЕ 6 – Акт опытно-промышленной выработки 347 йогуртов с пищевыми волокнами и белком ПРИЛОЖЕНИЕ 7 - Акт опытно-промышленной выработки 349 йогуртов с повышенным содержанием белка ПРИЛОЖЕНИЕ 8 - Акт опытно-промышленной выработки 351 молочных десертов с повышенным содержанием белка ПРИЛОЖЕНИЕ 9 - Акт опытно-промышленной выработки 353 взбитых десертов с повышенным содержанием белка ПРИЛОЖЕНИЕ 10 – Confirmation letter for the industrial 355 scaling up of dairy desserts with high amount of protein and whole range of vitamins and minerals ПРИЛОЖЕНИЕ 11 - Confirmation letter for the industrial 356 scaling up of dairy desserts with high amount of protein, vitamin D and calcium ПРИЛОЖЕНИЕ 12 – ТУ и ТИ 92 2246 – 001 – 00493497 – 2014 «Взбитые десерты с пищевыми волокнами 357 и молочным белком» ПРИЛОЖЕНИЕ 13 - ТУ и ТИ 92 2248– 001 – 00493497 - 359 2014 «Десерты молочные с повышенным содержанием белка» ПРИЛОЖЕНИЕ 14 - ТУ и ТИ 922232 – 001 – 00493497 - 361 2014 «Йогурты с пищевыми волокнами и молочным белком» ПРИЛОЖЕНИЕ 15 - ТУ и ТИ 92 2242– 001 – 00493497 – 2014 «Напитки молочные с повышенным содержанием 363 8 белка» ПРИЛОЖЕНИЕ 16 - ТУ и ТИ 92 2242– 002 – 00493497 – 2014 «Сливки пониженной жирности с повышенным содержанием белка» 365 ПРИЛОЖЕНИЕ 17 - ТУ и ТИ 92 2242– 001 – 00493497 – 2014 «Сливки с пищевыми волокнами и молочным белком» 367 ПРИЛОЖЕНИЕ 18 – ТУ 9222-014-02067965-2013 «Йогурты с повышенным содержанием белка» 369 ПРИЛОЖЕНИЕ 19 – Патент 22539843 Российская Федерация 370 ПРИЛОЖЕНИЕ 20 – Заявка на патент 2013130101 Российская Федерация 371 ПРИЛОЖЕНИЕ 21 – 26 Дипломы, грамоты, награды 372 ПРИЛОЖЕНИЕ 27 – Свидетельство МК-3731.2013.1 378 ПРИЛОЖЕНИЕ 28 - Confirmation letter for the position as an Adjunct Principal Research Fellow 379 ПРИЛОЖЕНИЕ 29 – Letter of confirmation for successful graduation of PhD 380 ПРИЛОЖЕНИЕ 30 – Акт внедрения в учебный процесс 381 9 ВВЕДЕНИЕ В течение последних трех-пяти десятилетий в результате технической революции и крупных социальных изменений средние энерготраты человека снизились в 2 – 2,5 раза. Однако со снижением количества потребляемой пищи как источника энергии происходит и снижение содержащихся в ней незаменимых веществ, в частности витаминов, минеральных элементов, пищевых волокон и полноценных белков. Последние десятилетия прошлого века характеризовались интенсивным развитием науки о питании. Сохранение здоровья и увеличение продолжительности направлением жизни населения государственной страны политики является Российской приоритетным Федерации. Для поддержания здоровья человека и его активной жизнедеятельности особое значение имеет качественное и сбалансированное питание, необходимое не только для гармоничного роста и нормального функционального состояния организма, но и для создания устойчивости к воздействию неблагоприятных факюров внешней среды. Эти тенденции нашли отражение в инновациях и сложившихся современных направлениях пищевой индустрии [83, 84, 92]. Новые подходы к составу, свойствам, а, следовательно, и технологиям производства пищевых продуктов, должны быть разработаны с учетом требований, удовлетворяющих потребности организма человека во всех питательных веществах и энергии. Физиологические потребности человеческого организма в эссенциальных веществах сформированы всей предшествующей эволюцией вида, в ходе которой обмен веществ человека приспособился к тому количеству биологически активных компонентов, которые он получал с большими объемами простой натуральной пищи, соответствующими столь же большим энерготратам наших предков [134]. В современной России действие этих факторов усугубляется уменьшением потребления мясных и молочных продуктов, отсутствием национальной привычки к регулярному употреблению большого количества овощей и ряда других навыков рационального питания и здорового образа жизни. 10 В то же время в условиях научно-технической революции, повышения нервноэмоционального напряжения, воздействия неблагоприятных факторов производства и изменяющейся внешней среды потребность человека в макро- и микронутриентах как важнейших защитных факторов не только не снижается, но, наоборот, существенно возрастает [148]. Учёные установили, что так называемые «болезни цивилизации», такие как ожирение, гипертоническая болезнь, рак, аллергия, сахарный диабет в значительной степени являются следствием нарушения питания. По мнению профессора Е. Виндера, не менее 50% всех случаев рака у женщин и 33% - у мужчин обусловлены непосредственно дефектами питания. Мировой и отечественный опыт убедительно свидетельствует, что наиболее эффективным и целесообразным с экономической, социальной, гигиенической и технологической точек зрения способом решения указанной проблемы является разработка и создание производства разнообразных продуктов питания, дополнительно обогащенных недостающими макро- и микронутриентами до уровня, соответствующего физиологическим потребностям человека [135, 137, 263]. Новое поколение пищевых продуктов с функциональными и улучшенными потребительскими свойствами, соответствует современным представлениям науки о питании и запросам потребителей. Производство функциональных продуктов питания - основная мировая тенденция пищевой науки и объект инновационных разработок. Такие продукты, индивидуализированные для различных групп населения, отличаются сбалансированным составом пищевых веществ и обеспечивают рациональное питание, способствуют сохранению здоровья, физической и умственной работоспособности, повышению сопротивляемости организма [6, 8]. Потребительские свойства функциональных продуктов включают три составляющие: пищевую ценность, вкусовые качества и направленное физиологическое воздействие. Традиционные продукты характеризуются только первыми двумя составляющими. Функциональные продукты не являются 11 лекарствами и не способны излечить человека от той или иной болезни, однако они крайне эффективны в профилактике широкого спектра заболеваний. В свете изложенного разработка технологии и производство продуктов питания с полноценными белками является актуальной задачей, сформулированной в «Основах государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года». Несмотря на разнообразие рынка функциональных продуктов питания, данное исследование, в первую очередь, направлено на изучение комплекса свойств белков, позволяющие впоследствии получить пищевые текстуры различного рода. В данной работе подтверждено, что модификация свойств белков широко используются в пищевой промышленности в целях моделирования физических свойств пищевых продуктов, в качестве замены части жира, а также в целях усовершенствования технологических процессов и создания конкурентоспособных пищевых рецептур на рынке. Таким образом, создание технологий обогащенных молочных продуктов и введение их в ежедневный рацион питания, принесёт значительное улучшение здоровья населения, а, значит, повысит уровень жизни нашего общества, что является актуальным и целесообразным. Подтверждением актуальности выполненного исследования является его выполнение в рамках федеральной целевой программы для выполнения НИР, особо значимых для АПК России, по теме «Выполнение научно- исследовательских работ по разработке и внедрению адаптированных для российских условий технических решений по глубокой переработке продукции сельского хозяйства и ее отходов» (2014 г.) и двух грантов Президента РФ для поддержки молодых ученых кандидатов наук по темам МК-3731.2013.4 «Новые технологические решения для создания структурно-сложных пищевых систем на молочной основе» (2013-2014 г.г.) (Приложение 27) и МК-5740.2015.4 «Инновационный подход к созданию технологических решений полноценных продуктов питания с улучшенным аминокислотным составом» (2015-2016 г.г.). Отдельные этапы исследования выполнены в рамках научно-исследовательского гранта первой категории Министерства инноваций молочной промышленности 12 Австралии по теме «Разработка технологий йогуртов, спредов, мягких сыров и диетических десертов функционального назначения» (2011-2012 годы), а также финансирования фондом Researchers in Business совместно с компанией ProPortion Foods Pty Ltd. по теме: «Новые технологические стратегии в разработке функциональных продуктов с желаемыми сенсорными характеристиками для специальных групп населения» (2012-2013 годы). Кроме этого, работа выполнялась в ходе выполнения исследований по хоздоговорной теме с Саратовской областной Ассоциацией «Аграрное образование и наука» по теме: «Разработка научно-обоснованных технологических решений по созданию ассортимента продукции общественного питания функционального назначения» (2010 г.), а также «Разработки шоколадного десерта с улучшенными свойствами» по заказу компании LION, Австралия (2012 г.). Степень разработанности темы. Исследования базируются на многочисленных трудах отечественных и зарубежных ученых: Харитонова В.Д., Тутельяна В.А., Рогова И.А., Радаевой И.А., Храмцова А.Г., Евдокимова И.А., Просекова А.Ю., Рябцевой С.А., Шендерова Б.А., Забодаловой Л.А., Королевой Н.С., Семенихиной В.Ф., Тихомировой Н.А., Мельниковой Е.И., Толстогузовым В.Б., Forgeeding A., Kasapis S., Creighton T. E., Damodaran S., Parkin K. L., Fennema O. R., и др. Несмотря на разнообразие рынка функциональных продуктов питания, данное исследование, в первую очередь, направлено на изучение комплекса свойств белков, позволяющие впоследствии получить пищевые текстуры различного рода. Цель диссертационного исследования - разработка концепции и научнообоснованных технологий молочных продуктов с желательным уровнем содержания белка и формированием органолептического профиля. В качестве рабочей гипотезы принято, что включение дополнительных источников белка позволит провести модификацию технологических и сенсорных свойств молочных продуктов, совершенствование технологических процессов и создать конкурентоспособные функциональные продукты. Поставленная цель предусматривала решение следующих задач: 13 теоретические аспекты формирования научной концепции создания функциональных ингредиентов и молочных продуктов с повышенным содержанием белка; разработка методологических принципов градации молочных продуктов по желательному содержанию белка; функциональных ингредиентов на основе белка и изучение влияния условий среды и высокого давления на их свойства; концептуальная схема использования и взаимодействий ингредиентов с высоким содержанием белка при получении функциональных молочных продуктов; исследование потенциала полноценного белка в качестве основы создания структурированных молочных продуктов; разработка новых технологических решений структурированных молочных продуктов и оценка их потребительских свойств; теоретические предпосылки применения натуральных компонентов при разработке молочных продуктов с повышенным содержанием белка; изучение влияния комбинаций натуральных компонентов на текстурные и сенсорные характеристики продуктов на молочной основе; исследование взаимодействий белка и пищевых волокон при формировании структуры ферментированных, взбитых и гелеобразных десертов с низкой жирностью; разработка технологических схем и нормативной документации на производство разработанных ингредиентов и продуктов; изучение физико-химических свойств и биологической ценности разработанных молочных продуктов с повышенным содержанием белка; апробация частных технологий продуктов с повышенным содержанием белка на предприятиях молочной отрасли. проведение маркетинговых исследований для реализации разработанных продуктов на отечественном рынке. 14 Научная новизна. Разработана концепция создания функциональных ингредиентов и молочных продуктов с использованием методологических принципов градации по содержание белка. Обоснованы научные и практические аспекты функциональных свойств пищевых белков в зависимости от условий изменений среды и обработки. Оценено влияние повышенного содержания белка различной природы как модификатора текстуры молочных продуктов и заменителя жирового компонента. Установлены закономерности изменения структурных и текстурных свойств модельных пищевых систем, включающих молочные белки и натуральные компоненты. Изучено влияние высокого давления на свойства высокобелковых молочных продуктов и впервые доказана возможность замены термически обработанных сухих порошков с ограниченными функциональными свойствами. Научно обоснована и проведена комплексная оценка эффективности белков, включающая теоретический анализ химических свойств и технологических функций, а также оценено взаимодействие и поведение пищевых белков в сочетании с другими компонентами. Научно обоснован выбор комбинаций функциональных ингредиентов, выполняющих технологические функции по созданию продуктов с адекватными текстурными и сенсорными свойствами и повышенной пищевой ценностью. Выявлен и научно обоснован диапазон концентраций натуральных компонентов и белков в продуктах на молочной основе. Исследован потенциал полноценного белка в качестве основы создания структурированных молочных продуктов. Изучены функциональные и технологические особенности влияния натуральных компонентов и белков на эмульсионно-пенную структуру взбитых продуктов, текстурные свойства кисломолочных продуктов, напитков на молочной основе и гелеобразных десертов с повышенной пищевой ценностью. Подтверждено, что кратность пены в разработанных продуктах выше на 25%, по сравнению с контролем. Выявлены закономерности формирования молочных продуктов с использованием структуры ферментированных основных гидроколлоидов, 15 обеспечивающих необходимую текстуру продуктов с повышенным содержанием белка. Установлено, что сливочный продукт с низкой жирностью и высоким содержанием белка имеет аналогичную текстуру и эмульсионно-пенные свойства высокожирных сливок. Определены технологические параметры ультратемпературной обработки высокопитательных десертов и напитков с повышенным содержанием белка и пищевых волокон, целесообразность которых научно обоснована и подтверждена на основании изучения микробиологических, текстурных, цветовых и сенсорных параметров. Новизна технических решений подтверждена 2 патентами РФ. Теоретическая и практическая значимость работы заключается в научно-обоснованных технологических решениях производства молочных продуктов с повышенным содержанием белка: ТУ и ТИ 92 2242– 001 – 00493497 – 2014 «Сливки с пищевыми волокнами и молочным белком»; ТУ и ТИ 92 2246 – 001 – 00493497 – 2014 «Взбитые десерты с пищевыми волокнами и молочным белком»; ТУ и ТИ 922232 – 001 – 00493497 - 2014 «Йогурты с пищевыми волокнами и молочным белком»; ТУ и ТИ 92 2242– 002 – 00493497 – 2014 «Сливки пониженной жирности с повышенным содержанием белка»; ТУ и ТИ 92 2242– 001 – 00493497 – 2014 «Напитки молочные с повышенным содержанием белка»; ТУ и ТИ 92 2248– 001 – 00493497 - 2014 «Десерты молочные с повышенным содержанием белка». Подано 7 заявкок на патент РФ, которые находятся на стадии «экспертизы по существу». Технологии производства молочных продуктов с повышенным содержанием белка апробированы на предприятиях РФ (ООО «Мириада», молочный комбинат «Ставропольский», ООО «Провинция») и Австралии (ProPortion Foods Australia Ltd., LION Australia Ltd.). Разработанные технологии молочных десертов выпускаются компанией ProPortion Foods в объеме 10 т в месяц. Материалы исследований используются в учебном процессе Саратовского ГАУ им. Н.И. Вавилова («Информационные технологии контроля качества пищевых продуктов»; «Методы исследования сырья и пищевых продуктов»), а также в Королевском технологическом институте (RMIT University, Мельбурн, 16 Австралия) «Реология и биофизика пищевых продуктов» (ONPS 2435/2448) при подготовке студентов и аспирантов. На защиту выносятся следующие положения: концепция создания функциональных ингредиентов и молочных продуктов с использованием методологических принципов градации по содержание белка; методологический подход взаимодействия натуральными с к оценке эффективности компонентами в белков пищевой и их системе, представляющий совокупность теоретических и экспериментальных методов исследований, позволяющих прогнозировать поведение белков в целях обеспечения желаемых текстурных и сенсорных характеристик продуктов на молочной основе; теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение применения высокого давления и изменений условий среды в создании пищевых ингредиентов на основе молочного белка; закономерности изменения структурных и текстурных свойств модельных пищевых систем, включающих молочные белки и натуральные компоненты, и создание ассортимента молочных продуктов с приемлемыми потребительскими характеристиками; результаты физико-химических, реологических и биологических исследований, качественного и количественного сенсорного анализа с использованием описательных, различительных и гедонистических методов органолептического тестирования; частные технологии молочных продуктов с повышенным содержанием белка. Методология и методы исследования. В работе использованы стандартные методы сбора, сравнительного анализа и систематизации научной информации, лабораторного анализа стандартными физико-химическими методами, сенсорного анализа общепринятыми методами с применением качественных реактивов на сертифицированном оборудовании, результаты которых обрабатывались с использованием программных продуктов MICROSOFT Offiсе. 17 Достоверность результатов подтверждается достаточной повторностью и воспроизводимостью экспериментальных данных, полученных с использованием современных физико-химических, микробиологических, их математической обработкой и апробацией нового технологического решения в условиях ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет». 18 1 СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ ПРОДУКТОВ НА МОЛОЧНОЙ ОСНОВЕ С ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ ИНГРЕДИЕНТАМИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 1.1 Эколого-медицинские аспекты современного питания человека Питание – один из важнейших факторов, определяющих здоровье населения, поэтому разработка новых технологических процессов и поликомпонентных рецептур, определяющих качество и биологическую ценность продуктов, являются приоритетным направлением научных исследований. Традиционное применение биологически активных добавок к пище предусматривает коррекцию продуктов питания с точки зрения полезности для здоровья человека [108]. На протяжении всего периода существования человеческой цивилизации предпринимались попытки ответить на вопрос: почему происходят и как начинаются болезни? Этот вопрос для медицины всех времен сохраняет свою актуальность и в наши дни [122, 93, 94]. Неоднократно высказывалось мнение, что рост числа «болезней цивилизации» в наибольшей степени обусловлен увеличением стрессовых воздействий на человеческую популяцию на протяжении жизни нескольких последних поколений, все возрастающим снижением физической активности, ухудшающейся экологической обстановкой, а также внедрением современных технологий выращивания, хранения, подготовки и переработки сырья и продуктов питания [95]. Какие же наиболее существенные изменения произошли в составе и структуре питания за последние сто лет, с которыми можно связать снижение устойчивости человека к возникновению различных острых и хронических заболеваний? В первую очередь следует отметить резкое увеличение употребления человеком в пищу рафинированных продуктов (сахар, растительное масло, лекарственные препараты, очищенные от шелухи и оболочки зерна и семена растений и т.д.). Рафинируя продукты питания, убирая так называемые балластные вещества, человек на протяжении последних десятилетий создавал 19 продукты питания, обогащенные легко усваиваемыми углеводами, но лишенные растительных волокон, многих витаминов и других, крайне необходимых с современных позиций пищевых компонентов [132]. Второй важной особенностью современного питания является также изменение состава и соотношения употребляемых в пищу компонентов, участвующих в обеспечении организма пластическими и регуляторными соединениями [129]. Кроме этого, велики потери многих необходимых пищевых ингредиентов при приготовлении пищи. Современные процессы обработки пищевых продуктов как для непосредственного их потребления в пищу, так и для длительного хранения также вносят свой неблагоприятный вклад в питание современного человека. Следующим моментом, характеризующим существенное изменение диеты современного человека, является изменение социальной структуры населения, в результате которой значительные слои населения переселились в крупные промышленные центры и, перестав участвовать в непосредственном производстве продуктов питания, лишились натуральных свежих сельскохозяйственных продуктов питания. Кроме того, в результате интенсификации промышленного производства с использованием удобрений, гербицидов, фунгицидов и т.д. получаемые продукты питания стали уступать по содержанию тех или иных жизненно необходимых пищевых субстанций в десятки раз тем продуктам, которые производились по традиционным технологиям питания [94, 153]. И, наконец, повсеместное ухудшение экологической ситуации, помимо отравлений различной степени тяжести загрязнителями из внешней среды, приводит также к иммунодефициту. Радиация, тяжелые металлы, пестициды, диоксины и нитраты нарушают иммунологическую реактивность организма, то есть его способность отвечать на раздражитель адекватной приспособительной реакцией [3]. В связи с этим весьма актуальной является проблема детоксикации организма с помощью специальных веществ – детоксикантов, способных связывать и выводить из организма различные токсичные вещества, попавшие извне, а также токсины внутреннего происхождения [48, 71]. 20 В последние годы многие ученые проводят исследования по разработке новых видов продуктов питания с лечебным и профилактическим свойствами. При создании таких продуктов используют сырье растительного и животного происхождении, витамины и минеральные вещества, получаемые из растительного, животного или минерального сырья, а также путем химического и биологического синтеза. Их можно включать в состав пищевых продуктов для обогащения последних незаменимыми веществами [40]. Пищевые волокна являются съедобной частью растений, они устойчивы к перевариванию и всасыванию в тонком кишечнике и, полностью или частично, ферментируются в толстом кишечнике человека. Источники пищевых волокон включают зерновые, бобовые, масличные, фрукты и овощи, а также водоросли. Многочисленные исследования показали, что потребление пищевых волокон снижает риск многих хронических заболеваний, в том числе колоректального рака, ишемической болезни сердца, сахарного диабета и ожирения. Помимо диетических функций, пищевые волокна обладают уникальными свойствами загущения, гелеобразования и стабилизации пищевых систем [216, 300]. Кроме того, растущий интерес потребителей к рациональному питанию сосредоточил промышленность на применение других функциональных материалов, в частности белков. Известно, что сывороточные белки, являющиеся отходами при производстве сыра и творога, включающие -лактоглобулин, лактоальбумин, сывороточные альбумины и иммуноглобулины, обладают высокой биологической ценностью [162, 227]. Вместе с тем, обогащение пищевых продуктов витаминами, макро- и микроэлементами – это серьезно вмешательство в традиционно сложившуюся структуру питания человека. Необходимость такого вмешательства продиктована объективными изменениями образа жизни современного человека, набора и пищевой ценности используемых им продуктов питания [133, 314, 90]. Пищевые продукты, обогащенные витаминами и минеральными веществами, входят в обширную группу функциональных продуктов питания, т. е. продуктов, обогащенных физиологически полезными пищевыми 21 ингредиентами, улучшающими здоровье человека. К этим ингредиентам, наряду с упомянутыми витаминами и минеральными веществами, пищевыми волокнами, полноценными белками, относятся также липиды, содержащие полиненасыщенные жирные кислоты, полезные виды молочнокислых бактерий, в частности бифидобактерии и необходимые для их питания олигосахариды, обеспечивающие повышение содержания биологически активных веществ до 1050% средней суточной физиологической нормы их потребления [273, 72, 343, 68]. 1.2 Молоко и молочные продукты как эффективные объекты для стимулирования рациональной структуры питания Существует ряд пищевых продуктов, используемых в здоровом питании. Среди них большое место отводится молоку и молочным продуктам. Молоко является биологической жидкостью, выделяемой молочной железой млекопитающих для поддержания жизни и роста новорожденного. Высокая питательная ценность молока обусловлена оптимальным содержанием в нем необходимых для питания человека белков, жиров, углеводов, минеральных веществ (Са, Р, К, Na, Mg, S) и витаминов в таком соотношении, при котором они хорошо используются организмом [340]. Известно, что из всех форм кальция, содержащегося в пищевых продуктах, лучше всего усваивается кальций, находящийся в молоке [47, 53, 74, 77]. Отметим, что состав молока зависит от породы млекопитающих, стадии лактации, сезона, уровня гормонов, качества корма и др. [171, 316]. Молочные продукты, как и молоко, также являются хорошим источником кальция, фосфора, магния и белка, что имеет важное значение для здорового роста костей и развития организма. Адекватное потребление молока с раннего детства и на протяжении всей жизни способствует укреплению костей и, как следствие, обеспечивает защиту от остеопороза. Кальций и фосфор в молоке также полезны для поддержания здоровья зубов и развития организма в целом. Кроме того, несколько исследований также показывают тесную взаимосвязь потребления молока со снижением риска сердечно-сосудистых заболеваний, 22 сахарного диабета 2 типа и раковых заболеваний толстой кишки и молочной железы [266, 79, 80]. Белки являются натуральными веществами, которые необходимы для обеспечения всех жизненных процессов в организме в связи с разнообразием выполняемых функций. Как известно, из составных частей молока первое место по значению в питании занимают именно молочные белки. Коллоидное состояние белков определяет их легкую доступность и перевариваемость протеолитическими ферментами. Кроме этого, исследования в этой области и последующая коммерческая деятельность показали, что многие уникальные свойства молочных белков были успешно использованы в производстве целого ряда молочных продуктов, таких как различных видов сыров и ферментированных молочных продуктов [81, 267]. Молоко обычно содержит около 3,5% белка, состоящий из двух основных фракций: казеина и сывороточного белка в пропорциях 80:20, соответственно. Вполне известно, что аминокислотный состав и физико-химические характеристики казеина и сывороточного белка значительно отличаются [359]. Далее мы попытаемся оценить различия в стронии и свойства казеина и сывороточного белков, определяющих впоследствии их функции. Казеин – это фосфопротеин, содержащий химически связанную фосфорную кислоту и присутствующий в молоке в виде кальциевой соли. Эта соль представляет собой совокупность белка казеина, которые образуют казеиновые мицеллы, диаметр которых находится в диапазоне от 50 до 500 нм (в среднем 120 нм) с молекулярной массой в диапазоне от 106 до 3 × 109 Да. Основными компонентами казеина являются αs1, αs2, β и - казеины, которые представляют около 38, 10, 35 и 12% фосфопротеина соответственно [319, 109]. Известно, что некоторые компоненты казеиновых мицелл являются чувствительными к кальцию, т.е. могут выпасть в осадок при воздествии солей кальция. Тем не менее, этого не происходит в молочных системах, где содержится большое количество кальция. Это объясняется тем, что компоненты мицелл, чувствительные к кальцию, отделены от компонентов, не выражающих эффект 23 выпадеия в осадок в присутствии солей кальция. Так, κ-казеин (не чувствительный компонент к кальцию) расположен на внешней поверхности мицелл, что препятствует воздействию кальция на физические свойства молочных систем. Однако формы казеина отличаются в связи с различиями в генетическом происхождении и изменения фосфорилирования. Кроме того, основные компоненты казеина имеют различные гидрофобные и гидрофильные участки вдоль их цепи. В отличие от α - и β - казеина, -казеинменьше фосфорилируется, что улучшает его устойчивость и защищает другие формы казеина от выпадения в осадок. Исследования с использованием иммобилизованных ферментов также показали, что стабильность мицелл казеина в основном зависит от -казеина, расположенного на внешней поверхности мицелл, как говорилось выше [267]. Исследования показали, что стехиометрия казеиновой молекулы варьируется от одной суб-мицеллы в другую. Тем не менее, при рН сырого молока (т. е. рН 6,6 ± 0,1) мицелла казеина имеют отрицательный заряд, обеспечивающий электростатическое отталкивание между суб-мицеллами [283]. Нейтрализация этого заряда происходит при изоэлектрической точки белка молока, т.е. при рН 4,6, при котором мицеллы казеина образуют сгусток, что является основополагающим в процессе коагуляции казеина [225, 392]. Следует также отметить, что мицеллы казеина очень устойчивы к различного рода воздействиям за счет гидрофобных и ван-дер-ваальсовых взаимодействий, а также солевых мостиков [271]. Понимание состава казеина и взаимодействия между его молекулами важно для понимания воздействия казеиновых мицелл на органолептические и текстурные свойства молока, и молочных продуктов [267]. Как упоминалось в предыдущем разделе, казеин составляет 80% общего молочного белка, в то время, как остальная часть молочного белка — это сывороточные белки (20%). В настоящее время наблюдается растущий интерес к использованию сывороточного белка в качестве эмульгатора и пенообразователя в различных пищевых продуктах в связи с его универсальными функциональными свойствами, а также высокой питательной ценностью [247]. 24 Кроме того, сывороточный протеин обеспечивает широкий спектр биологических функций, таких как антимикробную активность, модуляцию иммунной системы составляющими и транспортировки сывороточного белка витаминов являются [317]. Основными -лактоглобулин, α- лактальбумин, иммуноглобулин и альбумин. Среди составляющих сывороточных белков, β-лактоглобулин и α-лактальбумин чувствительны к температуре, отвечая за желирующие и поверхностно-активные свойства сывороточных белковых ингредиентов [243]. ß-лактоглобулин составляет 50% от общего количества сывороточных белков и приблизительно 12% от общего молочного белка. ß-лактоглобулин глобулрный белок с двумя внутримолекулярными дисульфидными связями и одного моля цистеина на мономер (Рисунок 1.1). При нагревании βлактоглобулин имеет тенденцию к денатурации, теряя свою вторичную структуру и, как следствие, может агрегировать с образованием полимерной сети [257]. α-лактальбумин является второй основной фракцией сывороточного белка. Он состоит из 123 аминокислотных остатков [257]. Глобулярная структура αлактальбумина стабилизирована четырьмя дисульфидными связями в диапазоне рН от 5,4 до 9,0 [317]. Рисунок 1.1 – Третичная структура β-лактоглобулина [345] Cывороточный альбумин присутствует в молоке в результате пассивной утечки из потока крови. Этот глобулярный белок содержит три области, стабилизированные семнадцатью дисульфидными связями c молекулярной 25 массой 66,5 кДа и состоящий из 583 аминокислотных остатков [317]. Содержание иммуноглобулинов варьирутся от 1,9 до 3,3% от общего объема белка в молоке. Основные классы иммуноглобулинов, содержащихся в молоке и классифицирующихся как гликопротеины, - IgM, IgA и IgG. Основной функцией иммуноглобулинов является обеспечение иммунитета [267]. В решении проблемы рационального питания одним из важнейших направлений является повышение биологической ценности молочных продуктов. Информация, представленная далее в работе, охватывает область интересов по применению молочных белков в пищевой промышленности. 1.3 Создание функциональных пищевых продуктов как основа решения проблемы несбалансированности пищевого рациона современного человека За последние несколько лет в мире четко обозначилась тенденция роста популярности здорового питания. Потребитель все чаще останавливает свой выбор на продукции, основными характеристиками которой являются не только красивый внешний вид и приятный вкус, но и качество, натуральность, полезность. А ведь еще совсем недавно многие из нас не так тщательно изучали этикетку, не было столь живого интереса к составу продукта, наличию полезных микроорганизмов и функциональных добавок [202, 203, 204, 194]. Наиболее широкое смысловое значение в новых технологиях производства продуктов питания имеет термин «обогащение» (enrichment). Под ним подразумевается добавление к продуктам питания любых эссенциальных нутриентов: витаминов, макро- и микроэлементов, пищевых волокон, полиненасыщенных жирных кислот, фосфолипидов и других биологически активных веществ природного происхождения, - безотносительно к их количеству, набору и цели такого вмешательства. Другой, близкий к нему термин «нутрификация» (nutrification) подчеркивает цель такого добавления: для увеличения пищевой ценности продукта питания. Из-за снижения энерготрат и уменьшения общего количества потребляемой пищи населением возникла 26 необходимость перейти дополнительному от старого обогащению принципа продуктов восполнения недостающими потерь к эссенциальными веществами до уровня, превышающего естественный в данном продукте. Для обозначения этого «фортификация», процесса или за рубежом принято использовать «усиление» (fortification). Рассмотренные термин термины относятся к введению эссенциальных пищевых веществ в состав обогащаемого продукта питания. В отличие от них термин «саплементация» (supplementation), также широко используемый в зарубежной литературе, означает дополнительный прием микронутриентов в форме фармацевтических препаратов (таблетки, капсулы, сиропы и т.д.) для восполнения их недостаточного поступления с пищей или достижения дополнительного положительного эффекта [115, 136, 41, 44]. Фортификация пищевых продуктов было использовано в течение последних десяти лет для решения проблемы восполнения рациона человека питательными веществами (микроэлементами – йод и железо, витаминами А и D). Фортификация также рассматривается в качестве устойчивого и эффективного подхода к улучшению здоровья населения, обеспечивая необходимыми питательными веществами организм человека без преобразования пищевых привычек и привычек, реализуемых при покупке пищевых продуктов [240, 188, 198]. Функциональные пищевые продукты – это продукты, которые выходят за рамки простого питания и имеют конкретное целенаправленное действие. В течение последнего времени, были реализованы различные стратегии в разработке функциональных продуктов, таких как с дополнительным источником пробиотиков, пребиотиков, синбиотиков (смеси пробиотиков и пребиотиков) и ингредиентов, которые очень специфичны и имеют очень целенаправленное действие, например, сопряженной линолевой кислоты или полиненасыщенных жирных кислот [272]. Современный продукт – это продукт, содержащий натуральные компоненты, и с высокими органолептическими показателями. Новые технологии включают в себя грамотный подбор ингредиентного состава продукта и 27 разработку рациональной технологической схемы его произвлдства. Современные технологии производства пищевой продукции предусматривают использование различных пищевых добавок, улучшающих органолептические, структурномеханические и физико-химические показатели готовых продуктов. Помимо структурирующих функций некоторые добавки выполняют и функцию обогащения продуктов питания витаминами, макро- и микроэлементами, пищевыми волокнами и белками [139, 140]. Далее рассмотрены основные ингредиенты, используемые для фортификации, а также для выполнения структурирующих функций в пищевых продуктах. 1.4 Функциональные пищевые ингредиенты нового поколения 1.4.1 Характеристика источников белков и их функциональных свойств В последние годы в пищевом рационе человека отчетливо проявились дефицит животных белков и избыточное потребление животного жира. Данная проблема может быть частично решена за счет снижения на 25–50 % калорийности молочных продуктов путем исключения из их состава молочного жира. При этом все остальные компоненты низкокалорийных молочных продуктов (белок, витамины, минеральные вещества и микроэлементы) должны быть сохранены. Страны Евросоюза, США, Австралия, Новая Зеландия давно перешли на преимущественное производство низкокалорийных молочных продуктов, доля которых превышает 90% общего ассортимента. Кроме этого, в последнее время особое внимание уделяется белковым препаратам. Это связано с нехваткой пищевого белка, приводящей к возникновению дистрофии, нарушению функций кишечника, распаду белковых тканей и др. Эта тенденция, по прогнозам Института питания РАМН, вероятно, сохранится. Один из способов устранения дефицита белка в питании населения – использование сывороточных белков в часто потребляемых продуктах, например, молочных продуктах и напитках [158, 318]. 28 Для сохранения высокого качества и конкурентоспособности молочной продукции при снижении ее себестоимости необходимо использовать только натуральные молочные компоненты, а не столь распространенные в последнее время растительные жиры и белки. Деминерализованная молочная сыворотка, а также полученные из нее составные части молока (концентраты и изоляты сывороточных белков, микропартикулированный сывороточный белок, молочный и сывороточный пермеат), обладая уникальными составом и физико-химическими свойствами, представляют собой качественно новые ингредиенты, использование которых при производстве молока и молочных продуктов повышает их пищевую и биологическую ценность. Все это позволяет по-новому взглянуть на технологии получения молочных продуктов, увеличить степень использования сухих веществ молока, практически сделать замкнутым производственный цикл, а также решить вопрос экологичности, исключив сброс молочной сыворотки в окружающую среду [78]. Сывороточные белки (альбумины и глобулины) содержат оптимальный набор жизненно необходимых аминокислот и с точки зрения физиологии питания приближаются к аминокислотной шкале «идеального белка», в котором соотношение аминокислот соответствует потребностям организма, а по содержанию незаменимых аминокислот и аминокислот с разветвленной цепью (валина, лейцина и изолейцина) превосходит все остальные белки животного и растительного происхождения [378, 401]. Сывороточные белки стимулируют иммунную систему, повышают уровень инсулиноподобного фактора роста, понижают содержание холестерина сильнее, чем казеин и соевый белок. Кроме того, сывороточные белки имеют низкий гликемический показатель, что позволяет оптимизировать выделение инсулина, регулируя уровень глюкозы в крови и тем самым предотвращая возникновение диабета второго типа. Использование сывороточных белков при обогащении молочных продуктов является физиологически обоснованным и приоритетным направлением. Наряду с увеличением количества белковых веществ в обогащенных сывороточным белком продуктах, одним из перспективных способов 29 использования сывороточных белков является их функция имитаторов жира, что приводит к снижению процентного содержания жира в молочно-белковых продуктах без ухудшения их органолептических свойств. Производство таких продуктов основано на тепловой денатурации белков молочной сыворотки или других протеинов, равных или превосходящих их по пищевой ценности, в условиях сильного механического сдвигового воздействия (гомогенизации). В настоящее время глубокая переработка белковых компонентов молочной сыворотки позволяет получить: Изолят сывороточного белка, полученный путем микро- ультрафильтрации сыворотки и с массовой долей белка более 90%, практически не содержащий жира, холестерина и углеводов (лактоза). Изолят сывороточного протеина очень быстро усваивается организмом, и содержит высокую концентрацию аминокислот с разветвленными боковыми цепочками, которые преобладают в метаболизме мышечной ткани [371]. Они используются организмом в качестве источника энергии для работы мышц и строительного материала для построения мышечных волокон [373]. При изготовлении изолята сывороточного протеина, молочную сыворотку обезвоживают, а также удаляются такие компоненты как лактоза, животный жир и вредный холестерин, составляющие большую часть массы исходного молочного продукта. Широкое применение получили два метода фильтрации. Первый метод основан на ионном обмене. Суть его состоит в том, чтобы изменить свойства протеина путем воздействия высоких температур. Второй способ носит название микрофильтрации. Он базируется на других, более щадящих технологиях очистки. Использование обоих методов значительно повышает протеиновый индекс безбелковых продуктов. Благодаря современным методам фильтрации, изолят сывороточного протеина, как правило, менее аллергенный, чем концентраты, сухое молоко или другие молочные продукты. Концентрат сывороточного протеина является самой выгодной и наиболее распространенной формой сывороточного белка. Концентрат сывороточного протеина считается самой популярной спортивной добавкой, при 30 похудении и для поддержания хорошей физической формы. Концентрат сывороточного протеина, как правило, содержит некоторое количество жиров, холестерина и углеводов (лактозы) – 20% массы продукта и выше. Для получения концентрата молочного белка, цельное молоко сначала разделяют на сливки и обезжиренное молоко. Обезжиренное молоко после этого фракционируют с использованием ультрафильтрации, чтобы создать обезжиренный концентрат, в котором понижается уровень лактозы. Этот процесс разделяет молочные компоненты в зависимости от их молекулярного размера. Молоко пропускают через мембраны, через которые отфильтровываются лактоза, минеральные вещества и вода. Казеин и сывороточные белки, однако, не проходят через мембрану, в связи с большим размером их молекул. Оставшуюся смесь высушивают методом распылительной сушки, после чего образуется порошок. Концентрат сывороточного протеина используют в диетологических напитках, диетических продуктах, в продуктах возрастной гигиены, детского питания, протеиновых батончиках, йогуртах, перекомбинированных сырах, замороженных десертах, хлебобулочных и кондитерских изделиях [371, 372, 373, 155]. Гидролизат сывороточного протеина - это частично разрушенный с помощью кислоты или ферментов протеин, который представляет из себя фрагменты из 2-3 аминокислот связанных вместе (ди- и трипептиды). Фактически, такой же процесс разрушения протекает в пищеварительном тракте человека, поэтому гидролизат протеина практически не требует времени на переваривание и начинает усваиваться сразу после поступления [263]. Данный вид протеина имеет высокую степень очистки, поэтому практически не содержит жира и углеводов, а также обладает наилучшей переносимостью. Гидролизат протеина в связи со сложной технологией производства имеет более высокую стоимость (в 3 раза дороже, чем концентрат). Отличительная особенность гидролизата - горьковатый привкус. Гидролизат протеина действительно имеет больше превосходств, чем изолят и концентрат, однако степень его превосходства не превышает 10-15%. В доказательство этому можно рассмотреть графики исследования Orla Power, на которых видно, что скорость всасывания, уровень 31 аминокислот в крови, секреция инсулина и концентрация глюкозы отличаются очень незначительно. К тому же, в настоящее время нет экспериментальных данных, которые подтвердили бы большую эффективность гидролизата при наборе мышечной массы [236, 99, 96, 97, 119]. Казеин— сложный белок, образующийся при створаживании молока. Свёртывание казеина в молоке происходит под действием протеолитических ферментов сычужного сока (сыр), кислот, вырабатываемых молочнокислыми бактериями (творог), либо при прямом добавлении кислот (технический казеин). Казеин является одним из основных белков молока, сыров, творога и других молочных продуктов наряду с сывороточными белками (альбумины и др.). Казеин содержит все незаменимые аминокислоты, и поэтому является важным пищевым белком. Высушенный казеин представляет собой белый порошок без вкуса и запаха. В пищеварительном тракте человека под действием ферментов желудка (реннин и др.) казеиноген молока превращается в казеин (ферментативное створаживание молока). При этом казеин сгустками вместе с жиром молока выпадает в осадок. Такой осадок дольше задерживается в желудке, усваивается медленно, расщепляясь пепсином. Молоко и молочные продукты имеют высокую питательную ценность в значительной мере благодаря казеину. Казеин — богатый источник доступного кальция и фосфора. Препараты казеина широко применяются в медицине, особенно при парентеральном питании. Из-за сбалансированности аминокислотного состава и лёгкой усваиваяемости выделенный из молока казеин часто выступает основой питания атлетов, однако из-за довольно медленного расщепления в желудке его приём целесообразен в длительные периоды покоя между тренировками, например, на ночь [163, 164, 173]. За последние годы резко увеличилось использование обезжиренного молока и пахты на выработку продуктов питания и заменителей цельного молока. Этому способствовали строительство промышленных предприятий по сушке обезжиренного молока и выработке заменителей цельного молока, производству казеина и казеинатов, увеличение выпуска молочной продукции с 32 пониженным содержанием жира и нежирной, а также использование обезжиренного молока и продуктов из него при выработке других продуктов питания. За последние годы значительно возросло использование обезжиренного молока и пахты на нормализацию цельного молока и молочных продуктов. Обезжиренное молоко и пахту широко используют в хлебопечении. Опыт показывает, что наиболее рациональным методом использования обезжиренного молока и пахты в хлебопекарной и кондитерской промышленности является применение этих продуктов в сухом порошкообразном виде. Имеется 15 сортов хлебобулочных изделий, в рецептуру которых входит сухое обезжиренное молоко. Обезжиренное молоко также используют при производстве колбасных изделий, маргарина, регенерированных (восстановленных) молочных продуктов и др. [156, 75]. Обезжиренное молоко — источник высокоценного белка. При полном и рациональном использовании обезжиренного молока в пищевых целях можно значительно повысить уровень потребления цельного продукта — молочного белка. В обезжиренных молочных продуктах содержится больше белка и почти нет жира. Это представляет значительную ценность, так как в большинстве продуктов поступление животного белка сопровождается большим количеством жира. Обезжиренное молоко содержит белки высокой биологической ценности, способные при их расщеплении всасываться непосредственно из кишечника в кровь. В обезжиренном молоке содержится больше холина, по сравнению с цельным, важного липотропного антисклеротического вещества. Обезжиренное молоко характеризуется достаточно высоким содержанием сухих веществ, что позволяет получать из него ценные в биологическом отношении молочные продукты. Обезжиренное молоко и молочные продукты, полученные на его основе, являются важными продуктами питания людей всех возрастных групп. Особенно они рекомендуются для питания людей пожилого возраста и людей всех возрастов с избыточной массой тела. Обезжиренное молоко также 33 рекомендуется для широкого использования в питании людей, ведущих малоподвижный образ жизни. Анализ существующих технологий применения белков в технологии продуктов питания в контексте эффективности их применения представлен далее в данном разделе. 1.4.2 Анализ применения белковых компонентов в концепции создания функциональных пищевых продуктов Сывороточные белковые концентраты и изоляты имеют широкий спектр функциональных свойств, связанных с обеспечением необходимых параметров связывания пеностабилизирующих воды свойств, в системах, стабилизации пенообразующих эмульсий и и суспензий, гелеобразования, загущения и корректировки цвета («браунинг») (Таблица 1.1): Таблица 1.1 – Функциональные возможности и области применения сывороточных белковых продуктов [246, 242] Функциональная возможности Пищевые системы Связывание воды / гидратация Колбасные изделия, напитки, хлеб, пироги, колбасы Гелеобразование / Загущение Заправки для салатов, концентраты супов, сыры, хлебобулочные изделия, соусы, мясные и молочные продукты Эмульгирование Пенообразующие свойства Браунинг / Вкус / аромат Колбасы, супы, кондитерские изделия, заправки для салатов, детское питание Взбитые начинки, кондитерские изделия, десерты Кондитерские изделия, мясные продукты, соусы, хлебобулочные изделия, суповые концентраты, молочные продукты Преимуществами применения сывороточных белковых продуктов в технологических решениях производства пищевой продукции, адаптированной к условиям отечественного производства, являются: 1. В обезжиренных продуктах или продуктах с низким содержанием жира (салатные заправки, мясные и молочные продукты, кондитерские и хлебобулочные изделия): 34 Эффективная дисперсия жира, высокие эмульгирующие и гидратирующие свойства, позволяющие создать рецептуры с низким содержанием жира и сохранением текстуры и выхода конечного продукта; Стабилизация эмульсий, позволяющая создать конечные продукты с ненормативным сроком хранения и в кислых системах; Увеличение непрозрачности конечного продукта в обезжиренных продуктах, сохранение визуальной привлекательности и сливочной текстуры; Молочный вкус и аромат, сочетающийся с другими вкусами и ароматами, присутствующими в пищевой системе [247, 255]. 2. В кондитерских и хлебобулочных изделиях: Улучшение цвета изделий за счет реакции меланоидинообразования; Улучшение текстуры продукта, в частности, его хрустящих свойств Увеличение сроков хранения изделий за счет их медленного черствения; Частичная или полная замена яичного желтка, являющегося аллергенным и дорогостоящим продуктом [278, 374]. Сывороточные белки содержат полный спектр незаменимых аминокислот, включая аминокислоты с разветвленной цепью (BCAA, лейцин, изолейцин и валин), обладающие специфическими биологическими функциями [232]. Как правило, ВСАА необходимы для роста и восстановления тканей, когда как в частности лейцин играет ключевую роль в синтезе белка в клетке. Серосодержащие аминокислоты, цистеин и метионин, способствуют повышению иммунной функции [320]. Кроме этого, сывороточные белковые изоляты и концентраты широко используется в качестве замены сухого молока, а также в йогуртах, диетическом и детском питании и пищевых в широком диапазоне рН. Сывороточные белковые концентраты, является отличным альтернативным ингредиентом в качестве экономичного заменителя яичного белка во взбитых продуктах, таких как безе, мороженого и различных наполнителей. Сывороточные белковые изоляты и 35 концентраты также могут использоваться в целях увеличения содержания белка в специальном питании для спортсменов, пожилых людей и детей. Содержание кальция в сыворотке должно быть принято во внимание при расчете пищевой ценности новых продуктов, т.к. эти ингредиенты ценны в обогащении кальцием продуктов для детей, беременных женщин и пожилых потребителей [321]. Казеинаты используются в пищевых композициях для моделирования и улучшения физико-химических свойств конечного продукта, а также для повышения уровня белка [335]. Казеинаты обладают высокой влагопоглощающей способностью, модификации что и / наиболее или ценится улучшение в пищевой текстуры промышленности молочных систем, для теста, хлебобулочных изделий, сырных продуктов и супов. Кроме этого, казеинаты широко используются во взбитых и эмульсионных изделиях, что обусловлено их способностью образовывать пленки [297]. Обезжиренное молоко используется для приготовления нежирного и нежирного витаминизированного молока, диетических кисломолочных напитков, кумыса и др. В настоящее время все большее значение приобретают сгущение и сушка обезжиренного молока, пахты и сыворотки. Консервы из вторичных продуктов переработки молока широко применяются различных молочных продуктов, таких как при производстве плавленые сыры, мороженое, кисломолочные и мясные продукты, хлебобулочные и кондитерские изделия [154]. Сухое обезжиренное молоко может быть успешно использовано: В кондитерских и хлебобулочных изделиях: начинки, кремы, выпечка и т.п. В бакалейном производстве: сухие пищевые концентраты (соусы, супы, каши, картофельное пюре и т.п.), кофе/какао содержащие смеси выпечка и т.п. 36 В молочном производстве: напитки, коктейли, десерты и т.п. и др. Белковые заменители жиров идея не новая, но до сегодняшнего дня реализовать ее технологически удавалось, только в йогуртах и подобного рода продуктах. В остальных продуктах питания, таких как кремовые пирожные или сыры, успеха добиться не удавалось из-за сложностей с имитацией текстуры и вкуса жиров [98]. Исследования химического состава белков, их реакции на нагрев и другие производственные процессы при создании продуктов питания стали основой для модификации белков, и, таким образом, использованием их как эффективных заменителей жира. Это в дальнейшем может дать начало новой эре в развитии пищевой промышленности, предоставить возможность выпуска широкой линейки обезжиренных продуктов, тем самым помогая в борьбе с ожирением [100]. В настоящее время существуют белковые имитаторы жира, такие как Simplesse®-100, NandiProteins, различые ингредиенты фирмы «Arla Ingredients» и др., полученные на основе концентрата денатурированных сывороточных белков. Данные белковые имитаторы жира не выдерживает нагревания свыше 100 °С и не могут быть использованы при ультратемпературной обработке. Исследование, опубликованное ранее в этом году, выявило, что микрочастицы сывороточного протеина могут помочь сократить количество калорий в пищевых продуктах путем замены крахмала и жира в соусах и заправках с пониженной калорийностью. Ученые из Массачусетского университета, работавшие совместно с компанией «ConAgra foods», сообщили, что эти частицы повысили легкость и вязкость продуктов, тем самым имитируя некоторые желаемые характеристики жировых капель. Следует отметить, что особенно выдающиеся результаты достигнуты при замене желтков яиц, которые используются практически во всех 37 хлебобулочных и кремовых изделиях. Подобного рода замена не только сокращает количество жира, но и значительно снижает стоимость продукции. Американская фирма Avonmore Cheese Inc. вырабатывает сыр Моцарелла с 1/3 жира и 1/3 калорийности, по сравнению с традиционными сырами этого вида. Для того чтобы сохранить типичные для сыра органолептические показатели, низкокалорийный сыр Моцарелла вырабатывают с добавкой смеси Simplesse, состоящей из молочных и яичных белков, растительной камеди, лецитина, сахаров и пищевых кислот. Все изложенное позволило исследователям обосновать постановку работы по использованию КДСБ при производстве белково-жировых продуктов отечественного ассортимента — мягкие сыры и творог. Несмотря на вышеперечисленное, ассортимент продуктов на молочной основе с пониженным содержанием жира и дополнительно обогащенных источником полноценного белка остается скуден на отечественном рынке. Таким образом, следует обратить особое внимание на включение белковых компонентов (сывороточных белковых изолятов и концентратов и казеинатов) в функциональные пищевые формулировки для обеспечения надлежащей текстуры и согласно концепции о здоровом питании. 1.4.3 Эффективность использования пищевых волокон для создания функциональных продуктов Термин «пищевые перевариваемые волокна» пищеварительными характеризует ферментами компоненты организма пищи, не человека, но перерабатываемые полезной микрофлорой кишечника. В некоторых источниках понятие пищевых волокон определяется как сумма полисахаридов и лигнина, которые не перевариваются эндогенными секретами желудочно-кишечного тракта человека [390]. По мнению многих специалистов данное определение является наиболее верным и включает полисахариды, которые в наши дни широко используются в различных промышленных областях, где они выполнят важные функции загущения и гелеобразования водных растворов, стабилизации пен, 38 эмульсий и суспензий, замедления и полного предотвращения кристаллизации льда и сахара, регулирования аромата и т. д. Ниже представлены коммерчески важные полисахариды и источники их получения [351, 342, 108]: Ботанические: - экссудаты растительных камедей (гуммиарабик, камедь карайи, камедь гхатти, трагакант); - растения (крахмал, пектин, целлюлоза); - семена (гуаровая камедь, камедь рожкового дерева, тамариндовая камедь); - клубни (конжаковый маннан). Из водорослей: - красные морские водоросли (агар, каррагинан); - бурые морские водоросли (альгинат); Микробные (ксантан, курдлан, геллан, декстран); В последние годы в пищевой промышленности эти ингредиенты становятся более популярными. Несмотря на то, что их концентрации составляют обычно не более 1 %, они оказывают сильное влияние на текстурные и органолептические свойства пищевых продуктов [208, 250, 352]. Классификация пищевых волокон также представлена ниже: По химическому строению: 1. Полисахариды: целлюлоза и её дериваты, гемицеллюлоза, пектины, камеди, слизи, гуар и др. 2. Неуглеводные пищевые волокна — лигнин. По сырьевым источникам 1. Традиционные: пищевые волокна злаковых, бобовых растений, овощей, корнеплодов, фруктов, ягод, цитрусовых, орехов, грибов, водорослей; 2. Нетрадиционные: пищевые волокна лиственной и хвойной древесины, стеблей злаков, тростника, трав. По методам выделения из сырья 39 1. Неочищенные пищевые волокна 2. Пищевые волокна, очищенные в нейтральной среде 3. Пищевые волокна, очищенные в кислой среде 4. Пищевые волокна, очищенные в нейтральной и кислой средах 5. Пищевые волокна, очищенные ферментами По водорастворимости 1. Водорастворимые: пектин, камеди, слизи, некоторые дериваты целлюлозы 2. Водонерастворимые: целлюлоза, лигнин По степени микробной ферментации в толстой кишке 1. Почти или полностью ферментируемые: пектин, камеди, слизи, гемицеллюлозы 2. Частично ферментируемые: целлюлоза, гемицеллюлоза 3. Неферментируемые: лигнин Изменения в современном образе жизни, все большее осознание взаимосвязи между рационом питания и здоровьем, а также новые технологии привели к возрастанию спроса на готовые блюда, новинки пищевых продуктов и совершенствованию продуктов с высоким содержанием пищевых волокон и низким содержанием жиров. Сегодня мировой рынок полисахаридов оценивается примерно в 4,4 млрд. долларов в год, а общий объем составляет около 260 тыс. тонн (Рис. 1.2) [350]. 40 Рисунок 1.2 – Долевое распределение пищевых гидроколлоидов на мировом рынке: а – стоимость; б – объемы поставок Существуют отдельные пищевые волокна, имеющие длинную историю использования в пищу в разных странах, но которые в США и Европе могут быть представлены только как пищевые добавки. Примером является конжаковый манан, употребляемый сотни леи в Японии для производства лапши и рассматриваемый как пищевой продукт. Будучи растворенным в воде, он обладает приблизительно такими же свойствами, что и камедь рожкового дерева, но образует растворы более высокой вязкости, а также вступает в более сильное взаимодействие с каппа-каррагинаном и ксантаном. Хотя исторически гидроколлоиды использовались для регулирования реологических свойств и текстуры пищевых продуктов, в последнее время внимание потребителей также сосредоточено на их пользе для здоровья. Многие гидроколлоиды (например, камедь рожкового дерева, конжаковый маннан, гуммиарабик, ксанатан, пектин) способствуют понижению уровня холестерина в крови. Другие (например, инулин, гуммиарабик) обладают пребиотическими эффектами. Они устойчивы к действию пищеварительных ферментов и не перевариваются в желудке и тонком кишечнике. Они ферментируются в толстом кишечнике, образуя короткоцепочечные жирные кислоты и тем самым стимулирую рост полезных бактерий, особенно, бифидобактерий, а также снижают развитие вредных микроорганизмов, таких как, например, клостридии. Альгинаты и пектины – эффективные блокаторы и 41 декорпоранты радионуклидов, тяжелых металлов. Их активно используют как фармакологическое и профилактичесое средство при заболеваниях ЖКТ, нарушениях липидного обмена и т. д. Таким образом, рынок гидроколлоидов сейчас находится на подъеме и имеет большие перспективы на будущее [376, 178,179, 89, 1] Традиционно индустрия России всегда была ориентирована, в первую очередь, на использование отечественного сырья. В связи с этим в группе загустителей и стабилизаторов такие пищевые добавки, как камеди, являются относительно новыми. В то же время эти вещества издавна используются во всех промышленно развитых странах практически в равных долях как для производства продуктов питания, так и в других отраслях. Аравийская камедь (гуммиарабик), например, еще в период правления фараонов находила широкое применение в производстве чернил, акварельных красок. Само название «аравийская камедь» вошло в обращение из того факта, что она поставлялась в Европу из портов Аравии. И до сих пор доминирующим производителем гуммиарабика является Судан (80% от объема мирового производства) [4]. Камеди получили свое название от греческого слова «камедон», которым обозначали густой быстро застывающий сок растений. Синонимом камеди является слово «гумми». «Гумми» в ботанике называют клейкое вещество растительного происхождения, выделяемого корой некоторых деревьев и кустарников при их повреждении. Несмотря на то, что камеди по своему строению относятся к одной группе химических соединений, веществам полисахаридной природы, свойства камедей, полученных из различного сырья, разительно отличаются. Например, аравийская камедь дает при растворении в воде прозрачные растворы, а трагакант, медленно набирая воду, образует слизистую массу. Кроме того, для проявления свойств загустителя и стабилизатора для различных видов камедей требуются различные условия. Камедь гуара или просто гуаран получают помолом семян растения Guamopsis tetragonolobus L. Камедь гуара представляет собой полисахарид из группы галактоманнанов, в котором от основной цепи, состоящий из звеньев 42 маннозы, отходят боковые звенья галактозы. Причем, одно звено галактозы приходится на два звена маннозы. Вязкость 1%-ного раствора гуара (в дистиллированной воде) может достигать 6000 мПас. Гуар хорошо совместим с большинством компонентов пищи и обеспечивает целевому продукту слизистую структуру. Способность развивать вязкость в холодной воде и самая низкая стоимость, по сравнению с другими камедями, обеспечили гуарану наибольшую популярность. Вместе с тем возможности эффективного применения гуарана как индивидуального загустителя ограничены в связи с его высокой чувствительностью к высоким температурам и кислотности среды. Нагрев системы, содержащей в качестве загустителя только гуаран, в течение некоторого времени при температуре 100 0С приводит к необратимой потере ее вязкости. Очевидно поэтому гуаран классифицируется только как загуститель. По кислотности оптимальным для систем, содержащих исключительно гуаран, является значение рН, равное 4. Известен, однако, прием который позволяет нивелировать перечисленные недостатки. Это использование гуарана в комбинации с другими камедями, как правило, с камедью ксантана, с которой он дает синергетический эффект. Наибольшее применение гуаран нашел в производстве кетчупов и майонезов низкой жирности [277, 275]. Самой близкой к гуарану по строению является камедь рожкового дерева, имеющая еще одно название – каробан. В настоящее время оно чаще употребляется среди производителей пищевых добавок, очевидно как более короткое. Вошло это название в обиход еще в те времена, когда совершенно одинаковые по своим размерам и равные по массе двум десятым грамма семена рожкового дерева, называемые «карат», использовали для оценки алмазов и других драгоценных камней. Каробан, как и гуар, получают простым помолом эндосперма семян, не подвергая абсолютно никакой модификации. Только в отличие от гуара, более жесткую оболочку семян рожкового дерева размягчают серной кислотой. Каробан – это тоже полисахарид-галактоманнан, однако звено галактозы в нем приходится на четыре звена манноз. Но уже это, на первый взгляд, незначительное отличие, делает его очень специфичным загустителем и стабилизатором. Каробан 43 растворим в горячей воде, и наибольшей вязкости такой раствор достигает при температурах более 80 0 С. Пищевым системам он придает кремообразную структуру. Однако, как и гуар, каробан очень чувствителен к кислотностям среды. Также как и гуар, при использовании в комбинации с другими камедями, в частности, с ксантаном, а также с каррагинаном, каробан дает синергетический эффект [173, 249, 365]. Более подробное описание областей использования камеди рожкового дерева приведено в Табл. 1.2 [218, 251]. Гуммиарабик, или камедь Acacia – это смола акации, используемая в торговле с древних времен. Она применялась египтянами для бальзамирования мумий, а также при приготовлении красок для иероглифических надписей. Традиционно камедь получали, в основном, из вида Acacia Senegal. Коммерческие образцы обычно содержат смолу акации, отличной от вида Acacia Senegal, а именно Acacia seyal. В Судане смолу, полученную из Acacia Senegal и Acacia seyal, называют «hashab» и «talha» соответственно. Первая является бледной или оранжево-коричневой твердой массой, которая раскалывается с блестящим изломом, а вторая – более темного цвета, более хрупкая, и ее редко можно обнаружить в форме кусочков среди товаров, предназначенных на экспорт. «Нashab», несомненно, намного лучше по качеству, но в последнее время все большую популярность, благодаря своей дешевизне, приобретает «talha». Вязкость растворов гуммиарабика зависит от вида образца, его концентрации в растворе, температуры, вида и концентрации соли. Вследствие полиэлектролитной природы гуммиарабика зависимость вязкости от рН носит экстремальный характер, причем, максимальная вязкость наблюдается в широком диапазоне рН 4-10. Обычно растворы гуммирарабика имеюи слабокислый рН 4,55,5, где вязкость максимальна [339]. Таблица 1.2 – Функциональные свойства камеди рожкового дерева [339] Функция Область использования Адгезив Связующий агент Наполнитель Гляссе, соки Корма для домашних животных Диетические напитки Уровень используемой концентрации, % 0,2…0,5 0,2…0,5 0,2…1,0 44 Ингибитор кристаллизации Мороженое, замороженные пищевые продукты Фруктовые и другие напитки Продукты на основе злаков, хлеб Взбитые покрытия, мороженое Пудинги, десерты, кондитерские изделия Замутнитель Пищевое волокно Стабилизатор пены Гелеобразователь Наполнитель форм для Желейные конфеты, жевательная резинка отливки Стабилизатор коллоидных Эмульсии вкусоароматических веществ систем Суспендирующий агент Шоколадное молоко Водопоглощающий агент Мясные консервы Мягкие сыры, замороженные пищевые Синергетик продукты Джемы, начинки для пирогов, соусы, Загуститель детское питания 0,1…0,5 ˂ 0,1 0,2…0,5 0,1…0,5 0,2…1,0 0,5…2,0 0,2…0,5 ˂ 0,1 0,2…0,5 0,2…0,5 0,2…0,5 Гуммиарабик – эффективный эмульгатор и стабилизатор прямых эмульсий. Предполагается, что адсорбируются и закрепляют молекулу гуммиарабика на поверхности капель ее гидрофобные полипептидные цепи, тогда как углеводные блоки молекулы препятствуют флокуляции и коалесценции капель за счет сил электростатического и стерического отталкиваний. Схематично это показано на Рис. 1.3. Поскольку в процесс образования эмульсии вовлечена только часть камеди, ее концентрация, необходимая для образования эмульсии, намного выше, чем в случае использования чистых белков. Например, для получения 20%-ной эмульсии апельсинового масла требуется концентрация гуммиарабика, соответствующая примерно 12%. Полученная при таких условиях эмульсия в течение долгого времени (нескольких месяцев) может стабильность без видимых признаков коалесценции [114]. сохранять свою 45 Рисунок 1.3 – Схематичное изображение стабилизации масляных капель с помощью молекул гуммиарабика Гуммиарабик применяют как эффективный стабилизатор пен при приготовлении концентратов ароматизаторов в производстве сухих напитков. Важнейшее направление использования – получение замутняющих агентов в напитках и сухих смесях для напитков. Гуммиарабик используют также для стабилизации искусственной фруктовой пульпы при получении имитированных фруктовых напитков. Пивная пена или «шапка» - одно из основных свойств пива, влияющих на его потребительский спрос. Карбоксилат-ионы гуммиарабика, взаимодействуя с заряженными аминогруппами белков пива, стабилизируют пену и влияют на ее адгезию к стенке стакана. Для достижения этого эффекта необходимо около 0,025% высококачественного гуммиарабика. Его добавляют в пиво после процесса ферментации до начала созревания. Раствор гуммиарабика можно использовать в качестве альтернативы каррагинанам для осветления дорогих сортов пива. Низкоконцетрированные растворы гуммиарабика (0,017%) используют в производстве красного вина для стабилизации цвета. Расход составляет 12,5 г гуммиарабика на 75 л вина. Гуммиарабик также нашел широкое применение как материал микрокапсулирования липофильных веществ, в том числе ароматизаторов, а именно, эфирных масел. При производстве кондитерских изделий гуммиарабик предовращает кристаллизацию сахара, создает защитнуюпленку при глазировании, улучшает текстуру, эмульгирует жир и способствует его равномерному распределению в продукте. При изготовлении 46 зефира камедь используют в качестве стабилизатора пены, тогда как в ирисной массе он выступает в роли эмульгатора присутствующих жиров. Гуммирабик широко используют в процессе дражирования – от покрытия орехов и изюма до дражирования сахаром, шоколадом, йогуртом и т. д. и нанесения заключительного покрытия на готовый продукт. Гуммиарабик применяют при изготовлении жевательных конфет и пастилок, чтобы предовратить кристаллизацию сахара, как связующий компонент индивидуально и в комбинации с другими загустителями типа крахмала, желатина, агара и пектина. При изготовлении жевательных конфет эта камедь выступает также как инкапсулянт ароматизаторов, осуществляя контроль за удерживанием и высвобождением ароматизаторов и улучшением текстуры. Гуммиарабик устойчив к действию ферментов желудочно-кишечного тракта человека. Он может служить источником пищевых волокон, удовлетворяя потребность человеческого организма на 85% [339]. Ксантановая камедь – внеклеточный полисахарид, продуцируемый микроорганизмами Xantomonas campestris. Ксантановая камедь растворима в холодной воде с образованием растворов, которые проявляют свойства высокопсевдопластической жидкости. Вязкость растворов остается стабильной в широком диапазоне значений рН и температур. Кроме того, этот полисахарид не подвержен ферментативной деградации. Ксантановая камедь вступает в синергическое межмолекулярное взаимодействие с галактоманнанами – гуаровой камедью и камедью рожкового дерева, а также с конжаковым маннаном. Результатом этого являются улучшенные показатели вязкости при взаимодействии с гуаровой камедью и низкими концентрациями камеди рожкового дерева. Взаимодействие с камедью рожкового дерева и конжаковым маннаном при более высоких концентрациях приводит к образованию мягких, эластичных и термообратимых гелей. Ксантан совместим со всеми компонентами пищевых систем, вплоть до неорганических солей и придает продуктам «сливочную» текстуру [331, 296, 324]. 47 В жидком тесте ксантан препятствует осаждению муки, улучшает газоудерживающую способность, повышает устойчивочть к действию ферментов, стабильность к замораживанию – оттаиванию и механическому воздействию. Кроме того, ксантановая камедь обеспечивает также однородность покрытия и его способность удерживаться на поверхности. Ксантановая камедь обеспечивает тесту для пирогов, тортов, бисквитов и хлеба однородность консистенции, пористость и стабильность эффекта при изменении рецептурного состава. Такие продукты имеют повышенную влажность, объем, упругость мякиша, меньше крошатся, а следовательно, лучше переносят условия транспортировки. Введение ксантана в начинки холодного и горячего приготовления для фруктовых пирогов и других видов выпечки улучшаю их текстуру и вкус. Дополнительными преимуществами введения ксантана в сливочные и фруктовые начинки являются увеличение срока хранения, стабильность к замораживанию – оттаиванию и регулирование синерезиса. Смеси из ксантановой камеди, каррагинана и галактоманнанов являются превосходными стабилизаторами ряда замороженных и охлажденных молочных продуктов, таких как мороженое, сметана, стерилизованные взбитые сливки и восстановленное молоко. Такие смеси обладают оптимальной вязкостью, улучшенной теплопроводностью, устойчивостью к перегреву и способностью регулировать процесс образования кристаллов льда. Идеальный размер частиц ксантановой камеди способствует быстрому образованию высоковязкого раствора в холодных и горячих пищевых системах и приводит к формированию великолепной текстуры и вкуса. Это также облегчает приготовление десертов, салатных заправок, соусов, супов, молочных коктейлей, приправ, подливок и напитков. Введение ксантана в состав сухих смесей для приготовления напитков улучшает «тело» и качество восстановленного напитка. Более того, камедь способствует суспендированию в напитках фруктовой мякоти, что улучшает их внешний вид и текстуру [51, 114, 332, 349, 380]. В течение многих столетий красные морские водоросли используются на Дальнем Востоке и в Европе в качестве пищевых продуктов. Различные виды 48 водорослей семейства Rhodophycae содержат естественные полисахариды, заполняющие свободные пространства в целлюлозной структуре растений. Это семейство полисахаридов включает каррагинаны, фурцелларан и агар. Каррагинан (иначе его называют «ирландский мох») имеет гетерогенную структуру. Существует несколько видов каррагинана, котрые в зависимости от химического строения отличается своими свойствами.-каррагинан хорошо растворим в воде, дает вязкие растворы, но геля не образует. -каррагинан растворим в горячей воде и образует эластичный гель, обладающий высокой устойчивостью к замораживанию-оттаиванию. Наконец, -каррагинан способен образовывать прочные, сильные гели, обладающие низкой устойчивостью к замораживанию-оттаиванию. Гели - и -карагинанов образуются при охлаждении и наличии солей. Соли снижают электростатическое отталкивание между цепями, тем самым, способствуя агрегации (Рис. 1.4) [331, 363, 369, 10]. а б Рисунок 1.4 – Гелеобразование – и -каррагинанов в присутствии катионов: а - твердый, хрупкий гель -каррагинана; б – эластичный гель -каррагинана Десертные гели на водной основе, а также глазури для тортов – типичные области применения каррагинана. Положительным отличием таких продуктов является ускоренное гелеобразование, стабильность геля при комнатной температуре. Аналогичные гели используются для приготовления заливного, мясных консервов, кормов для домашних животных и готовых мясных изделий, подлежащих нарезке ломтями. В последнем случае каррагинан вводится для сохранения влажности, объема, улучшения способности нарезаться на ломтики, вкусовых ощущений и сочности. 49 Пудинги на молочной основе были первым применением каррагинана, получаемого из водоросли Chondrus crispus, которая собиралась в Ирландии. Водоросль кипятили в молоке и экстрагированный при этом каррагинан образовывал при охлаждении гель. Эти свойства сейчас широко используются во всем мире в производстве быстрорастворимых продуктов и продуктов быстрого приготовления, таких как пироги, кремовые десерты и муссы. Во многих молочных системах для получения суспензии или сливочного геля -каррагина используется в сочетании с -каррагинаном. Чтобы понизить вязкость в ходе процесса и улучшить текстуру готового продукта, а именно, десертов, сделав их мягче, часто используют -каррагинан в комбинации с пониженным количеством крахмала. Текстуры могут быть различными: от твердого геля в карамели до мягких гелей в готовых к употреблению ванильных и сливочных десертах и густых кремах [26, 27, 18]. Каррагинан в крайне низкой концентрации используется для стабилизации и предотвращения отделения сыворотки в молочных коктейлях, шоколадном молоке, пастеризованных и стерилизованных сливках. В этом случае каррагинан взаимодействует с молочным белком и образует стабилизационную сетку, которая поддерживает во взвешенном состоянии частицы. Сетка препятствует межмолекулярному взаимодействию белковых молекул и агрегации во время хранения. Это позволяет избежать отделения сыворотки в текучих продуктах, а также снижает потерю массы в мороженном, происходящую за счет отделения влаги [29, 335, 369, 361, 385]. Фурцелларану – веществу, экстрагируемому из водорослей вида Furcellaria, известному также как «Датский агар», в соответствии с Европейским пищевым законодательством, был присвоен код Е408. Однако впоследствии с учетом структурного и функционального сходства каррагинана и фурцелларана, оба эти гидроколлоида были переклассифицированы и объединены под номером Е407. 50 Таблица 1.3 – Применение агара в различных регионах мира Применение Азия + + + + + + + + ++ + - Регионы США/Европа + + + + + + + + + + + + + Латинская Америка + + + + + + + + + + + ? Мороженое Молочный коктейль Щербет Ванильный пудинг Кексы, торты Начинки для пирогов Глазурь Меренги Печенье Конфеты (желе на агаре) Десерты из фруктового желе Джемы, желе Плавленый сыр Ферментированные молочные + ++ + продукты Осветление вина ? + + Мясные консервы ++ ++ ? Сладкий картофель ++ Желе из красной фасоли ++ Напитки из агарового желе ++ + +? Примечание: «++» - широко применяется; «+» - применяется; «-» - не применяется; «?» сведений нет; «+?» - предположительно применятся. Агар стал первым фитоколлоидом, который более трехсот лет назад начал использоваться в качестве пищевой добавки на Дальнем Востоке. На Востоке «натуральные агары» до сих пор используются в домашних условиях для приготовления национальных блюд, в то время как в Японии их заменили порошкообразные агары, получаемые промышленным способом и выпускаемые в таблетированном виде [46, 145]. Агар - это пищевая добавка, которая используется во всем в мире в качестве гелеобразователя, загустителя, стабилизатора, влагоудерживающего агента, осветлителя для соков и пленкообразователя [71]. Любопытно отметить, что области пищевого применения агар различны в зависимости от национальных особенностей. В Табл. 1.3 показано использование агара в разных странах мира [92, 150, 394]. Морские бурые водоросли, благодаря содержанию биологически активных веществ, обладают фармакологичесикми свойствами, что позволяет использовать их в производстве продуктов лечебнопрофилактического назначения [30, 31]. 51 Выбор природных гидроколлоидов в качестве основы эмульсионных препаратов объясняется их способностью образовывать устойчивые гели нежной консистенции, что является важной характеристикой этих препаратов. Альгинат натрия при растворении в воде снижает поверхностное натяжение на границе раздела фаз, что определяет возможность его применения в качестве эмульгатора в продуктах эмульсионного типа [171, 169]. Его применяют в качестве загустителя и стабилизатора при производстве мороженого, мармелада, паст, кремов, майонезов, соусов, кетчупов, при осветлениивин и соков [254, 327, 343]. Кроме того, альгинаты натрия обладают антимикробными и другими фармакологическими свойствами [253]. Клинические и биологические испытания показали, что альгинаты способны сорбировать тяжелые металлы и их радиоизотопы без нарушения без нарушения кальциевого обмена в организме человека. Клинические испытания альгината натрия показали значительный гастроэнтерологических терапевтический заболеваний. Такими эффект же при свойствами лечении обладают альгинатсодержащие продукты [362, 143]. Растительные полисахариды – пектин и пектиновые вещества (ПВ) – относятся к натуральным биологически активным пищевым добавкам, зарегистрированным в международной классификации под номером Е 440. Наиболее распространенным сырьем для производства пектина на сегодняшний день являются цитрусовые культуры (апельсины, лаймы, грейпфрукты, лимоны), яблоки, свекла, корзинки подсолнечника. Известно также новое пектинсодержащее сырье: лебеда, амарант, лопух, зеленые побеги винограда [102], плоды фейхоа и киви [129] хлопковая створка [108] и тыква [357, 358]. Основным компонентом пектина является галактуроновая кислота, несколько сотен таких субъединиц, связанных вместе, образуют одну длинную молекулярную цепь – полигалактуроновую кислоту. Определенная часть субъединиц галактуроновой кислоты метоксилирована, количество метоксильных групп определяет степень этерификации ПВ. Высокометоксилированный пектин 52 имеет значение степени этерификации (СЭ) > 50%, а низкометоксилированный пектин - СЭ ˂ 50% [399, 397, 142]. Растворимость пектина в значительной мере определяется степенью этерификации, т.е. величиной метоксильной составляющей. При повышении степени этерификации и уменьшении величины молекулы (уменьшении молекулярной массы) пектина его растворимость в воде увеличивается. Высокометоксилированные пектины низкометоксилированные. Полностью более растворимы, лишенные чем метоксильных пектины групп пектиновые кислоты не растворяются в воде даже при небольшой их молекулярной массе. Одним из наиболее важных свойств пектинов является их желирующая способность, которая обусловлена особым химическим строением молекулы пектинов, а также наличием сухих растворимых веществ, катионов двухвалентных металлов, значениям рН систем. Желирование – это процесс, при котором горячий пектинсодержащий раствор, включающий определенные соединения, при охлаждении образует плотное тело, имеющее собственную форму [222]. Механизм гелеобразования систем на основе пектина с добавлением ионов кальция (Са+2) показан на Рис. 1.5 [396]: Рисунок 1.5 – Механизм гелеобразования низкометоксилированного пектина Пектины используются различных отраслях пищевой промышленности: благодаря способности к гелеобразованию они придают продуктам необходимую структуру, служат загустителями и стабилизаторами. Одним из важнейших свойств пектинов является их физиологически функциональная активность. Пектины способствуют пищеварительному процессу, помогают организму человека противостоять многим заболеваниям, среди которых злокачественне новообразования, атеросклероз, диабет и др [11, 13]. 53 В медицинской практике пектиновые вещества используют в лечебнопрофилактических целях как сорбенты тяжелых металлов и радиактивных веществ. Наиболее эффективные области применения пектина и добавок на его основе в настоящее время: Использование пектина как структурообразователя в конфитюрах, джемах, начинках; применение пектина как стабилизатора для средне- и низкожирных майонезов и кетчупов, а также как частичную замену жира в продуктах с высоким содержанием жиров; создание структуры молочных иогуртов, молочных кремов и других пастообразных и взбитых молочных продуктов; обогащение пищевыми волокнами хлебобулочных изделий, быстрорастворимых супов, каш и других продуктов питания; выпуск пектинсодержащих лечебно-профилактических напитков. Мировое производство пектина составляет свыше 20 тыс. в год. Основные производители – фирмы промышленное Германии и Дании. В России и странах СНГ производство пектина отсутствует. Учитывая мировую тенденцию перехода к здоровому питанию и увеличение объемов использования пищевых волокон, можно ожидать, что потребность в пектине в России в ближайшее время возрастет [88, 89, 148]. Инулин - органическое вещество из группы полисахаридов, полимер Dфруктозы, имеет сладкий вкус. При гидролизе под действием кислот и фермента инулазы образует D-фруктозу и небольшое количество глюкозы. Подобно крахмалу, инулин служит запасным углеводом, встречается во многих растениях, главным образом семейства сложноцветных, а также колокольчиковых, лилейных, лобелиевых и фиалковых. В клубнях и корнях георгины, нарцисса, гиацинта, туберозы, цикория и (топинамбура) содержание инулина достигает 10—12%. земляной груши Инулин легко усваивается организмом человека, в связи с чем применяется в медицине как 54 заменитель крахмала и сахара при сахарном диабете, а также служит исходным материалом для промышленного получения фруктозы. Все большее признание у российского потребителя получают десертные соусы, пасты, творожные кремы, муссы, комбинации пудингов со взбитыми сливками, то есть продукты с эмульсионной и взбитой структурой. Разработка рецептур взбитых продуктов ведется в двух направлениях: выбор композиции пенообразующего агента и создание оптимальных условий пенообразования с целью придания продукту высоких сенсорных характеристик [121, 118]. Традиционно с целью уменьшения содержания свободной влаги и усиления связи между отдельными компонентами в рецептурах молокосодержащих компонентов вводят стабилизаторы – крахмалы и крахмалосодержащие ингредиенты. Применение тапиоковых крахмалов в рецептурах кремов, паст, йогуртов, продуктах сливочно-растительных сметанных, десертах и др. способствует получению плотной вязкой консистенции, устойчивой к синерезису [152]. Известно также, что весьма перспективно применение в качестве эмульгаторов водного экстракта из корней мыльнянки, а также бинарной системы гидроколлоидов - гуаровой камеди и камеди рожкового дерева в технологии низкокалорийных майонезов, сметан, десертных паст и кремов [162, 2]. При указанном выше многообразии пищевых волокон (ПВ), их свойств и функций чрезвычайно важным при создании продуктов питания с их добавками является выбор ПВ, обоснования их синергизма с другими ПВ и ингредиентами в пищевой композиции, а также рекомендуемой концентрации для обеспечения требуемых функциональных свойств продукта [77]. 1.5 Аспекты создания функциональных пищевых продуктов 1.5.1 Современные технологии производства продуктов на молочной основе Производство пищевых продуктов на молочной основе включает этапы гомогенизации, термообработки и упаковки. Термообработка представляет собой основную стадию производства продуктов на молочной основе для обеспечения их 55 безопасности. В частности, количество патогенных микроорганизмов и микроорганизмов порчи после тепловой обработки снижается до уровня, при котором они не представляют собой существенную угрозу для здоровья человека или уменьшения требуемого срока годности пищевых продуктов. К примерам термообработки, обычно используемым в пищевой промышленности, относятся пастеризация и стерилизация. Рис. 1.6 изображает блок-схему для изготовления пищевых продуктов на молочной основе. Жидкие ингредиенты Смешивание сухих и жидких ингредиентов Сухие ингредиенты Щадящая тепловая обработка Гомогенизация Тепловая обработка Упаковка Хранение и транспортировка Рисунок 1.6 - Общая схема производства пищевых продуктов на молочной основе Цель пастеризации - снижение количества жизнеспособных микроорганизмов, и, следовательно, полученный продукт может хранится ограниченное количество времени предъявляемыми к таким продуктам. в соответствии с требованиями, Существует два типа пастеризации, используемых в пищевой промышленности: при низкой температуре в течение долгого времени (63oC/30 мин) и при высокой температуре в течение короткого времени пастеризации (72oC/15 сек) [308]. 56 В отличие от пастеризации, стерилизация направлена на устранение всех форм микроорганизмов в целях создания коммерчески стерильный продукт. Данный вид температурной обработки может быть достигнут путем применения температуры в сочетании с давлением для достижения > 100 ° C, а также путем применения химических веществ, облучения и высокого давления. Для получения продуктов на молочной основе с длительным сроком хранения, методы стерилизации, как правило, сочетаются с асептической упаковкой. Так, температурно-временные режимы старилизации включают, например, 30 мин при 110 °С (стерилизация в контейнерах), 30 сек при 130 °С или 1 сек при 145 °С [311]. Последние два режима являются примерами ультратемпературной обработки. Асептическая упаковка при данной ультратемпературной обработке применяется для получения «коммерчески стерильного» продукта, который имеет длительный срок хранения. Обработка УВТ включает нагревание продукта в непрерывном процессе потока при очень высокой температуре в течение короткого промежутка времени (140 °С / 2-5 сек) с последующим быстрым охлаждением [170]. Температурная обработка при 110 ° С в течение 30 мин (стерилизация в контейнерах) вызывает последствия реакции Майяра, инактивацию ферментов, появлению специфического привкуса, потере некоторых витаминов и изменений в размере казеиновых мицелл. В отличие от данного процесса стерилизации, ультратемпературная обработка с параметрами более короткого времени и более высокого температурного профиля (например, 145 °C/1 сек) не вызывает тяжелых химических реакций, которые могли бы повлиять на появление нежелательного аромата, цвета и/или потери питательных веществ. Кроме того, этот температурновременной режим не ведет к активации таких ферментов, как плазмин, бактериальные липазы и протеиназы. Таким образом, процесс УВТ обеспечивает эффект, аналогичный стерилизации, но с меньшим количеством потерь питательных веществ и химических изменений [246]. Таким образом, расширение ассортимента продуктов питания с учетом требований современной концепции о питании и хорошими органолептическими 57 качествами продиктована требованием времени и является важной мерой для сохранения здоровья человека. 1.5.2 Принципы разработки новых продуктов питания Разработка предприятиях продукта пищевой является основным промышленности. видом Стратегия деятельности разработки на продукта предусматривает решение слудующего круга вопросов, ответы на которые позволят оценить «жизнеспособность» проекта разработки нового продукта или изменения технологии уже существующего для компании: 1. Будет ли продукт удовлетворять потребности потребителей? 2. Будет ли продукт безопасным для употребления? 3. Существуют ли нормативные документы на продукт? Какой целевой рынок для данного продукта и нужен ли компании этот 4. рынок? 5. Могут ли использоваться настоящие рыночные каналы или необходимы новые? Доступно ли сырье? Можно ли новый продукт произврдить на настоящем оборудовании или необходимо новое оборудование? Каковы затраты на дальнейшее развитие производства и маркетинга? Могут ли использоваться настоящие способы хранения и транспортировки, или нужны новые методы? Какова ожидаемая прибыль и вероятность успеха разработки? Результатом успешной реализации проекта разработки новой техники и технологии являются новые, улучшенные продукты. Эти новые технологии могут быть выгодным с экономической точкой зрения, отличаться выгодной перспективой и завершены в течение относительно короткого периода времени, которые необходимы для доступны для достижения необходимых целей, таких как замены или удаления компонентов, подбора технологического процесса и др. [223, 58 270]. Практически, конструирование новой идеи техники и технологии должно включать в себя следующие аспекты: 1. Улучшения в физико-химических и сенсорных характеристиках продукта в целях соответствия новых решений конкурентоспособности продукции, доступной в настоящий момент, согласно тенденциям рынка; 2. Обогащение новыми ингредиентами, повышающими пищевую ценность; 3. Преодоление проблем, связанных с использованием того или иного сырьевого ресурса с точки зрения его отсутствия сырья или/и его высокой стоимости; 4. Применение новых техники и технологии, улучшающих обработку; 5. Для удовлетворения нормативных требований для используемых ингредиентов и/или добавок; 6. В целях создания новой рыночной ниши для существующих продуктов (например, заварные изделия с более низкой калорийностью) [274, 259]. Как уже было замечено, за последние десятилетия, разработка продуктов, обогащенных белком нашла широкое распространение в пищевой промышленности в связи с разнообразностью их функций. Отмечено, что источники молочных белков подразделяются на две основные группы: ингредиенты на основе казеина (сухое молоко обезжиренное, казеинат натрия и казеинат кальция), и на основе сывороточных белков (изоляты и концентраты сывороточного белка). Несмотря на повышенную пищевую ценность продуктов, обогащенных белком, тип и количество белка могут были рассмотрены в качестве технологического вызова для получения желаемого текстурного и сенсорного профиля конечного продукта. Научная основа функциональными создания свойствами продуктов предусматривает питания, обладающих постадийную реализацию экономически и технологически обоснованных решений (Рис. 1.7). Первая стадия включает изучение свойств сырья, где последовательно формируется обоснование той или иной стратегии создания новых продуктов питания, не существующих на рынке или их аналогов. Данная стадия предусматривает также глубокий 59 структурный анализ компонентов сырья и их взаимодействий, а также режимов обработки, влияющих впоследствии на свойства готовых продуктов. Следующая стадия процесса создания продуктов включает формирование технологических решений готовых продуктов. На данной стадии ключевую роль играют сенсорная и текстурная оценка готовых продуктов, созданных в лабораторных или полупроизводственных условиях, в целях обеспечения надлежащего качества новых технологических решений. Третья стадия, характеризующаяся подбором технологического процесса производства вновь созданных решений. На этой ступени предусматривается обоснование полного технологического цикла производства продукта, позволяющего получить продукт наилучшего качества. Рисунок 1.7 – Научная основа создания пищевых продуктов Отмечено, что в настоящее время наблюдается дефицит полноценных белков в рационе населения, сказывающийся на здоровье нации в целом. Таким образом, концепция данной диссертационной работы заключается в решении проблемы дефицита макронутриентов в рационе питания различных слоев населения путем 60 создания научной основы и методологического подхода к повышению пищевой ценности молочных продуктов с улучшенными текстурными и сенсорными свойствами за счет обоснованного применения типа и количества определенного белка. Данная работа включает в себя обоснование научной основы производства продуктов с улучшенным аминокислотными составом, описанной выше, а именно понимание: Структурно-функциональных взаимоотношений полимеров, Влияния параметров обработки на свойства систем на основе белка, Влияния функциональных ингредиентов на текстурные свойства модельных пищевых систем и на потребительские свойства готовых молочных продуктов в зависимости от параметров обработки и последующего хранения. Научная концепция диссертационной работы состоит в развитии научных основ структурно-функциональных взаимодействий различных компонентов в молочных системах с повышенным содержанием белка, в создании методологических принципов формирования и модификации реологических и текстурных характеристик продуктов, в которых должны быть обеспечены желательные уровни белка, в соответствии с возрастными потребностями организма, и сохранены приемлемые органолептические профили. Личный вклад соискателя. Научное обоснование и постановка цели и задач исследования, организация и планирование экспериментов, обработка и обобщение результатов исследований, подготовка к опубликованию; участие в проведении производственных испытаний. Диссертационная работа является обобщением научных исследований, выполненных автором в качестве исполнителя научно-исследовательских работ, выполненных по заданию Министерства сельского хозяйства РФ, Министерства образования и науки РФ, Министерства инноваций молочной промышленности Австралии и руководителя научной работой аспирантов и магистров. Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены и обсуждены на международных и российских научно-практических конференциях и форумах (Москва, 2009, 2013, 2014), (Кемерово, 2009); (Саратов, 2009-2015); 61 (Одесса, 2012, 2013); (Орел, 2012); (Омск, 2013); (Ульяновск, 2013); (Шанхай, Китай, 2010); (Австралия, 2011, 2012, 2014); (США, 2012); (Малайзия, 2012); (Великобритания, 2013); (Тайвань, 2014); За разработанные продукты автор награжден Дипломом I степени и золотой медалью (5-й Саратовский Салон изобретений, инноваций и инвестиций, 2010), серебряной и бронзовой медалью аналогичного 6-го салона (Саратов, 2011); Дипломом I степени и золотой медалью («Продэкспо. Продмаш», Москва, 2012); в соавторстве - бронзовой медалью и Дипломом («Золотая осень», Москва, 2013) (Приложения 21-26). Общая схема диссертационной работы полноценным белком изображена на рисунке 1.8. по обеспечению населения 62 Системный анализ состояния проблемы обеспечения населения качественным белком Структурномеханические свойства Функциональные ингредиенты Условия среды Микробиологические показатели Функциональные свойства Эмульсионнопенные продукты Системы на жидкой молочной основе Структурированные продукты Текстурные свойства Органолептические показатели Пищевая ценность Высокое давление Формирования научной концепции решения проблемы, постановка целей и задач Разработка концепции и методологических принципов создания продуктов на молочной основе и функциональных ингредиентов Изучение использования комбинации белка и натуральных ингредиентов при создании функциональных молочных продуктов Исследование потенциала белка в качестве основы создания молочных продуктов Разработка и апробация технологий обогащенных молочных продуктов, оценка их потребительских свойств Функциональные десерты Взбитые изделия Биологическая ценность Сроки и условия хранения Теоретические аспекты использования белков при разработке молочных продуктов и предпосылки создания функциональных ингредиентов на основе белка Продукты на жидкой молочной основе Побор параметров производства усовершенствованных технологических решений с белками Текстурные свойства Сенсорные свойства Гомогенизация Пастеризация Ультратемпературная обработка Практическая реализация результатов исследований Внедрение в производство Разработка нормативной и технической документации Оценка экономической эффективности и социальной значимости Рисунок 1.8 - Схема работы по обеспечению населения полноценным белком 63 2 ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ 2.1 Схема исследований и ее реализация Экспериментальные исследования проводили в соответствии с поставленными задачами в ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет. Отдельные этапы работы были выполнены на базе RMIT University (Мельбурн, Австралия) в рамках выполнения обязанностей научного сотрудника, а именно: оценка эффекта высокого давления на функционально-технологические свойства сывороточных белковых компонентов; изучение взаимодействий белка и пищевых волокон в концепции формирования текстуры ферментированных продуктов, изучение характеристик пен в системах высокой жирности с белком и пищевыми волокнами, а также в присутствии эмульгатора, исследование влияния повышенного содержания белка в рамках разработки взбитого продукта пониженной жирности, изучение влияния повышенного содержания белка на реологические характеристики систем на жидкой молочной основе, изучение структурно-механических свойств молочных систем с высоким содержанием белка; разработка технологии ферментированных продуктов, анализ их текстурных и сенсорных свойств; разработка технологии сливок для взбивания с высоким содержанием потребительских жира и характеристик пониженной шоколадных жирности; напитков с исследование повышенным содержанием белка и пребиотиком, технология десертов с высоким содержанием белка для геродиетического питания, в т.ч. обогащенных кальцием и витамином D и полной гаммой витаминов, макро- и микроэлементов; оценка влияния параметров производства на потребительские свойства разработанных продуктов питания с белком. Общая схема проведения эксперимента приведена на рис. 2.1. На первом этапе был осуществлен мониторинг современного состояния продуктов с повышенным содержанием белка и сформированы методологические принципы решения проблемы обеспечения населения белком. После формирования теоретической основы решения проблемы обеспеченности населения высокачкственным белком, были сформулированы научные принципы получения 64 функциональных ингредиентов на основе белка с помощью оценки влияния условий среды и высокого давления на сывороточный белок и его составные части. Были проанализированы термичекие свойства белковых компонентов, анализ свойств белкового геля под действием деформации и микробиологические характеристики. Во взаимосвязи влияния натуральных компонентов на белоксодержащую диету, были изучены органолептические, реологические, упруго-пластические и физико-химические свойства ПВ и установлены способы их подготовки и внесения в молочные системы. Второй этап исследований заключался в оценке влияния повышенного содержания белка на текстурные свойства фундаментальных основ структурированных продуктов с широким применением текстурного анализа фундаментальных основ структурированных продуктов. Далее были оценены потребительские свойства новых видов структурированных продуктов на молочной основе с белками, таких как ферментированные, взбитые, системы на жидкой молочной основе и функциональные десерты. Изучены физико-химические, органолептические и текстурные показатели данных продуктов, оценена их пищевая и биологическая ценность, а также проведен органолептический анализ с использованием гедонистических, описательных и различитеьных шкал. На четвертом этапе исследования осуществлен подбор параметров производства, оценено их влияние на комплекс текстурных, сенсорных и биолгических свойств разработанных продуктов питания. Комплексное исследование логически увязано с экономической эффективностью и промышленной апробацией новых молочных продуктов. 65 Теоретический этап исследований Мониторинг современного состояния продуктов с повышенным содержанием белка Формирование методологических принципов решения проблемы обеспечения населения белком Экспериментально-аналитический этап исследований Свойства белкового геля Термическое поведение Микробиологичесекие показатели Сыворото чные изолят и концентраты Сывороточные альбумины Иммуноглобулины Оценка влияния изменения условий среды на функции белков Оценка эффекта высокого давления на функциональнотехнологические свойства сывороточных белковых компонентов Динамическая вязкость Пищевые волокна растительного происхождения Свойства полисахаридного геля Пищевые волокна микробного происхождения Анализ пищевой ценности, органолептических и текстурных свойств структурированных продуктов с повышенным содержанием белка Текстурный анализ Кисломолочные продукты Пищевая и биологическая ценность Взбитые изделия Сенсорный анализ Продукты на жидкой молочной основе Экономическая эффективность Гелеобразные десерты Создание и исследование свойств функциональных ингредиентов на основе белка Структурномеханические характеристики пищевых волокон различного происхождения Оценка влияния повышенного содержания белка на текстурные свойства фундаментальных основ структурированных продуктов Изучение биологической ценности структурированных продуктов с повышенным содержанием белка Обоснование способа производства разработанных структурированных продуктов с повышенным содержанием белка Промышленная апробация Рисунок 2.1 - Структурно-логическая схема проведения исследований 66 2.2 Объекты исследований В соответствии с целью и задачами диссертационной работы в качестве объектов исследования использовались: - источники белка: обезжиренное сухое молоко и сухое молоко с полным содержанием жира (Murray Goulburn, Австралиия), изолят сывороточного белка (Asceno Sport, Австралия); концентрат сывороточного белка Lacprodan DI-7017 (Arla Foods Ingredient Group, Дания), концентрат сывороточного белка Alacen 392 (Fonterra, Новая Зеландия), изолят сывороточного белка (Fonterra, Новая Зеландия), гидролизованный желатин Peptiplus XB (Gelita, Германия), казеинат кальция Alanate 385, казеинат натрия Alanate 180 (Fonterra, Новая Зеландия); - пищевые волокна: агар, -каррагинан, фурцелларан, гуаран, ксантан (Danisco, Франция), низкоэтерифицированный пектин (CP Kelco ApS, Дания), альгинат натрия, камедь рожкового дерева (FMC comp., USA); инулин (Fernz Specialty Chemicals, Австралия), ксантан (Langdon, Австралия), карбоксиметилцеллюлоза (Akzo Nobel Functional Chemicals, Нидерланды),-каррагинан (Swift и Company Limited, Австралия), гуаровая камедь (Lotus Foods Pty Ltd., Австралия), каррагинан (SBI, Нидерланды), каррагинан Gelcarin GP379 (FMC, США); целлюлоза (Эвалар, Россия). - другие натуральные пищевые ингредиенты, стабилизаторы и эмульгаторы: лецитин (Solae Company, США); желатин (Блум 225, Gelita, Германия), полифосфат натрия (Merck, Австралия), дикрахмалфосфат оксипропилированный (National starch, США), растительный жир Cegepal TG 186 (BASF, Австралия); живая йогуртовая культура, содержащая Streptococcus Thermophilus, Lactobacillus и Bifidobacterium Bulgaricus (Chr. Hansen, Новая Зеландия). Используемые добавки соответствовали требованиям СанПиН 2.3.2.1293-03 «Гигиенические требования по применению пищевых добавок» и разрешены для использования в пищевой промышленности в РФ [126]. В работе использовали ряд продуктов, являющихся необходимыми рецептурными компонентами в ферментированных, взбитых и функциональных 67 десертах и напитках, соответствующих действующей нормативной документации: вода питьевая [62, СанПиН 2.1.4.1074); молоко с массовой долей жира 3,2-3,8% и 0,12-0,15% по ГОСТ Р 52090-2003 [66]; яйцо куриное пищевое ГОСТ Р 521212003 [68]; сахар-песок [61]; сливки с массовой долей жира 32, 35 и 37% [67]; ядро ореха грецкого [57]; фруктоза (ТУ 9111-101-54904577-02) [147], какао-порошок [56], кофе натуральный растворимый [64]. 2.3 Методы исследований Экспериментальные исследования проводились в 7-10-ти кратных повторениях. Реологические свойства растворов пищевых волокон, их бинарных систем, сокосодержащих молочных напитков и систем по типу «питьевых завтраков» исследовали с помощью вискозиметра Гепплера; структурно-механические свойства студней – с помощью приборов Вейлера-Ребиндера и Валента (ГОСТ 26185-84); температуры застудневания и температуры и плавления студней определяли пробирочным методом [59, 50, 144], зависимость вязкости системы от скорости сдвига молочных систем по типу йогуртов, сливок, напитков и десертов была определена на реометре AR-G2 (TA Instruments, США) с использованием параллельной геометрии диаметром 40 мм при 5 и 22 °С [197, 185, 215). Измерения синерезиса проводили методом центрифугирования образца (25 г) при 3000 оборотах в минуту в течение 10 мин при 4 °C [186, 187, 183]. Плотность определяли стандартным методом. Плотность йогуртов определяли, используя бутылки со специальным удельным объемом, которые были взвешены и наполнены образцом йогурта. Плотность йогурта выражали как отношение массы образцов к их объему учитывая плотность бутылки [213]. Световая микроскопия использовалась для обеспечения свидетельства текстуры образцов. Изображения были получены с помощью микроскопа Leica DM 2500 (Wetzlar, Германия) с прикрепленной цифровой камерой Leica DFC400 при увеличении 100. Образцы были подготовлены для микроскопического исследования путем их распределения на предметном стекле не слишком толстым 68 и не слишком тонким слоем, гарантируя, что структура йогуртов «не была разрушена». Для получения плоской поверхности изображений использовали покровное стекло [178]. Функциональные свойства пенных продуктов определяли путем измерения кратности и стабильности пены. Кратность определялась как процент увеличения объема пены к объему исходной смеси за счет включения воздуха. Кратность пены была определена путем взбивания сливок на низкой (первой) скорости (миксер Breville Wizz Mix). Кратность пены была измерена каждые 30 с при взбивании, которое продолжалось до получения максимальной кратности (приблизительно 3 мин) [217, 111]. Тем не менее, взбивание продолжалось до получения четко разделенных фаз жира и жидкости. Для определения процента кратности пены использовали следующую формулу [176, 112, 119]: Кратность (%) = [ (фиксированный объем после взбивания / фиксированной начальный объем) -1] х 100 После получения максимальной кратности пены, оценивали ее стабильность в течение 8 часов каждые 30 мин. Согласно полученным данным, были построены зависимости процента кратности пены от времени взбивания, а также устойчивости пены в течение заданного времени. Твердость и адгезию образцов определяли с использованием анализатора текстуры TA.XT2 (Stable Micro Systems, Англия) с нагрузкой ячейки в 5 кг. Измерения были осуществлены с помощью цилиндрического алюминиевого зонда (диаметр 25 мм), погружаемого в кольцо с диаметром 40 мм для сжатия образца. Испытания проводили при скорости в 1 мм/с с силой нажатия в 10 г до деформации образца при сжатии в 80 % от первоначальной высоты. Механические свойства (твердость) оценивали путем интерпретации экспериментальных данных в стресс (кПа) в зависимости от напряжения. После цикла сжатия алюминиевый зонд возвращался в исходное положение. Поскольку молочные десерты адгезивны, на дисплее монитора появляется негативная площадь, взятая за меру адгезивности образца. Этот параметр не имеет единиц измерения и выражается во внутренних единицах компьютерной программы. 69 Каждый эксперимент повторяли три раза, и было взято среднее значение твердости и адгезивности. Все эксперименты проводили при комнатной температуре (22 ± 1 °С) [37]. pH исследуемых систем определяли с помощью иономера «Checker» производства фирмы «Hanna»; массовую долю влаги - термогравиметрическим методом с использованием прибора МХ-50 компании A&D (Япония); содержания минеральных элементов, витаминов и аминокислот проводилось методом капиллярного электрофареза на анализаторе «Капель-105М»; жирнокислотного состава по ГОСТ Р 51483-99 [63], содержания жира - с помощью метода Бэбкока; содержания белка - методом Кьельдаля [58]; показатели пищевой ценности разработанных продуктов - расчетным методом [131, 132]. Термические свойства материалов - с помощью дифференциального сканирующего калориметра Q2000 (TA Instruments, США), откалиброванного с помощью воды, индия и цинка, в температурном режиме от -40 до 450 ºС с системой охлаждения жидким азотом (RCS 90) с поступлением его при 50 мл/мин. В работе были использованы герметичные алюминиевые ячейки с образцом, когда как пустая ячейка была использована как контрольный образец. Около 8 мг образца было взвешено с погрешностью ±0,01 мг и сканировано при скорости нагревания 2 ºС/мин с 20 до 95 ºС. Термические свойства белков были проанализированы с амплитудой модуляции ±0,53 °C в течение 40 с при атмосферном давлении [211, 208, 214, 188]. Определение сухих веществ осуществлялось в сушильном шкафу, высушивание проводилось ускоренным методом при повышенной температуре в течение заданного времени (130 °C в течение 50 мин). В оценке органолептических свойств использовался тест треугольника, показывающий слабовыраженные различия между образцами и основанный на сравнении двух образцов, представленных в тройных блоках, два из которых идентичны, а также тест на предпочтение образцов по девятибалльной шкале («чрезвычайно не нравится» – «крайне нравится») Сенсорная характеристика образцов была проведена среди 40 человек в возрасте 22 - 60 лет. 70 До проведения сенсорной оценки, каждого члена группы просили прочитать описание проекта по разработке новых типов сливок. После ответов на любые вопросы, участники подтвердили согласие на участие в эксперименте путем подписания соответствующего документа. Только после предварительно процедуры, описанной ранее, участникам были предоставлены образцы сливок для взбивания при температуре 4 ± 1ºC (для взбитых десертов, напитков и ферментированных продуктов) и при 22 ± 1ºC для функциональных десертов. Каждому образцу был присвоен трехзначный код, выбранный из таблицы случайных чисел. Форма с сенсорной оценкой также была пронумерована, так что участники сенсорного анализа не знали, какой образец скрывается под данным кодом. Перед дегустацией участники были проинструктированы потребить воду с лимонным соком для удаления нежелательных привкусов, а затем сделать глоток воды комнатной температуры, и произвести дегустацию образцов слева направо. Данная последовательность потребления воды с лимонным соком и обычной воды была соблюдена после дегустации каждого образца [306, 307]. Оценка цвета молочных напитков была проведена на колориметре Minolta (CR-100, Япония). Различные цветовые гаммы представлены в шкалах L*, +a*, а*, +b*, -b*, представляющих степень белого, красного, зеленого, желтого и синего цветов, соответственно (Jafarpour et. al, 2008). Изначально прибор был откалиброван со значениями цветовой гаммы Y = 93.13, х = 0,3138, у = 0,3199. 40 мл образца напитков выливали в маленькие пластиковые контейнеры с последующим измерением атрибутов цвета в трех повторениях. Цвет новых композиций молочных напитков, по сравнению с коммерческим образцом, определялся путем расчета степени белизны, цветности (C*), угла цветового тона (hab) и общей характеристики цвета ΔE, используя следующие уравнения [290]: ΔE*ab = ((ΔL*)2 + (Δa*)2 + (Δb*) 2)1/2 % of ΔE*max = (ΔE* × 100) / ΔEmax (1) (2) где ΔEmax – стандартная величина (ΔEmax = 196,98). C*ab = ((a*)2 + (b*)2) 1/2 h ab = tan-1 (b*/a*) (3) (4) 71 ΔH = ((ΔE*ab)2 - (ΔL*)2- (ΔC*) 2)1/2 (5) Как правило, величина ΔE говорит о разности двух продуктов вообще, не указывая в какую сторону направлены изменения (из-за L, а, b или их комбинации). Таким образом, с помощью определения угла цветового тона (hab) можно сказать об абсолютной цветовой разности, тогда как ΔH описывает эвклидовскую разницу в цвете между двумя образцами. Стерильность анализировали с помощью чашечного метода. Среда, используемая для определения микроорганизмов, - питательный агар. Количество микроорганизмов было определено путем серийного разбавления аликвоты (1 мл) образца напитка физиологическим раствором (0,85% вес / объем, от 100 до 10-4). Чашки с питательным агаром инкубировали при 37 °С в течение 48 ч с последующим подсчетом колоний. Микробиологические исследования проводили в соответствии с СанПиН 2.3.2.1078-01 [125]. Для обнаружения микроорганизмов в продуктах применялись следующие среды и методы. Методы выявления и определения количества бактерий вида Escherichia coli проводили по ГОСТу 30726-2001 [60]. Для определения E. coli использовали среду Эндо. Посев исследуемых продуктов проводили на чашках Петри из стандартных разведений 1:10. Выращивание осуществляли при температуре 36±30С в течение 24 часов. Метод выявления бактерий рода Salmonella проводили по МУК 4.2.1955-05 [107]. Выявление бактерий рода Salmonella проводили на основе ДНК-РНК анализа. Методы выявления и определения бактерий Listeria monocutogenes производили по ГОСТу Р 51921–2002 [65]. Бактерии L. monocutogenes определяли посевом на среду Гиса с маннитом. Инкубирование производили в термостате при температуре 36±1 0С 24 ч. Для обнаружения Staphylococcus aureus использовали среду Гиса с мальтозой. Методы выявления и определения количества бактерий проводили по ГОСТ Р 52815-2007 [70]. Обнаружение анаэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов проводили по ГОСТу 10444.15–94 [55]. Метод основан на высеве продукта или разведении навески продукта в питательную среду, инкубировании посевов при температуре 30±0,50С и подсчете всех выросших 72 видимых колоний при увеличении в 5-10 раз. Из каждой пробы делали не менее двух посевов, различных по объему, взятых с таким расчетом, чтобы на чашках Петри выросло от 30 до 300 колоний. Статистическую обработку полученных данных осуществляли на персональном компьютере с помощью стандартного пакета статистических программ Microsoft office. Достоверность различий определяли методом вариационной статистики с использованием критерия Стьюдента, различия считали достоверными при Р<0,05. 73 3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ИНГРЕДИЕНТОВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 3.1 Теоретические функциональных аспекты применения молочной основы и ингредиентов как элементов полноценной системы пищевых продуктов Молоко и молочные продукты традиционно являются жизненно важным звеном в рационе россиян. В стоимости потребительской корзины их доля составляет 16%. При этом Россия существенно отстает от развитых стран в потреблении молока и молочных продуктов. На сегодняшний день на среднестатистического жителя нашей страны приходится примерно 230 кг этой продукции ежегодно, что почти в два раза ниже норм, рекомендованных специалистами по питанию. Вместе с тем рынок демонстрирует стабильные темпы роста - 4-5% в год, его общий объем достиг 40 миллионов тонн в натуральном выражении [158]. Молоко и молочные продукты традиционно являются жизненно важным звеном в рационе россиян. В стоимости потребительской корзины их доля составляет 16%. При этом Россия существенно отстает от развитых стран в потреблении молока и молочных продуктов. На сегодняшний день на среднестатистического жителя нашей страны приходится примерно 230 кг этой продукции ежегодно, что почти в два раза ниже норм, рекомендованных специалистами по питанию. В 2014 году по данным Росстата производство молока увеличилось на 0,1% или 0,3 млн. тонн к уровню 2013 года и составило 30,8 млн. тонн, а по сравнению с 2011 годом производство молока наоборот сократилось на 3% [117]. Представленные данные положительно характеризуют потребление молочной продукции, в том числе и кисломолочных продуктов. Доля расходов населения России на покупку продуктов питания в структуре всех типов потребительских расходов снизилась в 2013 году на 0,7% пункта до 27,4%. При 74 этом была отмечена продолжающаяся тенденция изменения пищевых привычек россиян в сторону предпочтения пищи, насыщенной белком. Так, среднедушевое потребление хлеба в 2013 году в России снизилось на 2% по сравнению с уровнем 2012 года до 96 кг. Помимо этого россияне в прошлом году стали потреблять меньше картофеля на 4,7% (61 кг). Впрочем, рекомендуемая международная норма потребления существенно выше этого показателя и составляет 95-100 кг картофеля в год, отметил министр. Напротив, потребление мяса и мясопродуктов выросло в 2013 году на 1,2% до 84 кг, что уже превышает рекомендуемую медициной норму в 70-75 кг. Потребление молока и молокопродуктов также возросло - на 0,7% до 269,2 кг, хотя этот показатель пока не дотягивает до международного норматива в 320 340 кг. Отмечен за 2013 год и рост среднедушевого потребления фруктов и ягод на 2,7% до 76 кг - здесь россияне пока также отстают от рекомендуемых параметров в 90-100 кг в год. Потребление рыбы и сахара пока осталось на уровне 2012 года - 22 кг и 32 кг на человека в год соответственно. Таким образом, дефицит основных видов продукции приводит к недостатку витаминов, макро- и микроэлементов и других биологически активных веществ. По оценкам ученых воплощение в жизнь принципов здорового питания позволило бы снизить смертность от сердечно-сосудистых заболеваний на 25%, рака – 2030%, диабета – 50%, а также значительно уменьшить заболеваемость анемией, пищевой аллергией, поражение зубов, костей, суставов. В настоящее время проблемы питания населения России включают (по данным Госкомстата): 1. Высокое потребление животных жиров и недостаточное потребление растительных масел, нарушение соотношения между ними. 2. Недостаточное потребление полноценного белка. 3. Высокое потребление простых углеводов - сахара. 4. Дефицит пищевых волокон. 5. Дефицит витаминов – А, Е, С, фолиевой кислоты. 6. Дефицит минеральных веществ – Ca, Fe. 7. Дефицит микроэлементов – I, F, Se, Zn. 75 Нормирование белка является одним из важнейших вопросов современной науки о питании. Организм постоянно обновляет свои белковые структуры. В разных тканях эти процессы идут с различной скоростью. За одни сутки в организме человека распаду и синтезу подвергается около 400 г белка. Примерно 2/3 образовавшихся аминокислот используется на новый синтез, 1/3 – окисляется и должна пополняться аминокислотами пищевых белков. Следовательно, в сутки в организм должно поступать 80 – 100 г белка. Согласно рекомендациям ВОЗ физиологическая норма белка для взрослого человека составляет 1,01 г белка на 1 кг массы тела. При этом 50% (60%) общего количества должны составлять белки животного происхождения. Безопасной нормой потребления принято считать 0,75 г на 1 кг массы тела. Минимальная физиологическая норма белка составляет 3540 г животного белка в сутки. Потребность в белке зависит от: - возраста (у детей потребности в белке значительно выше, чем у зрелых людей); - физиологического состояния (резко возрастают потребности в белке у женщин во время беременности и кормления грудью); - условий среды (при воздействии высоких внешних температур человек теряет с потом значительные количества белка); - физической нагрузки (при средней физической нагрузке человеку необходимо 70 - 100 г белка в сутки, а при физических нагрузках большой интенсивности – до 120 г). Снижение поступления белка с пищей ниже рекомендуемых ВОЗ 35-40 г приводит к развитию белковой недостаточности. Белковая недостаточность возникает также в тех случаях, когда пища содержит недостаточное количество отдельных аминокислот, что приводит к нарушению синтеза белка. Это проявляется ослаблением иммунной системы, а также нарушением функции печени, поджелудочной железы, системы крови (анемии) и, в крайних вариантах, развитием голодных отеков. 76 По данным современных исследований белок животного происхождения является наиболее важным источником белка для людей различного возраста. Однако существует вероятность, что потребление белков только животного происхождения может провоцировать различные проблемы со здоровьем, такие как увеличение нагрузки на пищеварительный аппарат, почки (в связи с усиленным выделением конечных продуктов азотистого обмена), повышение риска развития атеросклероза, подагры и мочекаменной болезни и подавление нормальной микрофлоры. Следовательно, необходимо предусматривать правильную комбинацию белков растительного и животного происхождения. Молочные белки и соевый белок являются основными источниками белка, используемых в продуктах питания. Сывороточный протеин и казеин имеют различные скорости пищеварения, что может повлиять на синтез белка [245]. Сывороточный белок быстро усваивается и приводит к временному повышению уровня аминокислот. Казеин был охарактеризован как белок с медленной усвояемостью, ведущей к более скромному, постепенному и длительному росту концентрации аминокислот в крови [221]. В то же время известно, что работа по включению сывороточного белка в обогащённые продукты может привести к сложностям, поскольку данный белок легко претерпевает изменения под действием факторов среды (температура, изменение pH, интенсивное перемешивание и др.), позволяя получить различные текстуры пищевых продуктов. Теоретический анализ показал, что разумное сочетание сывороточного белка и казеина может привести к максимальному уровню синтеза белка, а также получению продуктов с желаемыми текстурными и сенсорными характеристиками [34]. 3.2 Разработка концепции и методологические принципы создания функциональных ингредиентов и молочных продуктов на основе белка с использованием принципа градации продуктов на содержание белка Как было замечено, к одному из основных направлений концепции государственной политики в области здорового питания относится разработка 77 продуктов массового потребления, технологий продуктов функционального назначения, дифференцированных для профилактики заболеваний и укрепления защитных функций организма, снижения риска воздействия вредных веществ. В предоставленном материале диссертации была замечена проблема нехватки населением полноценного белка. Данная работа предлагает решить эту проблему двумя способами: создание функциональных ингредиентов и функциональных продуктов питания с повышенным содержанием белка. Создание функциональных ингредиентов было основано на изменении параметров среды и обработке высоким давлением сывороточного белка и его компонентов. Создание функциональных продуктов было обусловлено выбором молочных систем с различной консистенцией, т.е. взбитые изделия, структурированные продукты и продукты на жидкой молочной основе. В качестве источников белка выступали сывороточные белки и казеинаты (Рис. 3.1). Проблема обеспечения населения высококачественным белком Создание структурированных продуктов с повышенным содержанием белка Создание функциональных ингредиентов на основе белка Условия среды Сывороточные белки Альбумин Взбитые изделия Обработка высоким давлением Иммуноглобулины Гипоаллергенные продукты с физиологическим эффектом Сывороточные белки Продукты на жидкой молочной основе Структурированные продукты Продукты с нативными свойствами Казеинаты Натуральные эмульгаторы Пищевые волокна Функциональные продукты направленного действия Рисунок 3.1 - Схема рассматриваемой проблемы и ее решения В рамках решения проблемы обеспечения населения белком была разработана научная концепция создания функциональных продуктов и ингредиентов на основе белка (Рис. 3.2). На первом этапе был проведен анализ 78 состояния проблемы обеспечения населения белком и оценка актуальности создания функциональных молочных продуктов и ингредиентов. Концепция использования и взаимодействия составляющих функциональных молочных продуктов и ингредиентов предусматривает выбор источника белка (казеинат, сывороточный белок, фракции сывороточного белка), выбор обработки в целях получения функциональных ингредиентов (высокое давление или комбинация режимов температуры) и выбор молочной системы для дальнейшего включения дополнительного источника белка. Был выбран принцип градации белка, основой которого является создание обогащённых молочных продуктов, включающих порядка 4% (взбитые изделия), 6% (молочные напитки) и 12% (молочные десерты) белка. Выбор обоснован на анализе структурных характеристика различных систем, включающих увеличенное количество белка, а также оценке на формирование текстуры структурированных молочных продуктов в зависимости от содержания белка. Также методологические принципы создания функциональных продуктов и ингредиентов на основе белка предусматривали установление начальных и конечных параметров и характеристик разработанных продуктов и ингредиентов на основе белка. Наконец, конечная стадия разработки включала подбор параметров производства молочных продуктов и их промышленная апробация. 79 Анализ состояния проблемы обеспечения населения белком и оценка актуальности создания функциональных молочных продуктов и ингредиентов Концепция использования и взаимодействия составляющих функциональных молочных продуктов и ингредиентов Выбор источника белка Выбор обработки в целях получения функциональных ингредиентов Выбор молочной системы Выбор натуральных ингредиентов Методологические принципы создания функциональных продуктов и ингредиентов на основе белка Создание функциональных ингредиентов Создание функциональных продуктов Взбитые изделия Продукты на жидкой молочной основе Структурированные продукты Подбор параметров производства и промышленная апробация Рисунок 3.2 - Научная концепция создания функциональных продуктов и ингредиентов на основе белка Рис. 3.3 наглядно раскрывает первый этап научного обоснования и создания функциональных продуктов и ингредиентов на основе белка - концепция использования и взаимодействия составляющих функциональных молочных продуктов с градацией содержания белка и ингредиентов. Видно, что все элементы системы логично вписываются в общую структуры создания функциональных продуктов, взаимодействуя и коррелируя. Также в концепцию использования ингредиентов включены пищевые волокна, эмульгаторы и пробиотики, потребление которые также поставлено в приоритетное направление современной науки о питании. 80 Казеинаты Сывороточный белок Высокое давление Выбор источника белка Выбор обработки в целях получения функциональных ингредиентов Условия среды Сухое молоко Выбор молочной системы Пищевые волокна Жидкая молочная основа Молоко с полным содержанием жира Взбитые изделия Сливки Структурированные продукты Обезжиренное молоко Выбор натуральных ингредиентов Пробиотики Эмульгаторы Рисунок 3.3 - Концепция использования и взаимодействия составляющих функциональных молочных продуктов и ингредиентов Методологические принципы создания функциональных ингредиентов и продуктов на основе белка включаю в себя формирование целей (создание функциональных ингредиентов и продуктов, подбор способа производства и промышленная апробация); пути достижения этих целей через грамотный подбор ингредиентов, молочной основы, способов производства и корреляции текстурных и сенсорных свойств при оценке потребительских характеристик разработанных продуктов. Результаты включают широких спектр конечных продуктов с высокими потребительскими характеристиками и адекватными сроками хранения, что позволило впоследствии оформить техническую документацию и осуществить внедрение (рис. 3.4). нормативно- 81 Пути достижения: Цель: Создание функциональных ингредиентов на основе белка Создание структурированных продуктов с повышенным содержанием белка Подбор способа производства Сывороточные белки Результаты: Альбумин Обработка высоким давлением Иммуноглобулины Функциональные ингредиенты с заданными свойствами Казеинаты Молочная основа Продукты на жидкой молочной основе Сливки Структурированные продукты Обезжиренное молоко Ультратемпературная обработка Увеличение сроков хранения Гомогенизация Адекватные потребительские свойства Пастеризация Промышленная апробация Взбитые изделия Молоко с полным содержанием жира Огранолептические свойства, текстурная характеристика, биологическая ценность, хранимоспособность ТУ, ТИ, внедрение, получение патента Рисунок 3.4 - Методологические принципы создания функциональных ингредиентов и продуктов на основе белка Таким образом, исходя из вышеизложенного, следует, что использование разных видов сырья в качестве молочной основы и различных видов обработки предполагает получение сбалансированного по составу, свойствам и взаимному обогащению ингредиентов характеристиками [43]. и продуктов с высокими потребительскими 82 3.3 Создание и исследование свойств функциональных ингредиентов на основе белка 3.3.1 Теоретический анализ применения белков в качестве модификаторов текстуры и структурного элемента создания функциональных молочных продуктов Успешное включение белков в технологию пищевых продуктов на практике вызывает осложнения, связанные с изменением их структурных и функциональных характеристик под действием термической и других видов обработки, как описано выше, и, таким образом, обеспечивая различные текстуры конечного продукта. Кроме этого, структурно-функциональные взаимодействия белков являются основополагающими в разработке новых продуктов питания, впоследствии позволяющими осуществить корреляцию диетологии и пищевой функциональности. Научное обоснование применения белков в технологии функциональных пищевых продуктов строится на основании комплексной оценки их химической структуры, реологических, стабилизирующих и структурообразующих свойств, оказывающих влияние на текстуру пищевых продуктов, а также анализа повышения пищевой ценности продукта, обогащенного белками. Таким образом, эффективность применения белков в целях улучшения текстуры и повышения пищевой ценности продуктов предусматривает: изучение реологических и структурно-механических свойств белков, а также оценку их пищевой ценности с точки зрения физиологического эффекта; оценка влияния различных режимов обработки на свойства белков; подбор параметров введения некоторых белков в различные пищевые продукты; оценку синергетических комбинаций белков с другими компонентами продукта, позволяющих получить пищевые системы с улучшенными свойствами; 83 оптимизацию режимов обработки для получения пищевых систем с функциональными свойствами, включающими белки. Для проведения исследований в качестве основных источников белков были использованы: Казеинаты (натрия и кальция) - водорастворимые соли молочного белка казеина, содержащие все незаменимые аминокислоты и имеющие минимальное содержание белка 90% (в пересчете на сухое вещество). Сывороточные белки (концентраты и изоляты), имеющие наиболее высокую биологическую ценность, образующие стабильные эмульсии и суспензии в широком диапазоне рН и содержащие минимальное количество белка в пересчете на сухое вещество – 70% (концентраты) и 90% (изоляты). Одним из принципов концепции здорового питания является разработка и производство продукции с пищевыми добавками, придающими продукту профилактические, лечебные либо функциональные свойства. В последнее время широкое волокнами, распространение получили аминокислотами, продукты, витаминами и обогащенные минеральными пищевыми веществами. Растущий интерес потребителей к рациональному питанию сосредоточил промышленность на применение других функциональных материалов, в частности, белков. Физико-химическое поведение белков, включающее формирование высоковязких растворов и гелей, хорошо изучено молекулярной физикой. Так, механизм образования белкового геля управляется с помощью соответствующего баланса взаимодействий «белок-белок» и «белок-вода», а также с помощью концентрации белка. Если система имеет концентрацию белка ниже критического предела, конечный продукт остается в состоянии раствора, но с повышенной вязкостью [227]. При высоких концентрациях белка критически обширная агрегация происходит за счет увеличения плотности системы, ведущей к формированию более твердого геля [238, 163]. Сдвиг рН системы до изоэлектрической точки белка приводит к потере стабильности белковой молекулы, что, в конечном счете, способствует денатурации и/или агрегации молекулы за более короткое время [236, 165]. Это 84 связано с потерей зарядов в молекуле белка вблизи изоэлектрической точки, тогда как при рН системы, находящейся вдали от изоэлектрической точки, система стабилизирована отрицательными зарядами, что приводит к увеличению времени гелеобразования [387, 365]. Ионная сила уменьшает межмолекулярное отталкивание между молекулами и, таким образом, увеличивает скорость агрегации белка. Исследования свидетельствуют, что повышенные концентрации соли приводят к более быстрому образованию геля в короткое время [229, 387]. Все вышеупомянутые белки относятся к широкой группе веществ, объединенных под термином «гидроколлоиды», и широко используются в различных промышленных областях, где они выполняют функции загущения, гелеобразования, эмульгирования, суспендирования, стабилизации пены, предотвращения кристаллизации льда и сахара и др. Именно благодаря индивидуальной специфике поведения каждого вида белка в гидрофильной среде при различных условиях можно говорить о безграничных возможностях управления реологическими свойствами пищевых систем с целью формирования заданной консистенции или текстуры пищевого продукта. Следовательно, в целях включения исследуемых белков в технологии создания пищевых продуктов с улучшенными текстурными и сенсорными характеристиками, были изучены их свойства и целесообразность использования. 3.3.2 Оценка влияния изменения условий среды на функции белков в контексте их применения в продуктах питания Известно, что функционально-технологические свойства сывороточных белков зависят от условий окружающей среды (наличие кислот, солей, ферментов и др.), а также от разновидности применяемой обработки (температура, высокое давление, ультразвук и др.), ее величины и продолжительности [228, 229]. В этом исследовании было оценено влияние таких факторов, как температура, pH среда, концентрация белка в системе, на структурные свойства сывороточных белковых изолятов и концентратов. Полученные данные носят фундаментальный характер и позволяют получить информацию о поведении сывороточных белков в контексте 85 будущей формулировки и подбора усовершенствованных параметров производства многих функциональных продуктов питания [35, 262]. Объектами исследования стали: изолят сывороточного белка (Fonterra, Новая Зеландия), в котором содержание белка – 90,4%, жира, золы и влаги - 1%, 3% и 4,7% соответственно; концентрат сывороточного белка Lacprodan DI-7017 (Arla Foods Ingredient Group, Дания), содержащий количество белка – 72,5%, влаги – 5,5%, золы – 3,5%, жира – 16,5% и лактозы - 2%, концентрат сывороточного белка Alacen 392 (Fonterra, Новая Зеландия) с содержанием сывороточного белка - 80%, жира - 6,5%, золы – 3% и влажностью – 4,4%. Дисперсии 10 - 30% белкового вещества (концентратов, изолята и альбумина) получали путем смешивания порошка в деионизированной воде при нейтральном значении рН и температуре окружающей среды. Образцы были перемешаны в течение 2 часов с использованием магнитной мешалки при 510 оборотах в минуту для обеспечения надлежащего растворения. Далее образцы хранились при 4 °С в течение 12 ч для достижения тщательной гидратации и удаления пузырьков воздуха. Серия концентраций образцов альбумина (40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75 и 80%) были получены путем дегидратации этого исходного материала с помощью роторного испарителя при 40 °С (±1°С). Все эксперименты проводились в трехкратном повторении. Значение рН сывороточного белкового изолята от pH 6,4 до pH 9 и pH 4 было изменено с помощью добавления соответственно 1 М NaOH и 1 М HCl. Как показано на рисунке 3.5, образцы различных сывороточных белковых концентратов отображали типичные эндотермические пики при повышении температуры, свидетельствующие о процессе денатурации белка молочной сыворотки. Было определено незначительное смещение температуры эндотермического перехода для сывороточного белкового концентрата (СБК), содержащего около 72,5% белка и показавшего температуру денатурации в 72,5 °С, в то время как образцы СБК, содержащего около 80% белка, показали пик денатурации при температуре около 75 °С. Небольшая разница в температурах 86 денатурации СБК-тов может быть связана с различием в составе данных продуктов, а именно в содержании белка. -0,135 Тепловой поток (Вт/г) -0,140 -0,145 -0,150 -0,155 -0,160 50 60 70 80 Температура (0C) Рисунок 3.5 – ДСК-эндотермы в зависимости от температуры для СБК, содержащего 80% белка (закрытые символы), и 72,5% белка (открытые символы) в концентрациях для обоих продуктов - 10 (, ▲) и 20% (,) со скоростью нагревания 2 °С / мин. 700 Твердость (кПа) 600 500 400 300 200 100 0 pH 4 pH 6 pH 9 Рисунок 3.6 – Зависимость твердости геля сывороточного белкового изолята (СБИ) от pH среды и концентрации, где концентрации СБИ в 20%, 30%, и 40% отображены слева направо Твердость образцов определяли с использованием анализатора текстуры TA.XT2 (Stable Micro Systems, Англия) с нагрузкой ячейки в 5 кг. Измерения были осуществлены с помощью цилиндрического алюминиевого зонда (диаметр 25 мм), погружаемого в кольцо с диаметром 40 мм для сжатия образца. Испытания проводили при скорости в 1 мм/с с силой нажатия в 10 г до деформации образца при сжатии в 80 % от первоначальной высоты. 87 Механические свойства (твердость) оценивали путем интерпретации экспериментальных данных в стресс (кПа) в зависимости от напряжения. После цикла сжатия алюминиевый зонд возвращался в исходное положение. Все эксперименты проводили при комнатной температуре (22 ± 1 °С). Белковые гели могут быть образованы разными способами, включающими добавление солей, действие ферментов, изменение рН или температуры. Было оценено значительное влияние изменений рН среды на структуру гелей сывороточных белков (Рис. 3.6). Показано, что значение рН влияет на суммарный заряд белковой молекулы, и, как следствие, величину твердости геля. Так, видно, что максимальная твердость геля сывороточного белкового изолята продемонстрирована в условиях, близких к изоэлектрической точке белка (pH=5,5), где суммарный заряд белковой молекулы равен нулю. Кроме этого, увеличение концентрации белка в системе приводит к повышению взаимодействий между молекулами белка, что, в конечном счете, повышает твердость геля. Таким образом, проведенные исследования обеспечивают понимание влияния условий обработки на индивидуальные сывороточные белковые продукты, позволяющее впоследствии подобрать рекомендуемые параметры пастеризации или стерилизации молочных продуктов и оценить комплекс свойств пищевых систем в условиях пониженного значения pH среды, свойственного ферментированным продуктам, стабилизации пены в условиях нейтрального значения pH и в области специализированных пищевых продуктов, обогащенных белком (напитках и структурированных системах). Экспериментальные данные также позволяют обеспечить глубокое осмысление тех или иных условий, при которых сывороточные белки будут проявлять необходимую функцию в пищевой системе. 88 3.3.3 Оценка технологические эффекта и высокого качественные давления свойства на функционально- сывороточных белковых продуктов 3.3.3.1 Изучение влияния высокого давления на функциональные свойства сывороточных альбуминов В последние десять лет наблюдается заметное увеличение применения обработки под высоким давлением в мировой пищевой промышленности в целях создания продуктов с повышенным содержанием витаминов и минеральных веществ и улучшенными органолептическими характеристиками, по сравнению с обычными режимами термической обработки продуктов. С точки зрения функциональности белков, который является предметом интереса в этой работе, обработка давлением может привести к денатурации белковой молекулы, ведущей к агрегации и гелеобразованию, и, как следствие, изменению вязкости и комплексных технологических параметров пищевой системы в зависимости от величины высокого давления, температуры обработки, ее продолжительности и физико-химической среды [258, 348, 403]. Эффект высокого давления на структурные свойства белков в водном растворе значительно рассмотрен в течение последних нескольких лет. Показано, что высокое давление может нарушить вторичную, третичную и четвертичную конформацию глобулярных белков, но не имеет никакого эффекта на первичную структуру [348, 184]. Данное исследование посвящено характеристике влияния высокого давления при 600 МПа в течение 15 мин при температуре окружающей среды на молекулярные свойства систем альбумина, фракции сывороточного белка, с различным содержанием сухих веществ. Сывороточный альбумин является составной частью белка молочной сыворотки и крови. Его физико-химические и структурные свойства были хорошо изучены, что дает возможность его использования в качестве модельной системы в области исследований, связанных с пищевой химией [310]. С точки зрения термической обработки, формирование геля альбумина имеет место при 89 умеренных температурах (80 °С в течение 30 мин). Показано, что высокое давление (выше 400 Мпа) может вызвать агрегацию в зависимости от концентрации белка и времени обработки. Доказано, что конформация альбумина остается достаточно стабильной при давлении 400 МПа при низкой концентрации белка. Эту стабильность альбуминовой молекулы связывают с высоким содержанием дисульфидных связей, стабилизирующих ее трехмерную структуру [326, 282]. Применение высокого давления оказывает влияние на вторичную структуру альбумина, связанную с уменьшением -спиралей и небольшим увеличением β-пластин во вторичной клнфлрмации белков [287]. Большинство исследований показывают, что давление между 800 и 1000 МПа приводят к значительным изменениям во вторичной структуре белка. Hayakawa et al. [283] сообщили об уменьшении содержания спиралей до 50% при 1000 МПа при 30 °С через 10 мин. Эти структурные модификации могут быть необратимы в зависимости от рН, концентрации белка, сопровождающейся термической обработки или сдвига. Степень молекулярных изменений в зависимости от температуры и высокого давления температуры систем денатурации альбумина систем белка контролировали с помощью путем измерения дифференциальной сканирующей калориметрии. Термические свойства материалов определяли с помощью дифференциального сканирующего калориметра Q2000 (TA Instruments, США), откалиброванного с помощью воды, индия и цинка, в температурном режиме от -40 до 450 ºС с системой охлаждения жидким азотом (RCS 90) с поступлением его при 50 мл/мин. В работе были использованы герметичные алюминиевые ячейки с образцом, когда как пустая ячейка была использована как контрольный образец. Около 8 мг образца было взвешено с погрешностью ±0,01 мг и сканировано при скорости нагревания 2 ºС/мин с 20 до 95 ºС. Термические свойства белков были проанализированы с амплитудой модуляции ±0,53 °C в течение 40 с при атмосферном давлении. 90 На рисунке 3.7 (а, б) изображены термограммы образцов, содержащих до восемьдесят процентов твердых веществ альбумина. В обоих случаях (при воздействии температуры и высокого давления) изображены четко определенные пики денатурации белковой молекулы с некоторыми вариациями размера и диапазона температур, отражающие основные характеристики эндотермического события. Результаты свидетельствуют, что обработка под высоким давлением оказала частичный эффект на морфологию альбумина с показательными молекулярными свойствами, совпадающими с термограммами альбумина, полученных после воздействии температуры. Настоящая работа расширяет применение обработки под высоким давлением в отношении проявления биофункциональности альбумина. Данное поведение сывороточного альбумина может быть обусловлено сложностью в его молекулярном составе. Так, молекула альбумина имеет последовательность из семнадцати дисульфидных мостиков и сопутствующих вторичных связей, что может в значительной степени противостоять денатурации по воздействием высокого давления. Таким образом, текущее исследование является шагом для оптимального использования обработки под высоким давлением в развитии рынка продуктов и добавок с высокой пищевой ценностью на основе белков, таких как формулированные продукты детского и спортивного питания, питательные батончики, сухие завтраки, текстурные модификаторы и заменители жира, а также белковые порошковые ингредиенты и концентраты. 91 12 Тепловой поток (Вт/г) 18 Тепловой поток (Вт/г) 13 8 3 -2 -7 -12 7 2 -3 -8 -13 б a -18 -17 55 65 75 Температура (°C) 85 95 55 65 75 85 95 Температура (°C) Рисунок 3.7 – ДСК - термограммы 30, 40, 50, 55, 60, 65, 70, 75 и 80% образцов сывороточного альбумина при нагревании от 25 до 100 °С со скоростью 1 °С / мин: а) при атмосферном давлении и б) при высоком давлении (600 МПа в течение 15 мин), расположенных сверху вниз соответственно 3.3.3.2 Изучение влияния высокого давления на функциональные свойства иммуноглобулинов Сывороточные белки содержат биологически активные компоненты, иммуноглобулины, обладающие защитной реакцией против инфекционных заболеваний. Оральный прием концентратов иммуноглобулина, как сообщается, может защитить человеческий организм от нескольких инфекций, вызываемых микроорганизмами, такими как ротавирус, Escherichia coli, Cryptosporidium, Streptococcus mutants, Candida albicans, Helicobacter pylori и т.д. [330, 382, 312]. Сывороточные белки могут быть использованы в качестве потенциального ресурса для извлечения иммуноглобулинов для использования в продукты детского питания, а также других гипериммунные продукты, являющихся эффективными против инфекционных заболеваний у детей и индивидуумов с ослабленным иммунитетом. Природные антибактериальные препараты имеют преимущества перед синтетическими и полусинтетическими антибиотиками в связи с их низкой стоимостью, эффективной деятельности против микробов на основе их поликлональной конформации и оказания меньшего эффекта на микрофлору кишечника человека. С коммерческой точки зрения, выход данных продуктов на рынок предпочтителен за счет менее строгих нормативных вопросов, связанных с регулированием препаратов на натуральной основе [292]. 92 Методы термической обработки, используемые в пищевой промышленности, используются для достижения приемлемой безопасности продуктов и, следовательно, служат для продления их срока годности. Как правило, термическая обработка приводит к потере биологической активности витаминов, антиоксидантов и белков. Иммуноглобулины считаются термолабильными с температурой денатурации выше 75 °C [235, 257, 313]. Как уже было сказано, все больше обработка высоким давлением рассматривается как альтернативный метод обработки в целях инактивации патогенных микроорганизмов, не влияющая на биологическую активность пищевых ингредиентов. Для любого белка, показатель биологической активности зависит от термодинамической устойчивости его трехмерной нативной конформации [177, 356]. Некоторые исследования показали, что иммуноглобулины чувствительны к обработке высоким давлением более чем 276 МПа. В этих условиях, данный тип обработки приводит к потере на 25% биологической активности иммуноглобулинов, в то время, как термообработка дает значительное снижение биоактивности, близкой к 100%. Данная работа посвящена определению влияния высокого давления на структурные свойствах конденсированных препаратов иммуноглобулинов (> 60% твердых веществ). Иммуноглобулины были извлечены из изолята сывороточного белка с использованием экспериментального протокола селективного осаждения сульфатом аммония [338, 190, 181]. Чтобы расширить наше понимание в денатурации иммуноглобулина термические события были продемонстрированы с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии. Данная методика предлагает понимание изменения важных параметров структуры материала, которые могут быть связаны с изменением температуры и энергии, необходимых для достижения денатурации белка. Термические свойства образцов иммоноглобулина, обработанных высоким давлением при 600 МПа в течение 15 мин, также были рассмотрены в настоящей работе. Рис. 3.8 воспроизводит соответствующие термограммы материалов при нагревании от 35 до 95 °С с контролируемой скоростью сканирования 2°С/мин. 93 Как показано на рис. 3.8, образцы, не обработанные высоким давлением, отображали типичные эндотермические пики при нагревании. Эти тепловые события отражают границы денатурации иммуноглобулина, в результате которой происходит потеря вторичной конформации. Изменения в энтальпии, связанные с этим термодинамическим переходом первого рода соттавляли около 4,1 Дж/г. Показательно, что пики денатурации образцов белка, обработанных высоким давлением, идентичны пикам образцов при атмосферном давлении. Эти результаты показывают, что вторичная структура иммуноглобулинов выдерживает цикл давления при 600 МПа в течение 15 минут [191]. Таким образом, как в случае и с альбумином, результаты свидетельствуют о сохранении вторичной иммуноглобулинов, конформации обработанных и высоким биологической активности давлением настоящем в исследовании. Данная работа предполагает возможность для использования высокого давления в продуктах функционального назначения в целях инициации замены термически обработанных молочных порошков с ограниченной биофункциональностью. Несмотря на положительный эффект высокого давления на функциональные свойства белков, вопрос оставался открытым о влиянии высокого давления на микробиологические показатели белковых систем. Этому посвящен следующий раздел диссертации [192, 200, 201]. 94 1,0 Тепловой поток (Вт/г) 0,5 0,0 -0,5 -1,0 -1,5 -2,0 60 65 70 75 80 85 90 95 Температура (°C) Рисунок 3.8 – ДСК - термограммы 60 (,), 70 (,) и 80% (,) образцов иммуноглобулинов при нагревании от 35 до 90 °С со скоростью 2 °С / мин при атмосферном давлении (откоытые символы) и при высоком давлении 600 МПа в течение 15 мин (закрытые символы) 3.3.3.3 Исследование влияния высокого давления на микробиологические показатели систем белка Качество и безопасность пищевых продуктов являются наиболее важными параметрами, влияющими на потребительский выбор и соображения экономической целесообразности производства и дистрибьюции продукции [232, 240]. В настоящее время обработка высоким давлением была предложена в качестве стерилизации в сочетании с повышенной температурой [342]. В целом механизм инактивации микроорганизмов под воздействием высокого давления ориентирован на разрушении функции клеточной мембраны и рибосом, а также изменения морфологии клеток [234, 286, 309, 316, 368, 378]. Эти исследования показали, что обработка высоким давлением способна инактивировать некоторые из обычно встречающихся патогенов (Salmonella, Shigella, E. coli и др.) в продуктах с низким содержанием сухих веществ [404]. Сведения, представленные в литературе, по эффекту высокого давления на стабильность белков и микроорганизмов в белковых системах, касаются в основном систем с низким содержанием сухих веществ (до 20%). Исследования конденсированных систем белков, подвергшихся высокому давлению, как 95 описано выше, и находящих применение в сухих завтраках, закусках, спортивных добавках и т.д., утверждают о сохранении вторичной конформации и, как следствие биологической активности [182, 202]. Цель настоящего исследования предполагала оценку активности пищевых патогенов в белковых препаратах для составления окончательной картины о влиянии высокого давления на функциональные и качественные характеристики белковых систем. На рисунке 3.9а-в показано влияние высокого давления на инактивацию Bacillus Cereus, E.coli и Staphylococcus aureus в системе сывороточного альбумина в зависимости от концентрации белка в системе. Как показано на рисунке 3.9а, уровень Staphylococcus aureus в системе альбумина с концентрацией 10% был около 2,5 × 107 КОЕ/мл. Следует отметить, что повышение содержания твердых веществ в белковых системах показывает уменьшение клеток до 2,0 × 106 КОЕ/мл, связанное со снижением активности воды в концентрированных системах. Применение высокого давления в белковых системах во всем экспериментальном диапазоне концентраций показывает значительное снижение общего количества Staphylococcus aureus (ниже 3,1 × 104 КОЕ/мл). На рисунке 3.9б представлен эффект высокого давления на Bacillus Cereus в белковых системах. В системах с низким содержанием сухих веществ (10%) количество патогенных микроорганизмов было приблизительно 4 × 106 КОЕ/мл. Этот уровень был снижен приблизительно до 1,9 × 10 1 КОЕ/мл при увеличении концентрации белка до 80%. Обработка высоким давлением позволила снизить количество Bacillus Cereus до четырех порядков в зависимости от концентрации белка в системе. Аналогичные тенденции наблюдались на рисунке 3.9в, где наблюдалось значительное снижение клеток E. coli до 2,2 × 101 КОЕ / мл во всех концентрациях белка после применения высокого давления. E. coli является грамотрицательная микроорганизм, тогда как Bacillus Cereus и Staphylococcus aureus являются положительный грамположительными эффект обработки микроорганизмами. высоким давлением на Выявлен снижение 96 бактериальной обсемененности на рисунке 12 независимо от морфологии клеточной стенки бактерий. Данное исследование показывает, что высокое давление (600 МПа в течение 15 мин) может быть использовано для инактивации бактерий в конденсированных системах белка. Из трех общих пищевых исследованных патогенов, Staphylococcus aureus показан как наиболее устойчивый к высокому давлению, в то время как содержание E. coli существенно снизилось с увеличением концентрации полимера до 80%. 9 9 а б 8 7 7 6 6 Log (КОЕ/мл) Log (КОЕ/мл) 8 5 4 5 4 3 3 2 2 1 1 0% 20% 40% 60% 80% 0% 100% 20% 40% 60% 80% 100% Концентрация сухих веществ (%) Концентрация сухих веществ (%) 9 8 Log (КОЕ/мл) 7 6 5 4 3 2 1 0% 20% 40% 60% 80% 100% Концентрация сухих веществ (%) Рисунок 3.9 - Активность и рост Staphylococcus aureus (а), Bacillus cereus (б) и E. coli (в) при атмосферном давлении (открытые символы) и под высоким давлением (закрытые в символы) сывороточного альбумина в зависимости от концентрации белка. 97 Мониторинг конформационных изменений белков под воздействием высокого давления с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии и показателей микробиологической сохранности позволяет лучше понять возможность применения высокого давления в пищевой промышленности, а именно для реализации технологических стратегий функциональных продуктов, имеющих в своем составе белковые компоненты [201]. Таким образом, в данном разделе был проведён анализ функциональнотехнологических свойств белков в зависимости от условий pH среды, концентрации и вида обработки. Показано, что фундаментальные исследования в области поведения различных видов белков могут положить основу для дальнейшей разработки широкого круга функциональных пищевых продуктов и добавок, включающих сывороточные белковые продукты. В частности, влияние изменения pH среды может быть использовано при создании кисломолочных и структурированных продуктов нового поколения с пониженным содержанием жира и улучшенной пищевой ценностью, тогда как исследования в области влияния высокого давления могут привести к созданию совершенно новых продуктов и ингредиентов с заданными характеристиками с использованием современных принципов обработки [206, 210, 211]. 3.3.4 Теоретические предпосылки применения натуральных ингредиентов при разработке молочных продуктов с повышенным содержанием белка Как показано на рис. 3.4, настоящая работа также включала применение натуральных ингредиентов (пищевых волокон, эмульгаторов и пробиотиков). Применение пробиотиков в указанных продуктах находится в стадии разработки, следовательно только пищевые волокна и натуральные эмульгаторы имею место быть в обогащенных продуктах, представленных в данной книге. Пищевые волокна – это съедобные части растений или аналогичные углеводы, устойчивые к перевариванию и адсорбции в тонком кишечнике человека, полностью или частично ферментируемые в толстом кишечнике. Пищевые волокна включают полисахариды, олигосахариды, лигнин и 98 ассоциированные растительные вещества. Пищевые положительные физиологические эффекты: волокна слабительный проявляют эффект, и/или уменьшение содержания холестерина и/или глюкозы в крови. Таким образом, применение пищевых волокон в продуктах, богатых белками, оказывает положительный эффект на желудочно-кишечный тракт человека, стимулируя рост полезной микрофлоры и осуществляя неоспоримых эффект в регуляции обменных процессов организма. Кроме этого известно, что некоторые пищевые волокна обладают свойствами загущения, гелеобразования, стабилизации, пенообразования и др. пищевых систем. Выяснилось, что при разработке технологии взбитых творожных продуктов выяснилось, что наибольшей пенообразующей способностью обладает желатин. Однако он может вызвать расслоение фаз в многокомпонентной системе из-за неустойчивости геля и кинетической тиксотропии. Гуаровая камедь и пектины не обладают высокими пенообразующими свойствами, однако можно предположить, что, увеличивая вязкость раствора в композиции с желатином, они будут способствовать повышению взбитости и устойчивости пенной массы. Можно также предположить, что сочетание молочного белка с названными пенообразующими и стабилизирующими агентами позволит не только достичь синергетического эффекта в отношении пенообразования, но и сделать такую систему стойкой в хранении, придать конечному продукту требуемую консистенцию и товарный вид [113]. Традиционно с целью уменьшения содержания свободной влаги и усиления связи между отдельными компонентами в рецептурах молокосодержащих компонентов вводят стабилизаторы – крахмалы и крахмалосодержащие ингредиенты. Применение тапиоковых крахмалов в рецептурах кремов, паст, йогуртов, продуктах сливочно-растительных сметанных, десертах и др. способствует получению плотной вязкой консистенции, устойчивой к синерезису [152]. Известно также, что весьма перспективно применение в качестве эмульгаторов водного экстракта из корней мыльнянки, а также бинарной системы гидроколлоидов - гуаровой камеди и камеди рожкового дерева в технологии 99 низкокалорийных майонезов, сметан, десертных паст и кремов [162, 2]. При указанном выше многообразии пищевых волокон, их свойств и функций чрезвычайно важным при создании продуктов питания с их добавками является выбор пищевых волокон, обоснования их синергизма с другими пищевых волокон и ингредиентами в пищевой композиции, а также рекомендуемой концентрации для обеспечения требуемых функциональных свойств продукта. За последние годы, растет спрос обогащенных молочных продуктов, особенно продукции с высоким содержанием кальция, витаминов и белка. Обогащение пищевых продуктов было первоначально направлено на снижение распространенности заболеваний, связанных с недостатками в питании, но впоследствии акцент фортификации сместился на достижение оптимального здоровья и рациона населения. Продукты на молочной основе очень распространены среди населения и могут рассматриваться как основа для фортификации. Кроме этого, молоко обеспечивает значительное количество питательных веществ, необходимых в ежедневном рационе человека. Продукты на молочной основе представляют собой сложную пищевую матрицу и, следовательно, любое введение дополнительных ингредиентов, может повлиять на качественные характеристики конечного продукта, таких как физико-химические и сенсорные атрибуты. Более того, фортификация может также повлиять и на финансовую осуществимость конечной композиции в коммерческих условиях. В настоящее время на рынке существует широкий спектр обогащенных продуктов на молочной основе для определенных целевых групп. Среди всех обогащенных продуктов на молочной основе, продукты, которые обогащены кальцием, железом и витаминами являются наиболее распространенным во многих странах. Ароматизированные молоко, йогурты и питьевые йогурты являются примерами функциональных молочных продуктов, которые имеются в продаже. Такие продукты, как молочные десерты, обогащенные витамином D3 и витаминами группы В, а также кальцием; ароматизированные молочные напитки с омега-3 жирными кислотами и белком, а также сухие завтраки с добавлением пищевых волокон хорошо восприняты потребителями. 100 Функциональные молочные продукты имеют потенциал для снижения рисков, связанных с сердечно-сосудистыми заболеваниями, таких как высокое кровяное давление и высокий уровень холестерина в крови. Например, растительные стерины / станолы, как известно, уменьшают усвоение холестерина, тогда как омега-3 жирные кислоты, в частности эйкозапентаеновая и докозагексаеновая кислоты, могут способствовать лучшему функционированию сердечно-сосудистой системы. Компания Kroger Active Lifestyle™ представляет молоко и обезжиренный сыр, являющихся примерами молочных продуктов с включением растительных стеринов. Кроме того, в ассортимент продуктов компаний Kemps Plus Healthy Lifestyle, Farmland Dairies Special Request and Horizon Organic входит молоко, содержащее омега-3 жирные кислоты. Улучшение системы пищеварения позиционируется как наиболее большой сегмент рынка функциональных продуктов питания во всем мире. В Европе, Азии и США, пробиотики и пребиотики добавляются в большой спектр продуктов, в т. ч. и молочных, для улучшения пищеварительного (желудочно-кишечного) здоровья и обеспечения других преимуществ. Примерами являются йогурт с низким содержанием жира «Activia» от компании «Danon», содержащий бактерии Bifidus regularis (научно известные как Bifidus animalis DN-173 010), с утверждением, что данный продукт «помогает регулировать пищеварительную систему при его ежедневном употреблении в течение двух недель»; «Yo-Plus» от компании «Yoplait», представляющий собой обезжиренный йогурт с уникальным сочетанием пробиотических бактерий (Bifidobacterium lactis BB-12) и пребиотика (т.е. инулина), для «естественного регулирования пищеварительной системы»; сырные закуски «LiveActive» от компании «Kraft», кубики и палочки с пробиотическими культурами Bifidobacterium Lactis, а также творога с 3 г пребиотика (инулин) в каждой порции (113 г) продукта. Таким образом, грамотная манипуляция свойствами пищевых волокон и белков позволит получить разнообразие текстур готовых продуктов, усилить физиологический эффект и получить продукт с высокими потребительскими характеристиками. Сформулированная концепция решения проблемы 101 обеспечения населения полноценным белком, предусматривающая изучение научное обоснование создания функциональных ингредиентов и белков на основе белка, представляется возможным построить модели продуктов питания на молочной основе с использованием белков в качестве структурирующих агентов, замены части жира, улучшения функционально-технологических свойств и пищевой ценности (рисунок 3.10). Сывороточные изоляты и концентраты Белки Казеинаты Улучшение функциональнотехнологических свойств Взбитые изделия Кисломолочные продукты Функциональные десерты Продукты на жидкой молочной основе Улучшение пищевой ценности Снижение содержания жира Снижение калорийности Рисунок 3.10 – Модели обогащённых продуктов питания на молочной основе с используемыми белками 3.3.5 Структурно-механические характеристики пищевых волокон различного происхождения Как уже было отмечено, одним из принципов концепции здорового питания является разработка и производство продукции с пищевыми добавками, придающими продукту профилактические, лечебные либо функциональные свойства. Также уже было отмечено, что пищевые волокна (ПВ), полученные из сырья растительного, животного или микробного происхождения, включены в группу физиологически функциональных ингредиентов и обладают уникальными свойствами загущения, гелеобразования, стабилизации пищевых систем. Однако успешное включение ПВ в технологию пищевых продуктов на практике вызывает осложнения, связанные с изменением их структурных и функциональных характеристик под действием термической обработки, и, таким образом, 102 обеспечивая различные текстуры конечного продукта. Кроме этого, структурнофункциональные взаимодействия ПВ и других компонентов пищевой системы являются основополагающими в разработке новых продуктов питания, впоследствии позволяющими осуществить корреляцию диетологии и пищевой функциональности. Научное обоснование применения ПВ в технологии функциональных пищевых продуктов строится на основании комплексной оценки их химической структуры, реологических, стабилизирующих и структурообразующих свойств, оказывающих влияние на текстуру пищевых продуктов, а также анализа повышения пищевой ценности продукта, обогащенного данными ПВ и/или белками. Таким образом, эффективность применения ПВ и белков в целях улучшения текстуры и повышения пищевой продуктов предусматривает: - изучение реологических и структурно-механических свойств ПВ, а также оценку их пищевой ценности с точки зрения физиологического эффекта; - подбор параметров введения некоторых ПВ в различные пищевые продукты; - оценку синергетических комбинаций ПВ, позволяющих получить пищевые системы с улучшенными свойствами; - оптимизацию режимов термической обработки для получения пищевых систем с функциональными свойствами, включающими ПВ. Для проведения исследований в качестве основных источников ПВ были использованы: Каррагинан (, и) – полисахарид красных морских водорослей, представляющий собой неразветвленные сульфатированные галактаны, молекулы которых имеют линейную цепь, построенную из α- и β-галактозных остатков с чередующимися α(1→4)- и β(1→3)-связями. Ксантан – полисахарид, полученный в процессе брожения культуры Xanthmonas campestris на питательной среде с линейной первичной, со-стоящей из остатков D-глюкоз, соединенных β(1→4)-гликозидными связями. 103 Галактоманнаны (гуаран и камедь рожкового дерева) – нейтральные полисахариды, состоящие из остатков β-D-маннозы и α-D-галактозы. Маннозные остатки посредством β(1→4)-гликозидных связей образуют основную цепь, а боковая цепь состоит из галактозных остатков с α(1→6)-соединением. Пектин – высокомолекулярный полисахарид, построенный из остатков Dгалактуроновой кислоты, соединенных α(1→4)-гликозидными связями. Остатки галактуроновой кислоты этерифицированны метанолом, доля которых выражается в процентах и называется степенью этерификации (СЭ). Различают высокоэтерифицированные пектины (СЭ>50%) и низкоэтерифицированные (СЭ<50%). Агар представляет собой смесь полисахаридов агарозы и агаропектина, получаемый путем экстрагирования из красных (Phyllophora, Gracilaria, Gelidium, Ceramium и др.) и бурых водорослей и образующую в водных растворах плотный студень. Альгинат натрия это полисахарид природного происхождения, состоящий из остатков D-маннуроновых и L-гулуроновой кислот, обладающий стабилизирующим и гелеобразующими действиями. Инулин - полифруктозан, легко растворимый в горячей воде и трудно в холодной и образующий при кислотном или ферментном гидролизе D-фруктозу и глюкозу. Все вышеупомянутые пищевые волокна относятся к широкой группе веществ, объединенных под термином «гидроколлоиды», и широко используются в различных промышленных областях, где они выполняют функции загущения, гелеобразования, эмульгирования, суспендирования, стабилизации пены, предотвращения кристаллизации льда и сахара и др. Именно благодаря индивидуальной специфике поведения каждого вида ПВ и белка в гидрофильной среде при различных условиях можно говорить о безграничных возможностях управления реологическими свойствами пищевых систем с целью формирования заданной консистенции или текстуры пищевого продукта. Следовательно, в целях включения исследуемых ПВ в технологии создания пищевых продуктов с 104 улучшенными текстурными и сенсорными характеристиками, были изучены их свойства и целесообразность их использования. Общая классификация используемых в данной диссертационной работе ПВ представлена на рисунке 3.11. Исследованы органолептические показатели используемых в данной работе ПВ и белков. Установлено, что исследуемые образцы представляют собой порошки белого, не обладающие специфическим вкусом и запахом (таблица 3.1). На следующем этапе работы по включению данных функциональных ингредиентов в продукты на молочной основе с заданными сенсорными и органолептическими свойствами, были охарактеризованы такие показатели, как реологичесекие и структурно-механические свойства, а также порядок подготовки и введения ПВ и белков в пищевые формулировки. Пищевые волокна Водорослевого происхождени я Каррагинан Агар Альгинат натрия Микробного происхождени я Ксантан Растительного происхождения Гуаран Камедь рожкового дерева Низкоэтерифицированный пектин Инулин Рисунок 3.11 – Классификация используемых ПВ 105 Таблица 3.1 – Органолептические характеристики используемых ПВ Наименование ПС Каррагинан Агар Фурцелларан Альгинат натрия Гуаран Ксантан Камедь рожкового дерева НЭП Инулин Внешний вид Цвет Консистенция Запах Вкус порошок порошок порошок порошок порошок порошок белый белый белый белый белый белый однородная однородная однородная однородная однородная однородная без запаха без запаха без запаха без запаха без запаха без запаха без вкуса без вкуса без вкуса без вкуса без вкуса без вкуса порошок белый однородная без запаха без вкуса порошок порошок белый белый однородная однородная без запаха без запаха без вкуса без вкуса Экспериментально подобрана стадия подготовки ПВ для введения их в пищевые продукты, заключающаяся в предварительном набухании ПВ в дистиллированной воде и растворении. Кроме индивидуальных ПВ были использованы их бикомпонентные системы: агар – низкоэтерифицированный пектин (НЭП), ксантан - – каррагинан, гуар – камедь рожкового дерева, ксантан – камедь рожкового дерева, – каррагинан – камедь рожкового дерева. Из литературных источников известно, что использование правильно подобранных для конкретного случая пар ПВ-1 – ПВ-2 за счет ассоциативных взаимодействий позволяет существенно улучшить функциональные свойства систем. Природа синергизма может быть связана или не связана с ассоциацией различных по молекулярной массе и химическому составу молекул гидроколлоидов. Если два ПС ассоциируют, может произойти гелеобразование или выпадение осадка. Гидроколлоиды с противоположными зарядами с большей долей вероятности будут ассоциировать с образованием осадка, в то время как ассоциирование некоторых жестких молекул ПВ (например, камедь рожкового дерева и -каррагинан, камедь рожкового дерева и ксантан) приведет к гелеобразованию [151]. Если два гидроколлоида не ассоциируют, как это часто бывает, в этом случае при низких концентрациях они, по-видимому, будут существовать как единая гомогенная фаза, а в случае более высоких 106 концентраций система со временем разделятся на две жидкие фаза, каждая из которых будет обогащена одним из гидроколлоидов. Таким образом, тщательный выбор типа и концентрации ПВ в результате может привести к образованию большого количества различных структур, и именно этот аспект привлекает сейчас наибольшее внимание [331]. Синергизм межу двумя ПВ изучался различными исследователями. Были предложены некоторые модели взаимодействия двух гидроколлоидов. В случае образования геля в смеси полигалактанов и галактоманнанов авторы предположили, что свободные от боковых цепей блоки галактоманнана могут принимать в растворе упорядоченную конформацию. Образуются зоны связывания, содержащие не только отдельные двойные спирали, но и их агрегаты, как показано на рисунке 3.12 [275]. Модель «ксантан – галактоманнан» включает переход «клубок-спираль» для ксантана и ее ассоциацию с «гладкой» областью цепи галактоманнана (Модель Ди, рисунок 3.12а) [249]. МкКлири несколько модифицировал эту модель, отметив, что ксантан может взаимодействовать и с «ворсистой» областью макромолекулы галактоманнана (рисунок 3.13б) [323]. Рисунок 3.12 – Модель взаимодействия полигалактанов и галактомананнов Рисунок 3.13 – Молекулярная природа ваимодействия ксантана с галактоманнанами: а) модель Ди; б) модель МкКлири; х – ксантан, G – галактоманнан В таблице 3.2 приведены данные исследований по подбору параметров набухания и растворения ПВ, а также данные по исследованию их синергизма. Для приготовления растворов полимеров навески образцов заливали дистиллированной водой и оставляли набухать на 20-40 минут при t= 20 ± 50C. Затем растворяли на водяной бане в течение 30±2 мин., после чего фильтровали через стеклянный фильтр Шотта №3. Органолептические показатели 0,3% растворов ПВ представлены в таблице 3.3. 107 Таблица 3.2 - Параметры набухания и растворения ПВ Параметры набухания ПВ ТемпеВремя, ратура, мин 0 С 30 20 Параметры растворения ПВ ТемпеВремя, ратура, мин 0 С 30 60 Интервал концентра ций, % Соотношение ПВ1 : ПВ2 НЭП Камедь рожкового дерева, ксантан, гуар Фурцелларан, агар, k – каррагинан, альгинат натрия, НЭП : агар – каррагинан : ксантан – каррагинан : камедь рожкового дерева; ксантан : камедь рожкового дерева 0,1 – 2,0 - 0,1 – 1,0 - 30 20 30 80 0,1 – 1,0 - 30 20 30 80 0,1 – 1,0 0,1 – 1,0 1:1 1:1 30 30 20 20 30 30 70 80 0,1 – 1,0 1:1 30 30 20 20 30 30 80 90 Гуар М 400 : ксантан 0,1 – 1,0 2:1 30 20 30 80 Гуар М 100 : ксантан; гуар М 30 : ксантан 0,1 – 1,0 3:1 30 20 30 80 Наименование ПВ Таблица 3.3 – Органолептические характеристики 0,3% растворов полисахаридов ПВ Цвет Консистенция Запах Вкус Каррагинан Агар Фурцелларан Альгинат натрия Гуаран Ксантан Камедь рожкового дерева НЭП НЭП – агар Ксантан – k –каррагинан Гуаран – ксантан Ксантан – камедь рожкового дерева бесцветный бесцветный бесцветный бесцветный бесцветный бесцветный вязкая вязкая вязкая вязкая вязкая вязкая без запаха без запаха без запаха без запаха без запаха без запаха без вкуса без вкуса без вкуса без вкуса без вкуса без вкуса бесцветный вязкая без запаха без вкуса бесцветный бесцветный вязкая вязкая без запаха без запаха без вкуса без вкуса бесцветный вязкая без запаха без вкуса бесцветный вязкая без запаха без вкуса бесцветный вязкая без запаха без вкуса Показано, что растворы полисахаридов не обладают цветом, запахом и вкусом, а, следовательно, не влияют на вкус, цвет, запах продукции на их основе. Необходимым этапом при исследовании возможности их применения для 108 приготовления продуктов питания на молочной основе является изучение их физико-химических свойств. Нами были изучены физико-химические свойства ПВ, данные представлены в таблице 3.4. Данные таблицы 3.4 показывают, что каррагинан, агар, фурцелларан, альгинат натрия, гуаран, ксантан, камедь рожкового дерева хорошо растворимы в воде и имеют разное значение рН среды от 5,5 – у фурцелларана до 6,4- у НЭП. Вышеназванные ПВ растворяются в воде без остатка, с образованием коллоидных растворов. Таблица 3.4 – Физико-химические показатели ПВ Наименование ПВ Массовая доля влаги, % Агар Альгинат натрия НЭП Каробан Ксантан Фурцелларан Каррагинан Гуаран 5,30±0,13 3,30±0,15 3,40±0,15 2,11±0,13 4,12±0,15 5,75±0,18 5,56±0,12 5,23±0,14 Массовая доля основного вещества, % в сухом остатке 99,2±0,4 98,9±0,4 98,8±0,4 98,8±0,3 98,9±0,4 98,5±0,3 98,8±0,4 98,9±0,3 Растворимость, % Значение рН среды 98,8±0,2 98,8±0,2 98,8±0,2 98,9±0,2 99,2±0,2 98,8±0,2 99,2±0,2 97,8±0,2 5,7±0,2 6,3±0,2 6,4±0,2 6,0±0,2 4,7±0,2 5,5±0,2 6,0±0,2 5,8±0,2 Основной функцией используемых ПВ является структурообразование. В зависимости от типа и концентрации ПВ состояние пищевых систем колеблется от вязкого до студнеобразного. Для изучения возможности использования ПВ в продуктах питания на молочной основе были изучены их структурномеханические характеристики. Изучены реологические характеристики растворов ПВ и их бинарных систем, используемых в качестве загущающих агентов. Когда говорят о ПВ как о загущающих агентах, имеют в виду их способность многократно увеличивать вязкость водных систем. Вязкость растворов полимеров зависит от конформации цепей, которые они принимают в растворе. Макромолекулы галактоманнанов, ксантана, каррагинанов в горячих растворах имеют форму клубка. При охлаждении растворов ПВ их макромолекулы изменяют конформации. Так ПВ 109 красных морских водорослей образуют спиральные конформации, а альгинат натрия, пектины – eggs-box model [367, 328, 271]. Данные исследований зависимости вязкости от концентрации полисахаридов представлены на рисунке 3.14. 90 Вязкость (мПa с) 80 70 60 50 40 30 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Концентрация (%) Гуар Ксантан k-каррагинан –камедь рожкового дерева (2:1) Ксантан – камедь рожкового дерева (1:1) Камедь рожкового дерева k-каррагинан Ксантан - k-каррагинан (1:1) Гуар – ксантан (2:1) Рисунок 3.14 - Зависимость абсолютной вязкости (η, спз) водных растворов ПВ от их концентрации Подтверждено, что вязкость растворов полимеров зависит от конформации их молекулярных цепей, которые они принимают в растворе. Показано, что результатом синергизма ПВ (–каррагинан – камедь рожкового дерева, гуар – ксантан, ксантан – –каррагинан, ксантан – камедь рожкового дерева) является повышение вязкости раствора. Это объясняется их взаимодействием, проявляющимся за счет зон связывания макромолекул полимеров [121]. Данное взаимодействие может обеспечить более широкий диапазон концентраций и производство продуктов разнообразных структур и свойств, включающих ПВ. Изучены основные физические - температура застудневания (Тз, температура плавления (Тпл, 0 0 С), С), структурно-механические характеристики 110 студней ПВ - прочность (Рк, кг) и упругопластические характеристики, в сравнении с часто применяемым в качестве структурообразователя желатином (Таблица 3.5). Установлено, что системы с композицией ПВ имеют более высокую прочность при одной и той же концентрации, не изменяя при этом температуры плавления и застудневания. Выявлены зависимости, позволяющие охарактеризовать упруго – пластические свойства студней. При этом установлено, что максимальное значение модуля упругости имеют системы с парой агар-НЭП. В ходе экспериментов доказано, что она является исследованных образцов. На основе изучения самой прочной из синергизма ПВ выявлено положительное влияние на их комбинированное применение в различных продуктах в качестве стабилизаторов, гелеобразователей и др. Таблица 3.5 – Физические и упруго-пластические характеристики студней ПВ Структурно-механические Студнеобразователь Агар Фурцелларан НЭП НЭП-агар Желатин Физические Концентрация, % 0,5 2,0 0,5 2,0 2,0 3,0 0,5 1,0 3,0 6,0 Т3, °С Т пл, °С 32 48 20 30 32 36 33 38 18 20 32 42 34 43 38 43 36 42 36 39 Рк, кг 0,51 1,73 0,78 2,22 0,38 0,78 0,89 2,43 0,57 0,98 Упруго-пластические характеристики Е1*, Е2**, Рк***, Па Па кг 0,42 0,41 0,08 0,99 0,87 0,10 0,19 0,14 0,04 1,11 0,98 0,08 0,49 0,44 0,09 0,54 0,51 1,18 0,49 0,49 0,97 0,12 0,11 0,13 0,18 0,17 0,05 0,32 0,27 0,13 Е1* - условно-мгновенный модуль упругости; Е2** - модуль эластичности; Рк*** - прочность студня на растяжение. На основании экспериментальных данных в литературе по обширному использованию ПВ в различных продуктах обоснованы необходимые концентрации ПВ для обеспечения требуемой консистенции структурированных продуктов на молочной основе: Агар, фурцелларан, – каррагинан, – каррагинан, альгинат натрия – 0,3 - 0,6 %; 111 НЭП – 0,8 – 1,0 %; Бинарные системы ксантана и –каррагинана (1:1), ксантана и – каррагинана (1:0,4; 1:0,7), ксантана и камеди рожкового дерева (1 : 1; 1 : 0,3; 1:0,2), гуарана М 400 и ксантана (1 : 0,5), гуарана М 100 и ксантана (1 : 0,3), гуарана М 30 и ксантана (1 : 0,3), –каррагинана и камеди рожкового дерева (1 : 0,5) – 0,2 – 0,7 %; ксантана и карбоксиметилцеллюлозы (1:1,75; 1:1,5) – 1,0 – 1,2%, НЭП : агара (1:0,125) – 0,9%. 112 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ПОТЕНЦИАЛА ПОЛНОЦЕННОГО БЕЛКА В КАЧЕСТВЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ СТРУКТУРИРОВАННЫХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 4.1 Изучение взаимодействий белка и пищевых волокон в концепции формирования текстуры ферментированных продуктов Желатин считается важным компонентом в структурно-сложных системах молочных продуктов благодаря его многофункциональности и способности образовывать мягкие гели независимо от рН. Однако, увеличение спроса по замене желатина, связанного с вопросами общей диеты, вегетарианства и религиозной этики, положило основание для развития научной концепции, основанной на передовом подходе о науке полимеров, приведшей к разработке новых продуктов питания с улучшенной текстурой и сенсорными свойствами [339, 292]. Полисахариды было широко исследованы за последние десятилетия в связи с их стабилизирующими свойствами. Эти структурно-функциональные ингредиенты, обладающие многочисленными преимуществами образования текстуры и обогащения продуктов пищевыми волокнами в тесной связи с наукой о питании, могут быть рассмотрены как компоненты во многих усовершенствованных технологиях [194, 206]. Загустители и гелеобразователи являются инструментом для достижения необходимых свойств продукта. Так, много было сказано в литературе о фундаментальных свойствах этих материалов в однокомпонентных системах. Таким образом, имеется достаточно информации в литературе о физикохимических свойствах и поведении в фундаментальных системах таких ингредиентов, как -лактальбумин, -лактоглобулин, казеинат натрия, полисахариды), описывающих механизм гелеобразования, молекулярную физику и взаимодействия компонентов [299, 302, 303]. Однако, все еще существует разрыв между последними достижениями в фундаментальных исследованиях отдельных компонентов в молочных системах и знаниями, необходимыми для 113 применения композиций ингредиентов в разработке продукции согласно современным концепциям науки о питании и спроса потребителей. Йогурт представляет собой кисломолочный продукт, широко потребляемый во всем мире. Этот «биотехнологический продукт», по мнению диетологов, обладают высокой питательной ценностью за счет низкого уровня лактозы и значительной концентрации катионов Ca2+, и био-активных преимуществ [353]. Однородная текстура без отделения сыворотки является желаемой характеристикой для всех типов йогуртов. Известно, что первый шаг в разработке любой новой технологической стратегии, включающий введение пищевых волокон в качестве стабилизаторов, является характеристика физико-химических свойств существующей формулировки соответствующего типа йогурта, а также установление характера взаимодействия между основными компонентами данной системы. Наша текущая работа базируется на исследовании структурно- функциональных свойств коммерческих йогуртов, в состав которых входит желатин и химически модифицированный крахмал в качестве стабилизаторов Одинарные, двойные и тройные комбинации основных гидроколлоидов, обеспечивающих необходимую текстуру йогуртов, были исследованы в модельных пищевых системах с помощью измерения зависимости вязкости от сдвига, что обеспечило надежную платформу для дальнейшей разработки новых йогуртов с пищевыми волокнами. Модельные водные дисперсии ингредиентов приготавливали путем смешением инулина, желатина, модифицированного крахмала и молочного белка в дистиллированной воде при нейтральном значении рН и температуры окружающей среды. Растворы перемешивали приблизительно 20 мин. Для обеспечения надлежащего растворения ингредиентов, температура системы была увеличена до 55 °С с выдержкой в течение 10 мин и постоянном помешивании. Далее системы были пастеризованы при 80 °С в течение 2 мин. Системы затем охлаждали до комнатной температуры и достигали значения рН до 4,6 путем добавления одной-двух капель 1М лимонной кислоты. Дисперсии выдерживали 114 при 4 °С не менее 16 ± 1 ч для достижения равновесия и удаления пузырьков воздуха. Зависимость вязкости системы от скорости сдвига однофазных, двухфазных и трехфазных модельных пищевых систем была определена на реометре AR-G2 (TA Instruments, США) с использованием параллельной геометрии диаметром 40 мм при 5 °С. Согласно обезжиренное этикетке, молоко, состав молоко, коммерческого сахар, сухое образца молоко, йогурта вода, был: инулин, модифицированный крахмал (Е 1442), желатин, ароматизатор, пищевая кислота (Е 331), естественный краситель (Е 160b) и живая йогуртовая культура (Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium, Lactobacillus GG). Пищевая ценность на 100 г: белки - 4,7 г, жиры - 1,4 г, углеводы - 16,8 г, в том числе сахара - 16 г. У образцов коммерческого йогурта была измерена вязкость для установления диапазона свойств данного материала (Рис. 4.1). Структура йогурта чрезвычайно зависима от напряжения сдвига. Тенденция устойчивого сдвига вязкости с увеличением деформации видна на рис. 4.1, где вязкость системы уменьшается (на три порядка) с ростом скорости сдвига (от 0,1 до 100 с-1). Рис. 4.1 также показывает, что вязкость коммерческого образца в диапазоне скорости сдвига 1 и 4 с-1 носит не совсем линейный характер, что может быть связано с разделением фаз между желатином, модифицированным крахмалом и инулином на микро-уровне. 115 2,5 Log вязкости (Па.с) 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Log сдвига (с-1) Рисунок 4.1 - Зависимость вязкости от скорости сдвига для коммерческого образца йогурта при 5°C. Выявив текстурные и сенсорные свойства коммерческого йогурта, стабилизированного инулином, модифицированным крахмалом и желатином, было выявлено, что данный продукт отличался мягкими гелеобразными свойствами с макроскопически однородной структурой и приятными органолептическими показателями. Наша задача состояла в том, чтобы имитировать эти свойства йогурта с желатином, используя комбинации пищевых волокон и модифицированного крахмала в дальнейшей работе, и, таким образом, заменить желатин в технологии йогурта. Для достижения данной цели в будущем необходимо оценить структурно-функциональные взаимоотношения между основными ингредиентами, формирующих структуру коммерческого образца йогурта, а именно инулином, желатином, молочным белком и модифицированным крахмалом. Так, были изучены физико-химические свойства модельных водных одно-, двух- и трехфазных композиций данных ингредиентов. В качестве приближения к вышеуказанной композиции, были созданы однофазные, двухфазные и трехфазные модельные пищевые системы с комбинацией в составе инулина (3% по весу), молочного белка (5% по весу), желатина (0,5% по весу) и модифицированного крахмала (2% по весу). Выбор концентрации ингредиентов для производства данных модельных фаз был 116 основан на информации о питательной ценности конкретного йогурта, путем расчета общего количества твердых веществ и основываясь на нашем опыте и обширному обзору литературы по применению инулина, желатина и модифицированного крахмала в йогурт в сочетании с молочным белком. Модельные пищевые системы, описанные выше, были подвергнуты измерению зависимости вязкости от скорости сдвига (Рис. 4.2 – 4.4). Однофазные водные системы молочного белка, инулина, желатина и модифицированного крахмала демонстрировали вязкое поведение на рис. 4.2. Среди модельных систем ингредиентов, используемых в данном исследовании, образцы молочного белка были более вязкими, по сравнению с другими системами. Эта тенденция четко видна на рис. 4.2, где образцы молочного белка в концентрации 5%, по весу, показали гелеобразное поведение с трендом вязкости почти на два порядка больше, чем для остальных компонентов. Поскольку процесс ферментации в производстве йогурта снижает рН системы до около 4,6, что является изоэлектрической точкой казеина, где происходит дополнительная агрегация молекул белка, проявляя функциональность данного ингредиента, используемого в качестве стабилизатора. Бинарные композиции инулина, желатина, модифицированного крахмала и молочного белка предоставили дополнительную информацию о влиянии этих компонентов на текстурные свойства йогурта (рис. 4.3). Данные показывают, что эти бинарные композиции способны формировать структурированные пищевые матрицы, что формирует коммерческий образец йогурта на рис. 4.3. Как показано на рис. 4.3, комбинации желатина в концентрации 0,5% (по весу) с модифицированным крахмалом в концентрации 2% (по весу) показали качественный сдвиг вязкости, наиболее приближенный к профилю вязкости коммерческого йогурта на рис. 4.3. В противоположность этому, бинарная композиция молочного белка и модифицированного крахмала отображала четкий гелеобразный профиль, являющийся неподходящим для имитации вязкоупругих свойств йогурта. 117 2,0 1,5 1,0 Log вязкости (Па.с) 0,5 0,0 -0,5 -1,0 -1,5 -2,0 -2,5 -3,0 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Log сдвига (с-1) Рисунок 4.2 - Зависимость вязкости от скорости сдвига однофазных модельных пищевых систем при рН 4,6 для 5% молочного белка (), 0,5% желатина (), 2% модифицированного крахмала () и 3% инулина (▲) при 5°C. 3,0 Log вязкости (Па.с) 2,0 1,0 0,0 -1,0 -2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 Log сдвига (c-1) Рисунок 4.3 - Зависимость вязкости от скорости сдвига бинарных модельных пищевых систем при рН 4,6 для 5% молочного белка и 3% инулина (), 5% молочного белка и 2% модифицированного крахмала (), 5% молочного белка и 0,5% желатина (), 0,5% желатина и 2% модифицированного крахмала (), 3% инулина и 0,5% желатина (), 3% инулина и 2% модифицированного крахмала () при 5°C. 118 Трехфазные комбинации инулина, модифицированного крахмала, желатина и молочного белка предоставляли больший объем информации о влиянии этих компонентов на текстуру йогурта. На рис. 4.4 изображено, что композиции молочного белка, инулина и модифицированного крахмала имитируют вязкоэластичный профиль коммерческого йогурта. В отличие от этого, комбинации молочного белка, желатина и крахмала не проявляли гелеобразных свойств. Эти данные могут показывать, что данная комбинация ингредиентов может не воспроизводить приемлемую консистенцию йогурта. Таким образом, в результате исследования трехфазных модельных пищевых систем, было получено доказательство данные комбинации ингредиентов позволили создать профиль свойств, сопоставимый с текстурой йогурта. 3,5 Log вязкости (Пa.с) 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 -1,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 Log сдвига (с-1) Рисунок 4.4 - Зависимость вязкости от скорости сдвига трехфазных модельных пищевых систем при рН 4,6 для 3% инулина, 2% модифицированного крахмала и 0,5% желатина (); 3% инулина, 5% молочного белка и 0,5% желатина (); 0,5% желатина, 2% модифицированного крахмала и 5% молочного белка (); 2% модифицированного крахмала, 3% инулина и 5% молочного белка () при 5°C. Данная работа является детальным изучением вязко-эластичных свойств коммерческих йогуртов, а также компонентов, оказывающих влияние на текстуру данного йогурта. Это исследование показывает перспективный сценарий для смешивания ингредиентов с приближением к текстурному профилю конечных 119 продуктов, таким образом, указывая структурно-функциональные взаимоотношения между основными компонентами йогурта. В частности, данное исследование может оцениваться как основоположник для дальнейшей разработки йогуртов без желатина с применением различных полисахаридов и их комбинаций на основе молочного белка [14]. 4.2 Исследование влияния комбинации белка и пищевых волокон на пенообразующие и пеностабилизирующие свойства эмульсионных продуктов 4.2.1 Изучение характеристик пен в системах высокой жирности с белком и пищевыми волокнами Как и другие коллоидные системы, пены термодинамически нестабильны. Газ и жидкость, из которых они состоят, стремятся образовать два слоя с минимальной поверхностью раздела фаз. Поэтому пены в готовых пищевых продуктах фиксируют путём добавки стабилизаторов пены. Стабилизаторы пены преимущественно располагаются на поверхности пузырьков воздуха, образуя прочную плёнку, которая усиливает сопротивляемость пузырьков к слипанию [12, 16, 17, 323]. Обычно стабилизирующее действие пенообразователей усиливают добавкой веществ, связывающих воду. Особенно нестойкими являются пены, содержащие большое количество свободной воды (> 20%). Пузырьки воздуха стремятся подняться вверх, а сухие вещества наоборот опуститься на дно. Затруднить движение пузырьков воздуха и осаждение сухих веществ можно снижением количества свободной воды, например, добавив желатин, который увеличивают вязкость жидкой фазы и стабилизируют тем самым пену. Данный многофункциональный агент широко используется в пищевой промышленности. Тем не менее, растущий спрос на замену желатина, обусловленный диетическими, вегетарианскими и религиозными аспектами, привел к разработке более осознанных технологический решений согласно концепциям современной науке о питании [33, 122, 399, 292]. 120 Жиросодержащие взбитые массы содержат жиры, протеины и углеводы. Типичным примером жиросодержащего взбитого продукта являются взбитые сливки, трёхфазная система из пузырьков воздуха и кристаллов жира, распределённых в жидкости. В настоящее время распространены аналоги взбитых сливок, в которых молочный жир и белок полностью заменены растительными жирами и немолочными белками. Данные продукты обладают хорошими потребительскими и функциональными свойствами, но лишают организм жизненно необходимых компонентов, содержащихся в молоке, а именно молочного белка, кальция и витаминов [211, 215]. Целью данной главы стало изучение влияния ПВ на реологические свойства систем с высокой жирностью в присутствии белка и ПВ. Выявление аналогичного текстурного профиля изделий с пищевыми волокнами разрешило оценить свойства систем высокой жирности с белком, стабилизированных ПВ, что, в свою очередь, позволило получить взбитый продукт с эластичной структурой и стабильностью во времени. Объектами исследования стали коммерчески доступные молочные ингредиенты были использованы для получения сливок с желаемым содержанием жира. Так, сливки с 51,5% жира и обезжиренное молоко с 0,12% жира были произведены компаниями Bead Foods (Австралия) и Parmalat (Австралия), соответственно. Концентрация содержания жира в сливках была уменьшена путем добавления обезжиренного молока в соответствующей пропорции. Подтверждение окончательного процентного содержания жира в 35% в модифицированных сливках было осуществлено с помощью метода Бэбкока. Для получения конечных образцов сливок, стабилизированных желатином или пищевыми волокнами, водный раствор стабилизаторов добавляли к сливкам 34,8-35,2% жирности, что изменило окончательный процент жира до 32,4±0,4%. Зависимость вязкости системы от скорости сдвига образцов кремов была определена на реометре AR-G2 (TA Instruments, США) с использованием параллельной геометрии диаметром 40 мм при 5 °С. 121 Функциональные свойства взбитых изделий пены определяли путем измерения кратности и стабильности пены, методика определения которых описана в главе «Объекты и методы исследования». После получения максимальной кратности пены, оценивали ее стабильность в течение 7 часов. Согласно полученным данным, были построены зависимости процента кратности пены от времени взбивания, а также устойчивости пены в течение заданного времени. Эксперименты были произведены в трёхкратном повторении. Световая микроскопия образцов и их взбитых текстур с пищевыми волокнами была осуществлена с помощью микроскопа Leica DM 2500 (Wetzlar, Германия) с прикрепленной цифровой камерой Leica DFC400 при увеличении 100 (секция «Объекты и методы исследования»). Проведенные экспериментальные исследования по выбору типа ПВ и их концентрации, а также данные по изучению синергизма ПВ позволили обосновать необходимые комбинации и концентрации ПВ для обеспечения требуемой консистенции взбитых продуктов: НЭП - -каррагинан – 0,7 - 0,9%, -, каррагинан и гуран – 0,7 - 0,9%, -каррагинан и альгинат натрия – 0,15 – 0,17%, каррагинан, альгинат натрия и гуаран – 0,11 – 0,13%, агар и НЭП – 0,12 – 0,14%. В основе оценки влияния ПВ на комплекс функциональных свойств систем высокой жирности c молочным белком пыл положен принцип установления аналогичности между контрольными текстурами (с желатином) и текстурами в присутствии ПВ. Был разработан контрольный образец с выбором концентрации желатина, основанном на информации о питательной ценности конкретного образца, путем расчета общего количества твердых веществ и основываясь на нашем опыте и обширному обзору литературы по применению желатина в качестве стабилизатора в сливках для взбивания. Зависимость вязкости образцов от скорости сдвига представлена на Рис. 4.5. Образцы с ПВ показали похожие значения вязкости в сравнении с образцами, содержащими желатин. Такое поведение указывает, что системы высокой жирности в присутствии молочного белка с ПВ могут имитировать текстуру продукта с желатином. 122 Поскольку образцы систем с повышенным содержанием жира с молочным белком и ПВ производили аналогичную текстуру систем с желатином, на следующем этапе в разработке новых видов сливок для взбивания с ПВ было необходимо оценить свойства пены разработанных систем, поскольку прямое назначение новых продуктов – это взбивание. Следует отметить, что в ходе оценки влияния ПВ на функциональнотехнологические свойства систем высокой жирности с молочным белком по типу сливок, свойства пены около 10 - 12 образцов были оценены с различными комбинациями пищевых волокон в рецептурах сливок, несмотря на похожие реологические свойства. Некоторые из этих композиций имели сходную или меньшую кратность пены, по сравнению с образцом, содержащим желатин. Следовательно, только те образцы, которые показали улучшенную кратность и стабильность пены, были отобраны для дальнейших исследований. 2,5 Log вязкости (Па.с) 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Log сдвига (1/с) Рисунок 4.5 - Зависимость вязкости от скорости сдвига для образцов систем высокой жирности с молочным белком по типу сливок: с желатином (▲), -каррагинаном и НЭП (Δ), (▲), , -каррагинаном и гуараном (), альгинатом натрия, каррагинаном и гуараном (), агаром и НЭП (), альгинатом натрия и каррагинаном () при 5°C. Интересно, что кратность пены систем по типу сливок, стабилизированных ПВ, была на 25% больше, по сравнению с системами с желатином (Рис. 4.6). Важно отметить, что структуры, стабилизированные композицией -каррагинана и НЭП, показали похожую стабильность систем с желатином. Скорее всего, оба 123 полисахарида и желатин стабилизируют пену, предотвращая сливание капель жира во взбитых композициях в условиях данного эксперимента. 180 160 140 120 % 100 80 60 40 20 0 Кратность Стабильность пены Рисунок 4.6 - Кратность и стабильность систем высокой жирности с молочным белком по типу сливок в течение 7 ч с желатином (слева), и -каррагинаном и НЭП (справа) а б в г Рисунок 4.7 - Микрофотографии систем высокой жирности с молочным белком по типу сливок, стабилизированных желатином и ПВ (композиция -каррагинана и НЭП) (а и б, соответственно), и взбитые структуры этих систем (в и г, соответственно). Получено с увеличением объектива в 100. Четыре микрофотографии систем высокой жирности с молочным белком по типу сливок до и после взбивания представлены на рис. 4.7. Эти микрофотографии показаны для идентификации разницы в микроструктуре систем с желатином и систем, стабилизированных -каррагинаном и НЭП. Системы по типу сливок с желатином до и после взбивания показали значительную долю жировой фазы в их составе (рис. 4.7а, 4.7в). Эта система 124 является однородной, однофазной, с равномерно рассеянными пузырьками воздуха. В отличие от этой системы, системы, стабилизированные ПВ, показали разделение фаз на микроскопическом уровне. Это поведение связано с понятием «термодинамической несовместимости», что приводит к образованию однородной системы с деликатной, податливой и воздушной структурой (рис. 4.7б , 4.7г). Таким образом, это исследование дает многообещающие результаты для использования композиций ПВ в технологии сливок, основное предназначение которыйх - взбивание. Результаты данной работы показывают дальнейшую возможность разработки взбитых систем с различными гидроколлоидами при различных концентрациях и сочетаниях для придания улучшенных термодинамических свойств и функциональности продукта. 4.2.2 Изучение процесса пенообразования в системах высокой жирности с белком и пищевыми волокнам в присутствии эмульгатора Дальнейшие исследования позволили уточнить пенообразующие и пеностабилизирующие свойства систем высокой жирности с белком и пищевыми волокнам сливок. В качестве натурального эмульгатора был выбран лецитин, применяемый в медицине в качестве БАДа из-за своих уникальных свойств и состава и имеющий широкий диапазон воздействия на обменные и физиологические процессы, происходящие в организме. Состоит лецитин из различных фосфолипидов, составляющие основу клеточных мембран всех живых организмов [128]. Данный раздел работы по изучению свойств систем высокой жирности в присутствии молочного белка, включающей ПВ и лецитин в качестве стабилизаторов, открывает перспективы для создания взбитого продукта с натуральными компонентами и улучшенными функционально-технологическими свойствами. Наша работа была направлена на изучение свойств образца сливок, содержащим альгиновую кислоту и эмульгаторы химической природы, и включение ПВ и натурального эмульгатора в качестве стабилизаторов в данные 125 системы по типу сливок. Физико-химические свойства систем высокой жирности были исследованы с помощью анализа зависимости вязкости от скорости сдвига, световой микроскопии и изучения свойств пены. Данное исследование позволило получить продукт с натуральными компонентами, высокой кратностью пены, получаемой за короткий период времени и остающейся стабильной. Объектами и методами исследований стали коммерчески доступные молочные ингредиенты, такие как сливки с 40% жира и обезжиренное молоко с 0,12% жира (National Foods, Австралия). Для приготовления образцов кремов были использованы следующие ингредиенты: низкоэтерифицированный пектин (НЭП) (CP Kelco, США), каррагинан (Swift и Company Limited, Австралия), -каррагинан (SBI, Нидерланды), лецитин (Solae Company, США). Концентрация содержания жира в сливках была уменьшена путем добавления обезжиренного молока в соответствующей пропорции. Подтверждение окончательного процентного содержания жира в 37% в модифицированных сливках было осуществлено с помощью метода Бэбкока. Для получения конечных образцов сливок, стабилизированных пищевыми волокнами, водный раствор указанных ингредиентов добавляли к сливкам 37% жирности, что изменило окончательный процент жира до 35,8%. Зависимость вязкости системы от скорости сдвига, функционально- технологические свойства и характеристика текстуры исследуемых образцов с помощью микроскопии была определена также, как и в предыдущем разделе. Изучив компонентный и химический составы коммерческого образца сливок, было установлено, что для стабилизации эмульсии и образуемой при взбивании пены данных сливок в качестве стабилизаторов используется смесь альгиновой кислоты, тетранатрийпирофосфата и карбоната натрия. На основании информации о питательной ценности конкретного образца, путем расчета общего количества твердых веществ и основываясь на нашем опыте и обширному обзору литературы по применению стабилизаторов в пищевой промышленности, было определено примерное количество каждого ингредиента в стабилизационной 126 смеси коммерческого образца, и осуществлена попытка разработать новые виды систем повышенной жирности с молочным белком, содержащие натуральные ингредиенты, такие как ПВ и лецитин. Образцы систем с высоким содержанием жира и молочным белком в приутствии ПВ и эмульгаторов были подвергнуты анализу вязкости от скорости сдвига (Рис. 4.8). Системы с бинарными композициями ПВ и системы с ПВ и лецитином показали очень похожие тенденции в зависимости вязкости от скорости сдвига, по сравнению с коммерческим продуктом. Такое поведение показывает, что системы с натуральными ингредиентами могут значительно повторить текстурные свойства сливок с альгиновой кислотой и эмульгатором химической природы. Масштаб времени наблюдения разработанных систем и коммерческих производить продуктов аналогичные показал, что механические все испытанные свойства образцы могут полуструктурированной системы, что представляет интерес в данной работе. После достижения текстуры систем с высоким содержанием жира с использованием ПВ в качестве стабилизаторов, а также лецитина, необходимо было оценить свойства пены, производимой данными продуктами, включающими кратность и стабильность. В ходе работы по усовершенствованию рецептур сливок, как и прежде, двенадцать композиций сливок с ПВ, содержащими или не содержащими лецитин, были разработаны и оценены. Некоторые из этих композиций имели сходную или меньшую кратность пены, по сравнению с образцом сливок с альгиновой кислотой и эмульгатором химической природы. Следовательно, только те образцы, которые показали улучшенную кратность и стабильность пены, были отобраны для дальнейших исследований и были включены в данную работу. 127 2,5 Log вязкости (Па.с) 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 -1,0 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Log скорости сдвига (1/c) Рисунок 4.8 - Зависимость вязкости от скорости сдвига для коммерческого образца сливок () и разработанных образцов с -каррагинаном, -каррагинаном (), каррагинаном, -каррагинаном и лецитином (Δ), -каррагинаном и НЭП () и -каррагинаном, НЭП и лецитином () при 5°C. Максимальная кратность пены коммерческих образцов сливок была достигнута после взбивания в течение 2,5 мин. Интересно, что системы, стабилизированные полисахаридами и полисахаридами и лецитином, демонстрировали до 25% увеличения в кратности после охлаждения образца до 5 °С, и до 10% после взбивания при 25 °С, по сравнению с коммерческим продуктом, как показано на рисунке 4.9. Выбор температуры в 25 °С при контроле стабильности пены сливок мыобусловлен максимальной температурой хранения взбитых продуктов. Оказалось, что добавление лецитина в системы с высокой жирностью с молочным белком позволяет увеличить кратность и стабильность пены до 4% и 15%, соответственно, по сравнению с образцами без лецитина. Из рисунка 4.10 видно, что максимальная кратность пены, стабилизированной полностью натуральными ингредиентами, была достигнута на 60% быстрее, по сравнению с коммерческими сливками, что составило примерно до 1,5 мин и 2,5 мин, соответственно. Важно отметить, что разработанные системы с полисахаридами и лецитином производили более стабильную пену (от 150% до 128 15%), по сравнению с коммерческим продуктом, что, в результате, улучшает структуру и твердость взбитых продуктов. 180 160 140 % 120 100 80 60 40 20 0 Рисунок 4.9 - Кратность пены при 5 и 25 0С и стабильность пены в течение 8 ч (слева направо) коммерческого образца сливок для взбивания и разработанных образцов с каррагинаном, -каррагинаном, -каррагинаном, -каррагинаном и лецитином, каррагинаном, НЭП и лецитином и -каррагинаном и НЭП. Пять микрофотографий коммерческого и разработанных образцов сливок до взбивания представлены на рис. 4.11. Эти микрофотографии показаны для идентификации разницы в микроструктуре коммерческих сливок, используемых в качестве стабилизатора альгиновую кислоту и эмульгатор химической природы, разработанных сливок для взбивания с полисахаридами и с полисахаридами и лецитином, используемым как эмульгатор. Как видно из рис. 4.11, коммерческий образец сливок и разработанные сливки с полисахаридами и лецитином показали структуру эмульсии типа «масло-в-воде» с равномерно распределёнными жировыми шариками (рис. 4.11а, б, г). Эмульгаторы в этих системах служат стимулом для прикрепления жировых шариков к пузырькам воздуха во время взбивания. В отличие от этого, в сливках, стабилизированных только ПВ, жировые шарики частично сливаются (рис. 4.11б, д). Все системы сливок 129 образовывают структуру с четко разделёнными фазами, что связано с понятием «термодинамической несовместимости». Это приводит к образованию однородной системы с деликатной, податливой и воздушной структурой. 160 140 Взбитость (%) 120 100 80 60 40 1,0 1,5 2,0 2,5 Время (мин) Рисунок 4.10 - Кривые кратности пены каждые 30 сек. коммерческого образца сливок для взбивания () и разработанных образцов с -каррагинаном, -каррагинаном (), -каррагинаном, -каррагинаном и лецитином (), -каррагинаном, НЭП и лецитином () и -каррагинаном и НЭП (). а б в г д Рисунок 4.11 - Микрофотографии сливок, стабилизированных альгиновой кислотой и эмульгатором химической природы (а), и разработанных образцов с каррагинаном, -каррагинаном и лецитином (б), -каррагинаном, каррагинаном (в), -каррагинаном, НЭП и лецитином (г), -каррагинаном и НЭП. Получено с увеличением объектива в 100 Результаты данного исследования позволяет показать перспективы использования ПВ в комбинации с природным эмульгатором (лецитин) в технологиях сливок для взбивания, по сравнению со сливками, стабилизированными альгиновой кислотой и эмульгатором химической природы. Результаты продемонстрировали, что использование ПВ и соевого лецитина 130 позволяет получать пеные продукты на основе систем высокой жирности с молочным белком по типу сливок быстрее, с большей кратностью и стабильностью, чем коммерческие образцы. 4.2.3 Изучение характеристик пенных систем высокой жирности с белком и пищевыми волокнам в присутствии сахарозы Большинство взбитых десертов имеют в своем составе сахарозу в количестве 10-20%. Этот этап работы был посвящен выявлению пенообразующих и пеностабилизирующих свойств систем с высоким содержанием жира с молочным белком по типу сливок сливок с ПВ в присутствии сахарозы (15%). Дальнейшие исследования позволили уточнить влияние природы ПВ и его концентрации на пенообразующие и пеностабилизирующие свойства в системах «белок – полисахарид». При этом было выявлено, что результатом такого взаимодействия является образование комплексных соединений «белок – полисахарид». В основе этих комплексов является наличие стабилизационной сетки, которая препятствует межмолекулярному взаимодействию белковых молекул и агрегации их во время хранения [260, 253, 254]. Как отмечалось, научно обосновано применение ПВ в пищевых продуктах вместо желатина, вырабатываемого из туш крупного рогатого скота. Такая замена связана с возможностью возникновения инфекционных заболеваний крупного рогатого скота [375]. Кроме этого, приверженцы некоторых религиозных и вегетарианских направлений не потребляют продукты, полученные из мяса животных [292]. Изучено влияние природы ПС и его концентрации на пенообразующие и пеностабилизирующие свойства в системах «полисахарид – белок» в присутствии сахарозы по оценке консистенции взбитых сливок в присутствии сахарозы в количестве 15% (Таблица 4.1). В этом исследовании также были обоснованы необходимые концентрации ПВ для обеспечения требуемой консистенции сахаросодержащих взбитых продуктов: агар, фурцелларан, – каррагинан – 0,30,5 %; НЭП – 0,8 – 1, 0%; бинарные системы ксантана и –каррагинана, 131 ксантана и камеди рожкового дерева, гуарана и ксантана, –каррагинана и камеди рожкового дерева – 0,2 – 0,4 %; альгината натрия, бинарные системы агара и НЭП – 0,4 – 0,6 %. Опишем предположительные механизмы функционирования в системах «ПВ – белок» и «ПВ-1 – ПВ-2 – белок». Процесс структурообразования агара, осуществляется при конформационном переходе макромолекул от состояния свернутого клубка при высоких температурах (растворение t =80 ºС) к двойным спиралям с последующей их агрегацией при постоянном понижении температуры до 4–6 0С, независимо от содержания катионов металлов, рН среды и добавок сахара (Matsunashi, 1990). Низкоэтерифицированные пектины и альгинаты структурируют в кислых средах при значении рН в диапазоне от 3 до 5 (рН системы взбитых сливок от 6 до 8), а также в присутствии катионов кальция, которые содержит система взбитых сливок [259, 241]. Используемые в работе –каррагинан и фурцелларан образуют слабые гели, а также взаимодействует с положительно заряженными аминокислотами белков на поверхности мицелл казеина, образуя стабилизационную сетку. Сетка препятствует межмолекулярному взаимодействию белковых молекул и агрегации их во время хранения. С учетом структурного и функционального сходства фурцелларана и каррагинана, оба эти гидроколлоида объединены под номером Е 407 [353, 391]. Однако при взаимодействии –каррагинана с белками взбитых сливок отчетливо наблюдалась «термодинамическая несовместимость» полисахарида и молочных белков, выраженная в выпадении белкового осадка и играющая не столь «благоприятную функцию» в получении системы с высоким качеством. Возможно, причиной этого является разница в структуре 4-связанного галактозного остатка (у –каррагинана он представлен SO3 фурцелларана на 40% катионами Н+ и на 60% SO3 ксантана к –каррагинану устраняет - - - группами, а у - группами). Добавление перечисленные недостатки структурирования, поскольку значительно повышается вязкость дисперсионной 132 среды, что создает кинетические трудности для сближения капелек жира, их подъема и осаждения, как показано на рис. 4.12 [265, 251]. Рисунок 4.12 – Взаимодействие -каррагинана с -казеином молочного белка Таблица 4.1 – Зависимость консистенции взбитых сливок от типа и концентрации полисахарида в присутствии сахарозы № п/п Полисахарид Концентрация, % 1 Агар 0,3-0,5 2 Фурцелларан 0,3-0,5 3 k –каррагинан 0,3-0,5 4 НЭП 0,8 – 1 5 Агар и НЭП 0,4 – 0,6 6 Альгинат натрия 0,4 – 0,6 7 Ксантан и –каррагинан Ксантан и камедь рожкового дерева 0,2 – 0,4 9 Гуаран М 400 и ксантан 0,2 – 0,4 10 Гуаран М 100 и ксантан 0,2 – 0,4 11 Гуаран М 30 и ксантан 0,2 – 0,4 12 –каррагинан и камедь рожкового дерева 0,2 – 0,4 13 Контроль (желатин) - 8 0,2 – 0,4 Консистенция системы Однородная. Нежная. Без расслоений. Держит форму. Однородная. Нежная. Без расслоений. Держит форму. Неоднородная. Расслаивается. Не имеет формы Неоднородная. Расслаивается. Не имеет формы Однородная, нежная. Держит форму. Однородная, нежная. Система не держит форму. Однородная, нежная. Держит форму. Неоднородная. Расслаивается. Не меняет формы. Однородная, нежная. С течением времени система не теряет форму. Однородная, нежная. С течением времени система теряет форму. Однородная, нежная. С течением времени система теряет форму. Неоднородная. Расслаивается. Не меняет формы. Однородная. С течением времени система теряет форму, расслаивается, черствеет 133 Описанные в литературе случаи синергизма ксантана с галактоманнанами не проявились в изученной системе [175, 344]. Природа этого взаимодействия вызывает много споров. Возможно, дело в том, что молекулы ксантана могут находится в упорядоченной конформации при относительно высоких температурах, но ассоциация с молекулами галактоманнанов с повышением температуры ингибируется как в случае взаимодействия ксантана и гуарана с М 30, 100 в данной работе. Но при высокой молекулярной массе гуаровой камеди, видимо, этот эффект не проявляется [399]. Отметим, что использование гурана М 30 и М 100 не дало стабилизационного эффекта в изучаемой системе. В системе с молочным белком и желатином при низких температурах молекулы желатина быстро агрегируют с образованием геля, однако высокое содержание в нем таких аминокислот, как пролин и гидроксипролин, означает, что молекулярные цепи в действительности обладают ограниченной гибкостью [279]. Большинство исследователей полагает, что это является основной причиной повышения жесткости или прочности структуры продукта [288, 294]. Структура взбитых сливок с ПВ и желатином в сочетании с сахарозой представлена на рисунке 4.13. Как и в предыдущих исследованиях в работе, видно, что структура крема состоит из трех фаз: водной, воздушной – пузырьки воздуха и жировой – жировые шарики, которые образуют скопления на оболочках пузырьков. В структуре крема с желатином (рис. 4.13а) наибольший объем занимает жировая фаза. Данная система гомогенна, пузыри воздуха расположены близко друг к другу. Это же можно сказать, что ПВ «разрыхляют» систему, делая ее более воздушной и эластичной [387, 388]. При использовании в качестве стабилизаторов НЭП и – каррагинана (рис. 4.13в, д) количество крупных жировых шариков в комплексе с полисахаридом увеличивается, что говорит о неустойчивости системы. В конечном счете наблюдается расслоение системы на две фазы (термодинамическая несовместимость белков и ПС). У системы с бинарной системой агара и НЭП (рис. 4.13г) эти комплексы меньше по размеру, а по количеству их больше, что дает нежную, эластичную, воздушную структуру [372, 379]. 134 а) б) в) г) д) е) ж) з) и) л) м) к) н) Рисунок 4.13 – Структура систем высокой жирности с молочным белком по типу сливок при увеличении ×150: а) с желатином; б) с агаром; в) с НЭП; г) с агаром и НЭП; д) с – каррагинаном; е) с фурцеллараном; ж) с ксантаном и – каррагинаном; з) с – каррагинаном и камедью рожкового дерева; и) с ксантаном и камедью рожкового дерева; к) с гуараном ММ 30 и ксантаном; л) с гуараном М 100 и ксантаном; м) с гуараном М 400 и ксантаном; н) с альгинатом натрия У системы с камедью рожкового дерева (рис. 4.13з, и) наблюдается образование фрагментов студня, все включения «ра – каррагинаном видны редкие комплексы «белок – ПС», что связано, по-видимому, с его хорошим взаимодействием с казеином [293, 400]. Обратная ситуация у 135 крема с альгинатом натрия (рис. 4.13н), где водная фаза превалирует над другими, что говорит о неспособности образования альгината загущать данную систему. Бинарная система - – каррагинан (рис. 4.13ж) близка к образованию студня. Но за счет образования комплексных «включений», наблюдается термодинамическая несовместимость данной смеси ПС и молочных белков. Зависимость структуры системы от молекулярной массы полимера отчетливо можно рассмотреть на примере гуарана (рис. 4.13к, л, м). Видно, что с увеличением молекулярной массы наблюдается большее взаимодействие «полисахарид – белок», и переход от белка к его комплексу с полисахаридом. В конечном счете (при максимальной молекулярной массе) система однородная, нежная, держит форму [328, 333, 362, 393, 122]. Таким образом, для достижения необходимой структуры взбитых изделий в присутствии сахарозы (15%), обоснованы следующие ПВ и их бинарные системы в качестве стабилизирующих агентов: агар с концентрацией 0,3 - 0,5%, фурцелларан - 0,3 – 0,5%; бинарные системы агара и НЭП (в соотношении 1:1) 0,4 – 0,6%, ксантана и k –каррагинана (1:1), гуарана М 400 и ксантана (1 : 0,5) – 0,2 – 0,4%, и проведены сравнительные исследования комплекса показателей процесса пенообразования: пенообразующая способность, устойчивость пены, время полураспада пены, взбитость. Как и прежде, подтверждено, что образование пены наиболее стабильно в продуктах с ПВ. Оказалось, что наиболее длинный период полураспада пены наблюдается в системах с добавлением агара – в проведенных экспериментах он составлял 235 мин., а с желатином – не более 175 мин. в данных экспериментальных условиях (Рис. 4.14). 136 желатин ксантан - гуаран ксантан - k-каррагинан ПВ фурцелларан агар-НЭП агар 0 50 100 150 200 Время исчезновения половины объема пены 250 Рисунок 4.14 – Время исчезновения половины объема пены сливок в зависимости от типа стабилизатора, мин Исследована пенообразующая способность ПВ и стабильность получаемой при этом пены. Наиболее значимые показатели пенообразующей способности получены у системы с парой ПВ: агар – низкоэтерифицированный пектин (199,8 %,). Выявлено, что для систем, обладающих высокой вязкостью, наблюдается повышение устойчивости пены. Эта ситуация создает кинетические трудности для сближения капелек жира, их подъема и осаждения [389] (рисунок 4.15). Рисунок 4.15 – Пенообразующая способность (пустой столбец) и устойчивость пены сливок с использованием ПВ и желатина (черный столбец), % Исследованы технологические параметры применения ПВ в сахаросодержащих продуктах. В частности, установлено, что продолжительное 137 (10 мин) взбивание на холоде (0 0С) увеличивает взбитость систем почти в 2 раза [52]. Также на основании полученных данных показано улучшение структуры взбитого продукта при увеличении концентрации ПВ (рисунки 4.16, 4.17). Взбитость, % 110 100 0,2% агар 90 0,6% агар 80 0,2% каррагинан 0,6% каррагинан 70 0,2% фурцелларан 60 0,6% фурцелларан 50 контроль 40 30 20 0 °С 5 °С 10 °С 15 °С 20 °С Температура взбивания, °С Рисунок 4.16 – Зависимость взбитости пены от температуры взбивания и от концентрации полимера Взбитость, % 110 100 0,2% агар 90 0,6% агар 80 0,2% каррагинан 0,6% каррагинан 70 0,2% фурцелларан 60 0,6% фурцелларан 50 контроль 40 30 20 2 4 6 8 10 Время взбивания, мин Рисунок 4.17 – Зависимость взбитости пены от времени взбивания и от концентрации полимера 138 4.2.4 Исследование влияния повышенного содержания белка в рамках разработки взбитого продукта пониженной жирности Известно, стабилизировать, что аэрированные поскольку пищевые пенная система продукты необходимо имеет тенденцию дестабилизироваться. Если поверхность раздела пузырьков чрезмерно утончается, пузырьки могут разрываться или коалесцировать. Так, эмульгаторы, загустители и белки, имеющие различие в химической структуре, являются поверхностноактивными, понижают поверхностное натяжение на поверхности раздела и таким образом уменьшают термодинамическую тенденцию минимизировать межфазную площадь (McClements, 1999). Одним из способов стабилизации аэрированных пищевых продуктов заключается в увеличении вязкости дисперсионной среды за счет добавления гидроколлоидов, сахара или пищевых волокон. Увеличение вязкости дисперсионной среды уменьшает скорость разрушения пузырька сверху, а также коэффициент дренажа тонкой пленки, таким образом увеличивая устойчивости пены [122, 15, 339]. Ранее считалось, что структурная стабильность жиросодержащих аэрированных пищевых продуктов, включая не только взбитые сливки, но также и другие пищевые продукты, такие как мороженое, хлеб, выпечка, немолочные взбитые кондитерские изделия и т.п., зависит от общего содержания липидов и присутствия липидов, имеющих некоторые характеристики твердости [397]. Настоящие тенденции в науке о питании по распространению продуктов питания с пониженным содержанием жира привели к появлению аналогов взбитых сливок, в которых молочный жир полностью или частично заменен растительными жирами с добавлением смеси моно-, ди- и/или триглицеридов [223, 211]. В настоящее время исследования ограничены по замене части жира во взбитых сливках на полноценные белки, которые, помимо стабилизационных функций, позволяют обогатить продукт жизненно необходимыми незаменимыми аминокислотами, кальцием и витаминами. Таким образом, данная работа посвящена исследованию потенциала белка в качестве основы создания новых видов сливок с пониженным содержанием жира и пищевыми волокнами, 139 позволяющими отнести данный продукт к функциональным с позиции концепции о здоровом питании. В этом исследовании выявлены текстурные закономерности новых видов продуктов, что подтвердило приемлемость усовершенствованных технологических стратегий. Объектами исследований стали коммерчески доступные молочные ингредиенты, такие как сливки с 51,5% жира и обезжиренное молоко с 0,12% жира (Bead Foods, Австралия, и Parmalat, Австралия, соответственно). Для приготовления систем по типу сливок были использованы следующие ингредиенты: низкоэтерифицированный пектин (НЭП) и альгинат натрия (CP Kelco, США), -каррагинан (Swift и Company Limited, Австралия), гуаровая камедь (Lotus Foods Pty Ltd., Австралия), -каррагинан (SBI, Нидерланды), ксантан (Langdon, Австралия), агар (RYP Foods PTY Ltd., Австралия), желатин (Блум 225, Gelita, Германия), изолят сывороточного белка с массовым содержанием на 100 г продукта белка - 90 г, жира - 1,5 г, углеводов - 0,5 г, натрия - 0,7 мг (Asceno Sport, Австралия). Для получения конечных образцов сливок, стабилизированных желатином c полным содержанием стабилизированными жира или пищевыми с пониженным волокнами, содержанием водный раствор жира, изолята сывороточного белка с указанными полисахаридами добавляли к сливкам 35% жирности, что позволило снизить содержание жира с 35% до 20%. Зависимость вязкости системы от скорости сдвига образцов сливок и функциональные свойства сливочной пены, а также микроскопия образцов были осуществлены, как описано ранее в работе (п. 4.2.1 и 4.2.2). В основе разработки сливок для взбивания с пониженным содержанием жира и пищевыми волокнами был взят коммерческий образец, содержащий желатин. Для достижения этой цели был использован сывороточный белковый изолят, обладающий высоким содержанием незаменимых аминокислот. Далее в главе 7 диссетационной работы будут детально рассмотрены вопросы биологическая ценности новых продуктов, где показано увеличение содержания незаменимых аминокислот в инновационных технологиях [336]. 140 Для определения текстурных свойств разработанных продуктов, была измерена их зависимость вязкости от скорости сдвига (Рис. 4.18). Реологическая характеристика поведения разработанных образцов молочных систем по типу сливок с повышенным содержанием белка указывает на имитацию текстурных свойств сливок с желатином и полным содержанием жира, что подтверждает целесообразность применения усовершенствованных технологий производства сливок согласно концепции о питании. Как отмечалось ранее, молочные системы для взбивания с повышенным содержанием белка и пищевыми волокнами производили аналогичную текстуру сливок с полным содержанием жира и желатином. Поскольку прямое назначение продуктов – это взбивание, далее были оценены функционально-технологические свойства пены разработанных образцов сливок, по сравнению с образцами с полным содержанием жира и желатином. Кратность пены сливок с повышенным содержанием белка была близка к кратности пены сливок с полным содержанием жира, стабилизированными желатином (рис. 4.19). Данный показатель желаем, так как известно, что существующие в настоящее время сливки с пониженным содержанием жира не производят аналогичную кратность пены со сливками с полным содержанием жира. Стабильность пены сливок с пониженным содержанием жира была на 30% ниже, чем у сливок с полным содержанием жира и с желатином. Данный показатель ожидаем, так как в сливках с полным содержанием жира, жир - это основной пенообразующий и пеностабилизирующий агент, позволяющий получить системы с высоким содержанием сухих веществ. После хранения отделения сыворотки не было обнаружено во всех образцах сливок. 141 2,5 Log вязкости (Па.с) 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 -1,0 0,0 1,0 2,0 Log сдвига(1/с) Рисунок 4.18 - Зависимость вязкости от скорости сдвига для образцов сливок для взбивания с полным содержанием жира с желатином (▲), и пониженным содержанием жира с изолятом сывороточного белка и агаром, НЭП и гуаровой камедью (Δ), -каррагинаном, -каррагинаном и гуаровой камедью (), альгинатом натрия, -каррагинаном и гуаровой камедью (),-каррагинаном, НЭП и гуаровой камедью () при 5°C. Четыре микрофотографии сливок до и после взбивания представлены на рис. 4.20. Эти микрофотографии показаны для идентификации разницы в микроструктуре сливок с полным содержанием жира желатином и сливок с повышенным содержанием белка и пониженным содержанием жира, стабилизированных -каррагинаном, -каррагинаном и гуаровой камедью. Сливки с желатином до и после взбивания показали значительную долю жировой фазы в их составе (рис. 4.20а, 4.20в). Эта система является однородной, однофазной, с равномерно рассеянными пузырьками воздуха. В отличие от этой системы, сливки, стабилизированные с пониженным содержанием жира, обогащенные аминокислотами и стабилизированные полисахаридами, показали трехфазную систему на микроскопическом уровне, что связано с понятием «термодинамической несовместимости», что приводит к образованию однородной системы с деликатной, податливой и воздушной структурой (рис. 4.20б , 4.20г) 142 120 100 % 80 60 40 20 0 Кратность Стабильность пены Рисунок 4.19 - Кратность и стабильность пены в течение 7 ч образцов сливок для взбивания с полным содержанием жира и желатином (слева) и с пониженным содержанием жира, обогащенным аминокислотами, с изолятом сывороточного белка, -каррагинаном, НЭП и гуаровой камедью (справа). Это исследование позволяет оценить возможность использования дополнительного белка в качестве замены части жирового компонента в технологии сливок. Так, результаты данной работы показали целесообразность применения изолята сывороточного белка для создания продуктов нового поколения с приемлемой функциональностью и высокой биологической активностью согласно современным тенденциям в производстве продуктов питания. а б в г Рисунок 4.20 - Микрофотографии сливок с полным содержанием жира, стабилизированных желатином, и с пониженным содержанием жира с изолятом сывороточного белка, стабилизированных полисахаридами (композиция -каррагинана, каррагинана и гуаровой камеди) (а и б, соответственно), и взбитых сливок этих систем (в и г, соответственно). Получено с увеличением объектива в 100. 143 4.3 Изучение влияния повышенного содержания белка на реологические характеристики систем на жидкой молочной основе Среди молочных напитков, шоколадные молочные напитки прочно занимают позицию на рынке в связи с их насыщенным вкусом, цветом и антиоксидантными свойствами [219, 385]. Кроме того, в настоящее время наблюдается интерес к распространению шоколадных молочных напитков в спортивном питании в связи с их конкурентными преимуществами как напитков, готовых к употреблению, и высокую пищевую ценность. В последнее время исследователи сравнили потребности в белке в нескольких сегментах рынка, а именно удовлетворения потребностей в спортивном питании, предполагая, что потребление обогащенных продуктов с высокой пищевой ценностью является основой для здорового питания спортсменов [348]. Исследования показали, что рекомендуемые суточные нормы потребления белка для здоровых людей в возрасте старше 19 лет составляет 0,8 г на 1 кг массы тела, в то время как для тех людей, которые задействованы в спортивной деятельности, требуемый уровень белка будет превышать данные значения в зависимости от потребности в энергии [383]. Кроме этого, растущая популярность среди потребителей богатой белком диеты обосновывается программой управления веса [354]. Белок является макронутриентом, играющим важную роль в различных анаболических процессах в организме. Показано, что правильное сочетание и употребление углеводов и белков после тренировки с отягощениями, положительно сказывается на сальдо мышечного белка за счет обеспечения его биологической активности [284]. Помимо белка, существует широкий спектр научной литературы, связанной с применением функциональных свойств и потенциальных выгод для здоровья растворимых в воде пищевых волокон [168]. В настоящее время пищевая промышленность останавливает свой выбор на применении растворимых пищевых волокон в технологиях продуктов питания, по 144 сравнению с крахмалистыми производными, в связи с их уникальной функциональностью и высокой пищевой ценностью [301]. Хорошо известно, что молочные белки и пищевые волокна обладают широким спектром питательных свойств для различных сегментов рынка, включая спортивное питание и диету для людей старше 60 лет. Данная работа направлена на разработку систем для создания новых молочных напитков, обогащенных белком и пищевыми волокнами, обладающих высокими сенсорными и потребительскими характеристиками. В этом исследовании были разработаны прототип молочного шоколадного напитка и новые системы на молочной основе, содержащие двойную дозу белка и пищевых волокон, по сравнению с коммерческим образцом. Текстурные характеристики испытуемых образцов показали, что данные продукты приемлемы потребителями, обладают повышенной пищевой ценностью, обеспечивая необходимые нормы потребления белка взрослым населением. Объектами исследований были молоко с 3,8% жира и 3,2% белка и молоко с низким содержанием жира (2% жира и 4,2% белка) были произведены компанией Parmalat, Австралия, и использованы для получения опытных образцов. Для приготовления образцов жидких молочных систем в лаборатории были использованы следующие ингредиенты: концентрат сывороточного белка (КСБ) Alacen 392, казеинат натрия Alanate 180, (Fonterra, Новая Зеландия), каррагинан (FMC, США), лецитин Cetrolex G (Langdon, Австралия), инулин (Orafti, Бельгия), какао-порошок (Maltra Foods, Австралия), пищевые красители – шоколадный коричневый (Hanson, Австралия), вишневый розовый (Queen Food Colouring Company, Австралия), ароматизатор натуральной вынили (Queens Fine food, Австралия). Для получения образцов молочных систем (100 г) в лаборатории, сухие ингредиенты и обезжиренное / цельное молоко взвешивали по отдельности, а затем перемешивали в течение 20 мин при комнатной температуре. Для обеспечения надлежащего растворения ингредиентов, температура системы была увеличена до 50 °С с выдержкой в течение 6 мин с последующей пастеризацией 145 при 85 °С в течение 5 минут. Образцы охлаждали до 55 °С, заполняли ими пластиковые контейнеры (120 мл) и хранили при 4 °C, что является температурой хранения коммерческого продукта. Зависимость вязкости системы от скорости сдвига образцов молочных систем с повышенным содержанием белка и пищевых волокон была определена на реометре AR-G2 (TA Instruments, США) с использованием параллельной геометрии диаметром 40 мм при 4 °С. Для внедрения новых технологических концепций в производстве молочных напитков с высокой пищевой ценностью, был проанализирован ингредиентный состав коммерческого продукта и произведен его аналог. Так, согласно этикетке состав коммерческого образца шоколадного молочного напитка включал обезжиренное молоко, молоко с полным содержанием жира, сахар, вода, какао-порошок (0,3% мин.), ароматизаторы, растительная камедь (Е407). Пищевая ценность в 100 г продукта было заявлена: белки - 3,3 г, жир - 3,4 г, углеводы - 9,6 г, в том числе сахара - 9,3 г. Для того чтобы определить, являются ли параметры производства молочных напитков в научно-исследовательской лаборатории приближенными к индустриальным технологиям, был воспроизведен прототип коммерческого продукта с параметрами, описанными в предыдущем разделе. Данный продукт был проанализирован и сравнен с коммерческим образцом с позиции текстурного поведения с использованием измерений зависимости вязкости от скорости сдвига и основных органолептических испытаний. Как видно на рис. 4.21, величина вязкости резко уменьшилось для обоих исследуемых продуктов с увеличением скорости сдвига от 0,1 ( ~ 55 мПа/с) до 100 с-1 ( ~ 21 мПа/с). Реологические профили двух образцов показали, что прототип коммерческого напитка, разработанного в научно-исследовательской лаборатории, может «имитировать» текстурные свойства коммерческого образца в связи с отображения подобных кривых на рис. 4.21. Органолептический анализ, проведенный среди 5 человек, показал, что два молочных напитка не имеют значительной разницы во вкусе и по внешнему виду. Таким образом, параметры 146 обработки, используемые для производства коммерческого прототипа в нашей лаборатории пригодны для дальнейшей экспериментальной работы. -1,2 Log вязкости (Пa.с) -1,3 -1,4 -1,5 -1,6 -1,7 -1,8 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Log сдвига (с-1) Рисунок 4.21 - Зависимость вязкости от скорости сдвига для коммерческого образца молочного напитка, содержащего 3,3% белка (▲) и аналога коммерческого образца, приготовленного в лаборатории (■) при 4°C. По данным современных исследований, потребители восприимчивы к утверждениям о роли белка в здоровом рационе питания, это создает возможности пищевой промышленности и производителям добавок для решения дефицита белка на различных конечных рынках. Белок помогает строить и поддерживать мышцы, которые поддерживают скелетную систему и организм в хорошей форме независимо от возраста. Белок также является источником аминокислот, необходимых для здоровых мышц в любом возрасте. Отметим, что белки молока являются полноценным, легко усваиваемыми и доступными. Кроме этого, целью настоящего исследования стало включение пищевых волокон в новые молочные напитки. Как известно, пищевые волокна в настоящее время признаны необходимым компонентом питания. Чрезмерное увлечение рафинированными продуктами в прошлом явилось причиной увеличения частоты ожирения, сахарного диабета, заболеваемостью сердечно-сосудистыми заболеваниями, заболеваниями толстой кишки. Пищевые волокна удерживают 147 воду, способствуя формированию мягкой эластичной массы в кишечнике и улучшая ее выведение. Следовательно, в нашей работе было оценено влияние сывороточных белков и казеинатов в сочетании с инулином на текстурные и сенсорные свойства систем на жидкой молочной основе с повышенным содержанием белка и пребиотиком. В ходе работы были созданы различные технологические решения по включению белков и пищевых волокон в новые молочные системы. В частности, были сформулированы рецептурные композиции молочных систем, включающих сывороточные белки и казеинаты. Сывороточный белок по аминокислотному составу сбалансирован и может рассматриваться в качестве идеального пищевого белка, расщепляющийся достаточно быстро пищеварительной системой. Кроме того, белки молочной сыворотки, как ни один другой вид белка, имеют в своем составе наибольшее количество аминокислот с разветвленной цепью (лейцин, изолейцин и валин), играющих ключевую роль в построении мышечной ткани. На переваривание казеина времени уходит гораздо больше, чем на любой другой вид белка. Медленное расщепление казеина обеспечивает постепенное и равномерное поступление аминокислот в кровь, и, как следствие уровень аминокислот крови поддерживается на должном уровне больше 6 часов. В данной работе были выбраны рецептурные решения по обогащению молочных систем комплексом незаменимых аминокислот и пребиотиком, содержащих около 6% белка и 2% пребиотика, по сравнению с коммерческим продуктом, не имеющим в своем составе пребиотика и содержащим только 3,3% белка (Рис. 4.22). Новые молочные системы, обогащенные белком и пищевыми волокнами, показали подобную тенденцию зависимости вязкости от скорости сдвига, зафиксированной ранее для коммерческого продукта и его прототипа (рис. 4.23). Реологический профиль молочных систем на рис. 4.23 показывает, что дополнительное включение в рецептуру белков и пищевых волокон оказывает влияние на текстуру продуктов, изображая более высокие значения вязкости, по сравнению с коммерческим продуктом и его прототипом, в связи с увеличением содержания сухих веществ. Кроме этого, казеинат натрия, концентрат белка 148 молочной сыворотки и инулин имеют высокую влагоудерживающую способность, провоцируя межмолекулярные взаимодействия в системе, влияющие на характеристики потока обогащенных продуктов. 25 20 % 15 10 5 0 Белок Жир Пищевые волокна Сухие вещества Рисунок 4.22 - Пищевая ценность (%) разработанных молочных систем, по сравнению с прототипом коммерческого продукта, где прототип коммерческого продукта – простой прямоугольник, с сывороточным концентратом – черный прямоугольник, и с казеинатом – прямоугольник с полосами Сенсорная оценка среди 5 человек показала, что молочные системы с казеинатом натрия являются более приемлемыми, чем продукты с концентратом сывороточного протеина. Кроме этого, выбор молочной системы с казеинатом натрия сопровождался большей высокой пищевой ценностью, включающей в общей сложности 6,1% белка, превышающего почти вдвое количество белка в коммерческом продукте. Эта технология в дальнейшем будет предложена для производства продукта в условиях и с параметрами обработки, приближенных к производственным, т.е. до 4 кг продукта. 149 -1,0 -1,1 Log вязкости (Пa.с) -1,2 -1,3 -1,4 -1,5 -1,6 -1,7 -1,8 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Log сдвига (с-1) Рисунок 4.23 - Зависимость вязкости от скорости сдвига для коммерческого образца молочного напитка (▲), аналога коммерческого образца, приготовленного в лаборатории (■), и молочных систем с повышенным содержанием белка и пищевыми волокнами: с казеинатом натрия (♦) и с сывороточным белковым концентратом (●) при 4°C. Исследования в этой работе посвящены рассмотрению вопроса изменения рецептурного решения молочных систем в связи с включением в его состав эссенциальных аминокислот и пребиотика. Цель исследования состояла в значительном улучшении пищевой ценности разрабатываемых молочных систем с сохранением приемлемых сенсорных характеристик. Обогащенные системы на жидкой молочной основе обладают подобным поведением зависимости вязкости от скорости сдвига, по сравнению с коммерческим образцом. Было подтверждено, что коммерческие молочные напитки с около 3,1% белка и не содержащие пищевых волокон и разработанные системы с 6,1% белка и 2,0% пищевых волокон одинаково приемлемы потенциальными потребителями. Будущие рекомендации включают в себя непосредственную разработку молочных напитков, их поизводство в малогабаритных масштабах и оценку сенсорного и реологического профиля большей партии продукта для дальнейшего осуществления патентно-лицензионной деятельности и последующего запуска продукта на рынке. 150 4.4 Изучение структурно-механических свойств молочных систем с высоким содержанием белка Исследования показывают, что увеличение потребления белка до 25-30 г за один прием пищи является одним из требований для получения необходимого количества незаменимых аминокислот, необходимых для поддержания или улучшения состояния здоровья взрослого населения [224, 288]. Хотя в настоящее время растет осведомленность потребителей о важности здорового питания, почти пятьдесят процентов пожилых людей в развитых странах страдают от неполноценности пищевого рациона, что связано со сдвигом в потреблении продуктов питания, богатых питательными веществами, исследования показывают, что почти сорок процентов людей в возрасте от семидесяти лет не получают ежедневную рекомендуемую норму белков, что может ускорить снижение метаболизма скелетных мышц [2010, 394]. Известно, что недостаточное потребление белка людей в возрасте старше 60 лет вызывает дегенеративные потери их мышечной массы и силы, называемой Саркопенией [369]. Поскольку в настоящее время в мире наблюдается общая тенденция увеличения возраста населения, было бы выгодно пересмотреть диетические критерии профилактики и лечения недостаточного потребления белка в рационе людей старше 60 лет. Следовательно, существует повышенный интерес к рынку по производству продуктов, обогащенных белком [313]. Растущий потребительский интерес к полезным и легко доступным продуктам, удовлетворяющие потребности в питании, привели к производству обогащенного белком молочного продовольствия с определенными целями. В частности, изготовители производят обогащенные белком продукты, используя, в основном, сывороточный белок и казеин [363]. В нашем исследовании для разработки молочных систем, обогащенных белком, был использован сывороточный протеин в целях расширения спектра текстурных характеристик продуктов и увеличения количества лейцин-содержащих продуктов питания, поскольку научно доказано, что именно лейцин является одной из самых важных 151 аминокислотой для пожилых людей, стимулирующей синтез белка и позволяющей предотвратить или отложить Саркопению [378, 401, 268]. Таким образом, данная работа посвящена разработке технологических концепций, позволяющие производить продукты с более чем 12% белка. Текстурные характеристики разработанных молочных систем, включающие вязкость, твердость и адгезию, были оценены и сравнены с коммерческими образцами десертов, содержащими вдвое меньше белка. Объектами исследований стали молоко с 3,8% жира и 3,2% белка и молоко с низким содержанием жира (2% жира и 4,2% белка) компании Parmalat, Австралия. Для приготовления образцов были использованы: концентрат сывороточного белка (КСБ) Lacprodan DI-7017 (Arla Foods Ingredient Group, Дания), концентрат сывороточного белка Alacen 392 (Fonterra, Новая Зеландия), изолят сывороточного белка (ИСБ) (Fonterra, Новая Зеландия), гидролизованный желатин Peptiplus XB (Gelita, Германия), каррагинан Gelcarin GP379 (FMC, США), ксантан (CP Kelco, США), дикрахмалфосфат оксипропилированный (National starch, США), желатин High Bloom 25 (Gelita, Германия), растительный жир Cegepal TG 186 (BASF, Австралия). Для получения образцов (100 г) в лабораторных условиях, сухие ингредиенты и обезжиренное / цельное молоко взвешивали по отдельности, а затем перемешивали в течение 20 мин при комнатной температуре. Для обеспечения надлежащего растворения ингредиентов, температура системы была увеличена до 75 °С с выдержкой в течение 6 мин и постоянном помешивании. Далее системы были пастеризованы при 85 °С в течение 5 мин с последующим охлаждением до 55 °С и заполнением ими пластиковых контейнеров (120 мл). Хранили образцы при -20 ° C для получения систем по типу замороженных десертов. Для физико-химических и сенсорных испытаний молочные десерты оттаивали при температуре 4 °С в течение 24,0 ± 1,0 ч до начала тестирования. Зависимость вязкости системы от скорости сдвига образцов йогуртов была определена на реометре AR-G2 (TA Instruments, США) с использованием параллельной геометрии диаметром 40 мм при 22 °С. Твердость и адгезию 152 образцов определяли с использованием анализатора текстуры TA.XT2 (Stable Micro Systems, Англия) с нагрузкой ячейки в 5 кг. Для того чтобы определить, являются ли технологические параметры производства десертов приближенными к параметрам производства в лаборатории, был воспроизведен прототип коммерческого десерта, который был подвергнут испытаниям зависимости вязкости от скорости сдвига в концепции исследования и сопоставления текстурных свойств аналога и коммерческого образца. Работа проводилась с использованием параметров, описанных в разделе «Объекты и методы исследований». Рис. 4.24 представляет реологические свойства коммерческого образца и аналога коммерческого образца с увеличением скорости сдвига от 0,1 до 100 с-1. Тенденция в устойчивом снижении показаний вязкости при сдвиге указывает на линейный нисходящий профиль текстурных свойств, свидетельствующий о разжижении. Результаты текстурные показывают, что характеристики коммерческого наши попытки продукта воспроизвести были достаточно успешными со значениями вязкости для двух систем в диапазоне от 100 до 1 Па·с в начале и в конце эксперимента. Анализ текстуры дополняет вышеупомянутые малые деформации сдвига, сосредоточив внимание на инструментальных свойствах твердости и адгезии. Результаты показывают, что молочные десерты, изготовленные в лаборатории, обладают схожими значениями твердости и адгезивности, указывающие, что данные материалы обладают «богатой» текстурой (Рис. 4.24, 4.25). Экспериментальная работа по исследованию текстурных свойств коммерческого образца десерта и его прототипа, разработанного в лаборатории, позволила предложить новые технологические концепции по обогащению молочных систем белком, используя изолят белка молочной сыворотки (ИСБ) и концентрат белка молочной сыворотки (КСБ, Alacen 392 и Lacprodan). Данные технологические решения основаны на улучшении питательных характеристик продукта наряду с сохранением приятного органолептического профиля, свойственного молочным десертам. Как отмечалось ранее, известно, что лейцин 153 является одной из важнейших аминокислотой для пожилых людей в связи с действием на производство рибосом, являющиеся местом производства белка в клетке [268]. Таким образом, было отмечено, что дополнительное обогащение продуктов питания лейцином улучшает синтез белка мышц у взрослого населения [295]. В этом контексте, молочные ингредиенты являются превосходным источником белка с высоким уровнем аминокислот с разветвленной цепью, включающих лейцин, они доступны в гибких форматах, легко перевариваются и могут быть включены в диету [338]. Следует отметить, что в данной работе для повышения содержания белка в молочных системах по типу десертов было произведено около 150 рецептур, которые подверглись тщательному сенсорному и текстурному контролю. Некоторые из этих были непригодны с точки зрения текстуры, по сравнению с коммерческим образцом. Следовательно, только те образцы, которые имели схожие свойства с коммерческим продуктом, были отобраны для дальнейшего исследования и включены в работу. Таким образом, четыре образца с уровнем содержания белка около 12% и 1,2% лейцина были разработаны и сопоставлены по текстурным и питательным свойствам с коммерческим образцом, содержащим только 6,7% белка и менее 0,5% лейцина. 2,5 Log вязкости (Пa.с) 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Log сдвига (с-1) Рисунок 4.24 - Зависимость вязкости от скорости сдвига для коммерческого образца десерта (∆), аналога коммерческого образца, приготовленного в лаборатории (●), и молочных систем по типу десертов сповшенным содержанием белка: 2.6% ИСБ и 7.8% Lacprodan (♦), 3.2% ИСБ и 7.5% Lacprodan (○), 3% ИСБ и 7.1% Alacen 392 (■), и с 3% ИСБ и 7% Alacen 392 (▲) при 22°C. 154 Коммерческий прототип десерта и четыре разработанных системы с высоким содержанием белка показали аналогичное поведение разжижения при увеличении сдвига, указывающее на структуру мягкого геля для исследованных молочных десертов (Рис. 4.24). Три разработанных системы по типу десерта, содержащих от 2,6 до 3% ИСБ и 7 до 7,8 % КСБ (Lacprodan или Alasen 392) показывают аналогичные значения твердости (около 0,9 кПа), изображенные на рис. 4.25. Из рисунка также видно, что гелеобразная структура этих образцов является относительно слабее, чем разработанный десерт с 3,2% ИСБ и 7,5% КСБ в виде Lacprodan со значениями твердости около 1,7 кПа. Полученные данные по увеличению твердости испытуемых образцов, по сравнению с коммерческим, связано с более высоким содержанием белка, образующим трехмерную решетку в структуре продукта, влияющую на прочность геля. Изменение адгезионной способности при сжатии разработанных образцов приведено на рис. 4.26. Показано, что экспериментальные образцы десертов обладают сопоставимыми значениями адгезии в диапазоне значений от -0,02 до -0,03, что позволяет говорить о сливочной и «богатой» текстуре молочных десертов с содержанием белка около 12%. 2,0 1,8 Твердость (KПа) 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Коммерческий 3.2% ИСБ и 3% ИСБ и продукт в 7.5% Lacprodan 7.1% Alacen лаборатории 392 3% ИСБ и 7% 2.6% ИСБ и Коммерческий Alacen 392 7.8% Lacprodan продукт Рисунок 4.25 - Твердость коммерческого образца десерта, аналога коммерческого образца, приготовленного в лаборатории, и молочных систем по типу десертов, обогащенных белком с 2.6% ИСБ и 7.8% Lacprodan, 3.2% ИСБ и 7.5% Lacprodan, 3% ИСБ и 7.1% Alacen 392, и с 3% ИСБ и 7% Alacen 392 при 22°C. 155 Разработка ряда молочных продуктов, обогащенных белком, отвечает пищевым ожиданиям потребителей, обеспечит успешный маркетинг этих питательных продуктов, что в свою очередь принесет коммерческую выгоду пищевой промышленности. Используя сывороточный белок, данное исследование по обогащению молочных систем высококачественным белком позволяет разработать композиции, включающие до 12% белка и 1,2% лейцина. Включение таких продуктов для геродиетического питания обеспечит реальные выгоды, обоснованными высоким уровнем содержания лейцина, аминокислоты, необходимой для эффективного синтеза мышечного белка. 0,000 -0,005 Aдгезивность -0,010 -0,015 -0,020 3.2% ИСБ и 7.5% Lacprodan -0,025 3% ИСБ и 7.1% Alacen 392 -0,030 -0,035 3% ИСБ и 7% Alacen 392 Коммерческий продукт в лаборатории 2.6% ИСБ и 7.8% Lacprodan Коммерческий продукт -0,040 Рисунок 4.26 - Адгезивность коммерческого образца десерта, аналога коммерческого образца, приготовленного в лаборатории, и молочных систем по типу десертов, обогащенных белком с 2.6% ИСБ и 7.8% Lacprodan, 3.2% ИСБ и 7.5% Lacprodan, 3% ИСБ и 7.1% Alacen 392, и с 3% ИСБ и 7% Alacen 392 при 22°C. Исследования в данной главе позволили получить информацию о потенциале белка в качестве основы создания структурированных молочных продуктов. В частности, были сформулированы взаимодействия между основными компонентами, формирующими структуру кисломолочных продуктов; оценены структурные композиции взбитых изделий, в том числе и влияние повышенного содержания белка на текстуру и функциональные свойства эмульсионно-пенных продуктов. На следующем этапе будет осуществлена 156 непосредственная разработка продуктов с повышенным содержанием белка, и оценены их показатели качества. 157 5 РАЗРАБОТКА НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ СТРУКТУРИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ С БЕЛКОМ И ОЦЕНКА ИХ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ 5.1 Разработка технологии ферментированных продуктов, анализ их текстурных и сенсорных свойств Йогурт представляет собой кисломолочный продукт, пользующейся высокой популярностью во всем мире и обладающий высокой питательной ценностью за счет значительной концентрации катионов кальция и биологически активных природных компонентов [238]. Натуральный йогурт без добавок получают добавлением в молоко молочнокислых бактерий, вызывающих молочнокислое брожение (Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermophilus). Йогурт коммерчески доступен в замороженном состоянии, мягком гелеобразном или в качестве напитка [382]. Современные технологии производства пищевых продуктов включают использование различных добавок для улучшения технологических параметров продуктов, а также сенсорных и текстурных характеристик [351, 350]. В настоящее время растущий спрос на продукцию, которая не имеет в своем составе искусственных и химических веществ, привел к разработке новых видов продуктов питания с так называемой «зеленой этикеткой» («green label»). Данная концепция в развитии науки о питании касается и исключения желатина, замена которого обусловлена диетическими, вегетарианскими и религиозными аспектами. Тем не менее, замена привычных ингредиентов на новые, функциональные, не всегда способствует улучшению сенсорных и текстурных характеристик продукта, и, более того, сохранению его первозданных свойств. На основании реологической оценки основных компонентов и их взаимодействий, формирующих текстуру ферментированных продуктов (раздел 4.1), в данной части работы были разработаны новые технологические решения в рецептурах йогуртов с включением повышенного содержания молочного белка беж желатина 158 с ПВ, и оценена приемлемость новых типов йогуртов с помощью физикохимического и органолептического анализа. Объектами исследований стали коммерческий образец йогурта, молоко с 3,8% жира и 3,2% белка и обезжиренное молоко с 0,12% жира и 4,2% белка компании Parmalat, Австралия,. Для получения образцов йогуртов, молочная смесь была нормализована до желаемого содержания жира (примерно 1,4%). Затем были добавлены сухие ингредиенты с перемешиванием в течение 10 мин. Для обеспечения надлежащего растворения ингредиентов, температура системы была увеличена до 55 °С с выдержкой в течение 10 мин и постоянном помешивании. Далее системы были пастеризованы при 80 °С в течение 2 мин с последующим охлаждением до 40 °С для введения живой культуры. Системы были оставлены для брожения в течение 5 ч при 43 °С до достижения значения рН системы, близкого к 4,6. Йогурт затем перемешивали, добавляли красители и ароматизаторы и хранили при температуре 4 °С в течение 18,0 ± 1,0 ч перед изучением. Зависимость вязкости системы от скорости сдвига образцов йогуртов была определена на реометре AR-G2 (TA Instruments, США) с использованием параллельной геометрии диаметром 40 мм при 5 °С. Измерения синерезиса (%) йогуртов проводили методом центрифугирования образца (25 г) при 3000 оборотах в минуту в течение 10 мин при 4 °C [298, 262]. Плотность йогуртов определяли, используя бутылки со специальным удельным объемом, которые были взвешены и наполнены образцом йогурта. Световая микроскопия йогуртов использовалась для обеспечения свидетельства текстуры образцов йогурта. Изображения были получены с помощью микроскопа Leica DM 2500 (Wetzlar, Германия) с прикрепленной цифровой камерой Leica DFC400 при увеличении 100. Сенсорный анализ на предпочтение йогуртов по девятибалльной шкале («чрезвычайно не нравится» – «крайне нравится») был проведен для выбранных образцов йогуртов среди 16 человек в возрасте 22 - 60 лет. Только после 159 предварительно процедуры, описанной ранее, участникам были предоставлены образцы йогуртов при температуре 4 ± 1ºC. Согласно обезжиренное этикетке, молоко, состав молоко, коммерческого сахар, сухое образца молоко, йогурта вода, был: инулин, модифицированный крахмал (Е 1442), желатин, ароматизатор, пищевая кислота (Е 331), естественный краситель (Е 160b) и живая йогуртовая культура (Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium, Lactobacillus GG). Пищевая ценность на 100 г: белки - 4,7 г, жиры - 1,4 г, углеводы - 16,8 г, в том числе сахара - 16 г. В качестве приближения к вышеуказанной композиции, был создан аналог коммерческого образца для идентификации параметров производства йогуртов в лаборатории. Выбор концентрации ингредиентов для производства аналогов коммерческих образцов был основан на информации о питательной ценности конкретного йогурта, путем расчета общего количества твердых веществ и основываясь на нашем опыте и обширному обзору литературы по применению инулина, желатина и модифицированного крахмала в йогурт. Была измерена вязкость образцов коммерческого йогурта (Рис. 5.1). Структура йогурта чрезвычайно зависима от напряжения сдвига. Тенденция устойчивого сдвига вязкости с увеличением деформации видна на рис. 1, где вязкость системы драматически падает (на три порядка) с ростом скорости сдвига (от 0,1 до 100 с-1). Рис. 5.1 также показывает, что вязкость коммерческого образца в диапазоне скорости сдвига 1 и 4 с-1 носит не совсем линейный характер, что может быть связано с разделением фаз между желатином, модифицированным крахмалом и инулином на микро-уровне. Исходя из приведенных выше структурных характеристик и проведенной сенсорной оценки, коммерческий йогурт, стабилизированный инулином, модифицированным крахмалом и желатином, отличался мягкими гелеобразными свойствами с макроскопически однородной структурой и приятными органолептическими показателями. Наша задача состояла в том, чтобы имитировать эти свойства йогурта с желатином используя комбинации пищевых волокон и молочного белка, включающих модифицированный крахмал. 160 Применение данных технологических концепций основано на грамотной манипуляции типа и свойств гидроколлоидов в зависимости от их комбинации, концентрации, рН и взаимодействия с другими компонентами в пищевой системе. Физико-химическая характеристика коммерческого образца йогурта позволила нам зафиксировать содержание белка в готовом кисломолочном продукте на уровне 4,2% и включить пищевые волокна в их рецептуры. При этом в рецетуры образцов были включены сухое молоко в качестве дополнительного источника молочного белка, модифицированный крахмал, комбинации ПВ (ксантан, камедь рожкового дерева, -каррагинан, агар, низкоэтерифицированный пектин и карбоксиметилцеллюлоза) в количестве 0,5 – 1,2% и эмульгатор (полифосфат натрия) в количестве 0,05 - 1%. Была измерена зависимость вязкости от скорости сдвига (рис. 5.1). Кроме этого, в качестве дополнительного источника кальция при разработке новых йогуртов был использован хлористый кальций в количестве 0,16%. Разработанные йогурты с дополнительным содержанием молочного белка, ПВ и полифосфатом натрия показали похожий качественный сдвиг в зависимости вязкости, зафиксированный для йогуртов с желатином (рис. 5.1). Этот реологический профиль показывает, что йогурты с гидроколлоидами и молочным белком могут имитировать текстуру йогуртов, не содержащих ПВ и повышенное модержание белка. Интересно, что разработанные системы не указали небольшого нелинейного поведения значения вязкости между скоростями сдвига 1 и 4 с-1, показанного коммерческим образцом. Линейное поведение на рис. 5.1 может быть связано с отсутствием фазового разделения компонентов пищевой системы на макроуровне, и, таким образом, обеспечивая однородность текстуры йогурта. С точки зрения разработки новых технологий йогуртов, тройные композиции, включающие молочный белок и ксантан / камедь рожкового дерева / модифицированный крахмал, а также -каррагинан / ксантан / полифосфат натрия / модифицированный крахмал показали наиболее приемлемую консистенцию для йогурта. 161 3,0 Log вязкости (Па.с) 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 -1,0 0,0 1,0 2,0 Log скорости сдвига (с-1) Рисунок 5.1 - Зависимость вязкости от скорости сдвига для коммерческого образца йогурта (), и разработанных образцов йогурта с ксантаном / камедью рожкового дерева / модифицированным крахмалом (▲), карбоксиметилцеллюлозой / ксантаном / модифицированным крахмалом (), -каррагинаном / ксантаном / полифосфатом натрия / модифицированным крахмалом (), и агаром / низкоэтерифицированным пектином / полифосфатом натрия / модифицированным крахмалом () при 5°C. Следует отметить, что на данном этапе работы было произведено около 40 42 рецептур йогуртов, которые были тщательно оценены. Некоторые из этих были непригодны с точки зрения текстуры, плотности и синерезиса, по сравнению с образцом, содержащим желатин. Следовательно, только те образцы йогуртов, которые имели схожие свойства с коммерческим йогуртом, были отобраны для дальнейшего исследования и включены в работу. Как уже было сказано, разработанные йогурты с молочным белком и пищевыми волокнами в значительной степени обеспечивают текстуру коммерческого образца, что было подтверждено далее в оценке других физико-химических свойств этих образцов. Показательно, что коммерческий йогурт и три образца с молочным белком и ПВ, включающие с ксантан / камедь рожкового дерева / модифицированный крахмал, -каррагинан / ксантан / полифосфат натрия / модифицированный крахмал и карбоксиметилцеллюлоза / ксантан / модифицированный крахмал не проявляли синерезис после центрифугирования при 3000 оборотов в минуту в течение 10 мин при 4 ° С. Исключением была система с молочным белком и 162 агаром / низкоэтерифицированным пектином / полифосфатом натрия / модифицированным крахмалом, со значением синерезиса около 14%. В процессе тепловой обработки агар сильно агрегирует, выделяя воду, в то время как желатин и остальные полисахариды образуют плотную систему из слившихся капель жира и белков. Измерения плотности коммерческого образца и экспериментальных йогуртов дали сопоставимые значения, которые варьировались от 0,915 до 1,070 (рис. 5.2). Незначительное изменение значений плотности можно объяснить использованием различных технологических приемов в производстве йогуртов с молочным белком и ПВ и коммерческих образцов в индустриальной обстановке и лаборатории, включающих влажность воздуха и температуру. Пять представленных микрофотографии йогуртов при комнатной температуре изображены на рис. 5.3. Они показывают микроструктуры коммерческого образца йогурта, стабилизированного желатином, модифицированным крахмалом и инулином, и четыре разработанных йогурта с молочным белком и ксантаном / камедью рожкового дерева / модифицированным крахмалом, крахмалом, карбоксиметилцеллюлозой -каррагинаном / / ксантаном ксантаном / / модифицированным полифосфатом натрия / модифицированным крахмалом и агаром / низкоэтерифицированным пектином / полифосфатом натрия / модифицированным крахмалом. 163 агар/НЭП/ПН 1,056 КМЦ/ксантан 0,932 i-каррагинан/ксантан/ПН 0,915 ксантан/КРД 0,984 коммерческий образец 0,80 1,070 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10 Плотность (г/мл) Рисунок 5.2 - Плотность коммерческого образца йогурта и разработанных образцов йогурта с пищевыми волокнами без желатина при 25 °C (КРД – камедь рожкового дерева, КМЦ – карбоксиметилцеллюлоза, ПН – полифосфат натрия, НЭП – низкоэтерифицированный пектин) Микроструктура йогурта описана как трехмерная сеть мицелл казеина, в значительной степени сохраняющего глобулярную конформацию. Формирование однородной системы с гелеобразными свойствами образцов йогуртов с желатином и полисахаридами наблюдается на рис. 5.3. В отличие от коммерческого йогурта с желатином, образцы с молочным белком и ПВ показывали формирование системы с микро-разделенными компонентами, относящуюся к понятию «термодинамической несовместимости». Кроме того, все йогурты оставались однородным во время хранения из-за жировых шариков, равномерно диспергированных в трехмерной матрице. Использование полифосфата натрия как эмульгатора предотвращает слипание жировых шариков, что способствует дальнейшей стабилизации системы (рис. 5.3г и 5.3д). 164 а б в г д Рисунок 5.3 - Микрофотографии коммерческого образца йогурта (а) с желатином и модифицированным крахмалом, и разработанных йогуртов с ксантаном / камедью рожкового дерева / модифицированным крахмалом (б), карбоксиметилцеллюлозой / ксантаном / модифицированным крахмалом (в), каррагинаном / ксантаном / полифосфатом натрия / модифицированным крахмалом (г), агаром / низкоэтерифицированным пектином / полифосфатом натрия / модифицированным крахмалом (д), полученные при увеличении ×100. Учитывая сходство результатов реологического анализа текстуры для коммерческих образцов йогуртов, содержащих желатин и модифицированный крахмал, и разработанных новых технологических решений йогуртов с повышенным содержанием белка и без желатина, описанных выше, разумно ожидать аналогичных сенсорных характеристик для этих продуктов. Таким образом, следующим шагом в данной работе была сенсорная оценка этих йогуртов для определения уровня предпочтения для разработанных продуктов, по сравнению с коммерческими образцами. В исследовании продегустированы сенсорных коммерческий характеристик образец йогурта, продуктов были стабилизированный желатином, по сравнению с йогуртом с молочным белком, -каррагинаном / ксантаном / полифосфатом натрия / модифицированным крахмалом. В этом испытании 16 участникам было предложено определить, насколько им понравился тот или иной образец по девятибалльной шкале от «чрезвычайно не нравится» (1) до «крайне нравится» (9). Результаты сенсорного исследования представлены на рис. 5.4. Из 16 участников сенсорного анализа, 20% не имели предпочтения между образцами (одинаковое количество баллов для обоих продуктов). Другие участники дискуссии (27%) предпочли коммерческий йогурт с уровнем 9 баллов («крайне 165 нравится»), когда 13% участников оценило йогурт без желатина в уровень 8 баллов («очень нравится»). 40% участников оценили коммерческий йогурт с уровнем 7 баллов («нравится»), по сравнению с результатом этого же уровня предпочтения в 7 баллов («нравится») для разработанного образца без желатина, получившего у 53% участников. Следует отметить, что уровни в предпочтения в 1 («чрезвычайно не нравится»), 2 («очень не нравится»), 3 («не нравится») и 4 («слегка не нравится») баллов не были даны ни коммерческому образцу, ни разработанному с молочным белком и пищевыми волокнами. Средний балл (± стандартное отклонение) составил 7,7 (± 1,0) и 6,5 (± 1,1) для коммерческого продукта и разработанного образца с молочным белком и пищевыми волокнами, соответственно. Согласно статистической обработки данных (ANOVA - тест) не было значимой (р > 0,05) разницы в уровне предпочтения для двух тестируемых йогуртов. Учитывая это, следующий этап предполагает промышленную апробацию данной работы с производством йогуртов с молочным белком и пищевыми волокнами в больших масштабах для оценки уровня предпочтения потребителей. Дальнейшая работа по получению функциональных йогуртов позволила применить полученные данные по замене желатина и продвинуться дальше в области разработки новых йогуртов, т.е. также заменить химически- модифицированный крахмал, и, таким образом, получить новые йогурты с молочным белком без желатина и модифицированного крахмала. Как и раньше, были исследованы физико-химические свойства коммерческих образцов йогурта, используемых желатин и химически модифицированный крахмал в качестве стабилизаторов, и разработанных йогуртов с молочным белком и пищевыми волокнами, а также оценена приемлемость новых типов йогуртов с помощью сенсорной оценки. 166 и нравится, и не нравится (5) 60 50 40 30 крайне нравится (9) 27 слегка нравится (6) 20 27 10 0 7 0 13 40 27 53 очень нравится (8) нравится (7) Рисунок 5.4 - Сенсорная оценка для коммерческого образца йогурта (сплошная линия) и разработанного образца с пищевыми волокнами Как и прежде, образцы йогуртов были приготовлены с молочным белком и композициями ПВ, таких как ксантан, камедь рожкового дерева, каррагинан и карбоксиметилцеллюлоза в количестве 0,6-1,2%. Были изучены физикохимические свойства йогуртов с молочным белком без желатина и модифицированного крахмала с помощью определения зависимостей вязкости от скорости сдвига, синерезиса и плотности. Все исследуемые йогурты, то есть коммерческий образец, содержащий желатин и химически модифицированный крахмал, и разработанные йогурты с пищевыми волокнами, показали очень похожие значения вязкости (Рис. 5.5). Этот реологический профиль является хорошим показателем того, что йогурты с молочным белком и пищевыми волокнами могут воспроизвести текстуру коммерческих образцов, содержащих желатин и модифицированный крахмал. 167 3,0 2,5 Log вязкости (Пa.с) 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 -1,0 0,0 1,0 2,0 Log скорости сдвига(с-1) Рисунок 5.5 - Зависимость вязкости от скорости сдвига для коммерческого образца йогурта (), и разработанных образцов йогурта с ксантаном и камедью рожкового дерева (▲), карбоксиметилцеллюлозой и ксантаном (), и каррагинаном и ксантаном () при 5°C Йогурты, разработанные с молочным белком и полисахаридами в качестве стабилизаторов (с ксантаном и камедью рожкового дерева, с каррагинаном и ксантаном, и с карбоксиметилцеллюлозой и ксантаном), без модифицированного крахмала не демонстрировали синерезиса после центрифугировании при 3000 оборотах в минуту в течение 10 мин при 4 °C, что имитирует поведение коммерческого продукта. Измерения плотности коммерческого и разработанных образцов показали значения в пределах от 1,061 до 1,079 (Рис. 5.6). Эти фактически идентичные результаты показывают, что замену желатина и модифицированного крахмала в настоящее время можно рассматривать для дальнейшей промышленной реализации. 168 КМЦ/ксантан 1,079 каррагинан/ксантан 1,072 ксантан/КРД 1,061 коммерческий образец 1,071 1,050 1,055 1,060 1,065 1,070 1,075 1,080 1,085 Плотность (г/мл) Рисунок 5.6 - Плотность коммерческого образца йогурта и разработанных образцов йогурта с пищевыми волокнами без желатина и модифицированного крахмала 25 °C (КРД – камедь рожкового дерева, КМЦ – карбоксиметилцеллюлоза) а б в г Рисунок 5.7 - Микрофотографии коммерческого образца йогурта (а) с желатином и модифицированным крахмалом, и разработанных йогуртов карбоксиметилцеллюлозой и ксантаном (б), с ксантаном и камедью рожкового дерева (в), и каррагинаном и ксантаном (г), полученные при увеличении ×100. Наконец, микрофотографии йогуртов при комнатной температуре, изображенные на рис. 5.7, показывают различие в микроструктуре выбранных исследуемых образцов: коммерческий образец йогурта, стабилизированный желатином, модифицированным крахмалом и инулином, и разработанные йогурты с молочным белком и пищевыми волокнами (ксантан / камедь рожкового 169 дерева, каррагинаном / ксантан, карбоксиметилцеллюлоза / ксантан). Среди всех образцов йогурты с ксантаном/ карбоксиметилцеллюлозой и каррагинаном / ксантаном показали наиболее однородную консистенцию, напоминающую текстуру мягкого геля коммерческого образца с желатином и модифицированным крахмалом. Практическим итогом проведенного экспериментального исследования стали рецептуры кисломолочных продуктов типа йогурт с молочным белком и ПВ (Таблицы 5.1, 5.2), а также технология их получения (Рис. 5.8). Результаты данной работы носят перспективный характер в получении готовых йогуртов с текстурными свойствами, близкими к контролю, но с использованием ингредиентов согласно концепции о здоровом питании. База данных, полученная в результате физико-химических и экспериментальных испытаний разработанных образцов йогуртов, по сравнению с контрольным, способствует производству йогуртов с высокой функциональностью, приемлемыми текстурными свойствами и сенсорными характеристиками [24, 19, 20]. Поданы заявки на патенты 2014109635 и 2013151235 Российская Федерация [86, 87]. Акт проведения дегустационной экспертизы йогуртов представлен в Приложении 5; акт опытно-промышленной выработки в Приложениях 6 и 7. Разработаны ТУ и ТИ ТУ и ТИ 922232 – 001 – 00493497 - 2014 «Йогурты с пищевыми волокнами и молочным белком» (Приложениe 14). В условиях предприятия «Провинция» была проведена выработка йогуртов с концентратами молочных белков, полученных методом ультрафильтрации (Приложение 18). 170 Таблица 5.1 – Рецептуры и пищевая ценность йогуртов с молочным протеином, ПВ и модифицированным крахмалом в качестве стабилизирующих агентов Йогурты Ингредиенты, кг Сухое молоко Водный раствор аннато (0,5%) Карбоксимети лцеллюлоза, ксантан и модифициров анный крахмал 3,5 35,0 Камедь рожкового дерева, ксантан и модифицирова нный крахмал 3,5 35,0 Агар, НЭП, полифосфат натрия и модифициров анный крахмал 3,5 35,0 -каррагинан, ксантан, полифосфат натрия и модифицирован ный крахмал 3,5 35,0 0,05 0,5 0,05 0,5 0,05 0,5 0,05 0,5 Сахар 9,87 98,7 9,82 98,2 9,85 98,5 9,84 98,4 Ароматизатор 1,4 14,0 1,4 14,0 1,4 14,0 1,4 14,0 Ксантан Камедь рожкового дерева Агар 0,4 4,0 0,3 3,0 - - 0,5 5,0 - - 0,1 - - - - - - - - - 0,1 - - - - - - - 0,8 - - - 0,7 7,0 - - - - - - - - - - - - 0,2 - 0,8 8,0 0,8 8,0 0,8 8,0 0,8 8,0 0,4 4,0 0,4 4,0 0,4 4,0 0,4 4,0 71,74 717,4 72,56 725,6 71,9 719,0 72,1 721,0 11 110,0 11 110,0 11 110,0 11 110,0 НЭП Карбоксиметилцеллюлоз а - каррагинан National 465 (модифицированный крахмал) Живая культура ABT -1 Обезжиренное молоко Молоко с полным содержанием жира Полифосфат натрия Хлорид кальция Выход, кг Сухие вещества, % Содержание белка, % жира, % углеводов, % 0,16 1,6 100 1000 22,43 4,21 1,41 16,80 0,16 100 1,6 1000 22,46 4,25 1,42 16,80 0,05 0,16 100 0,5 1,6 1000 22,43 4,22 1,41 16,80 0,05 0,16 100 0,5 1,6 1000 22,44 4,23 1,41 16,80 171 Таблица 5.2 – Рецептуры и пищевая ценность йогуртов с молочным протеином и ПВ в качестве стабилизирующих агентов Йогурты Ингредиенты Сухое молоко Водный раствор аннато (0,5%) Карбоксиметилцеллюлоза и ксантан Камедь рожкового дерева, ксантан - каррагинан и ксантан 3,5 35,0 3,5 35,0 3,5 35,0 0,05 0,5 0,05 0,5 0,05 0,5 Сахар 9,82 98,2 9,76 97,6 9,77 97,7 Ароматизатор 1,4 14,0 1,4 14,0 1,4 14,0 Ксантан 0,2 2,0 0,3 3,0 0,3 3,0 0,5 - Камедь рожкового дерева - 0,05 Агар - - - НЭП - - - - - - 0,2 2,0 Карбоксиметилцеллюлоза - каррагинан Живая культура ABT -1 Обезжиренное молоко Молоко с полным содержанием жира Хлорид кальция Выход, кг Сухие вещества, % Содержание белка, % жира, % углеводов, % 1,0 10,0 0,4 4,0 0,4 4,0 0,4 4,0 72,48 724,8 73,38 733,8 73,22 732,2 11 110,0 11 110,0 11 110,0 0,16 100 1,6 1000 0,16 100 21,66 4,24 1,41 16,00 1,6 1000 21,70 4,28 1,42 16,00 0,16 100 1,6 1000 21,69 4,27 1,42 16,00 172 Молоко с мас. долей жира 3,23,6% Обезжиренное молоко (мас. доля жира 0,10-0,12% Перемешивание, содержание жира – 1,4% Сухое молоко Сахар Перемешивание, t = 22-25 °C, τ = 1012 мин Перемешивание при t = 52-55 °C, τ = 1012 мин Охлаждение, t = 4143 °C Введение йогуртовой культуры Streptococcus Thermophilus, Lactobacillus и Bifidobacterium Bulgaricus Фасовка и хранение, t = 4-6 °C Комбинация ПВ Эмульгатор Хлористый кальций Гомогенизация в 4 ступени при 7 МПа Пастеризация, t = 8285 °C, τ = 2-3 мин Заквашивание t = 42-43 °C, τ = 4 – 6 ч, pH = 4,5-4,7 Перемешивание и добавление красителя и ароматизатора Рисунок 5.8 - Технологическая схема производства йогуртов с молочным белком и ПВ 5.2 Разработка технологий взбитых изделий на молочной основе с полноценным белком 5.2.1 Разработка технологии сливок для взбивания с высоким содержанием жира Поле разработки новых продуктов питания включает в себя комбинацию текстурных и сенсорных характеристик продукта, что составляют в целом потребительские свойства продукта. Так, разработка методов сенсорной оценки достигла своего пика во второй половине ХХ века наряду с распространением 173 обработанных пищевых продуктов и потребительских товаров в пищевой промышленности. Сенсорный анализ включает в себя набор технических методик для точного измерения реакции человека на пищевые продукты и сводит к минимуму потенциальные эффекты идентичности данного бренда и других видов воздействий на информацию, обеспечивающих потребительское восприятие. Как таковой, данный метод пытается изолировать сенсорные свойства продуктов питания от инструментальных, что позволяет получить важную и полезную информацию о продуктах питания разработчикам, ученым пищевой науки и менеджерам о сенсорных характеристиках своей продукции [306, 39, 28]. В этой связи необходимо для начала понимать консистенцию, цвет, запах, стабильность и другие свойства продуктов, что могут быть измерены инструментально до начала сенсорного анализа. Целью данной работы стала комбинация текстурных и функционально-технологических свойств новых типов сливок для взбивания с пищевыми волокнами с их сенсорными характеристиками в контексте разработки взбитого продукта с улучшенными потребительскими качествами в соответствии с наукой о питании. Для разработки новых сливок для взбивания была предложена модификация технологической концепции, включающая сливки 52,5% жирности, обезжиренное молоко, хлористый кальций в качестве источника кальция и комбинацию ПВ и эмульгатора. Контроль качества продуктов основан на сочетании органолептических и инструментальных (или других несенсорных, например, микробиологических) методов. Так, были оценены текстурные свойства разработанных сливок с молочным белком и ПВ с использованием инструментальных методов, а именно реологического теста с выявленными результатами аналогии поведения новых образцов с образцами, содержащими желатин (Рис. 4.5). Следует отметить, что в оценке качества органолептические, продуктов а приоритетными инструментальные методами исследования являются обеспечивают достоверность и объективность результатов. Таким образом, корреляцию между органолептическими и инструментальными показателями определяют для того, чтобы обосновать применение того или иного несенсорного метода для 174 характеристики цвета, вкуса, запаха и консистенции. В этой части работы было проанализировано, насколько инструментальные показатели могут успешно коррелировать с сенсорными характеристиками разработанных образцов сливок для взбивания на основе молочного белка с пищевыми волокнами. Сенсорная оценка - это метод, используемый для измерения, анализа и интерпретации характеристик пищевого продукта по внешнему виду, текстуры, аромата, вкуса. Данное восприятие продукта чувствами человека широко используется на различных стадиях производства и реализуется в различных аспектах в пищевой промышленности. Очень часто пищевые компании используют сенсорную оценку для сравнения своей продукции с конкурентами, а также для улучшения качества продукта (пищевая ценность, срок годности и т.д). Сенсорная оценка является важным направлением деятельности на производственной линии в целях получения качественного продукта. Методы сенсорного анализа классифицируют на группы, включающие дискриптивные (описательные), которые позволяют описать качество продукта и определить величину различий между образцами продуктов, применяя простые и сложные шкалы, дискриминантные (различительные), применяющиеся для нахождения различий и определения направления изменений (методы парного и треугольного сравнения, дуо-трио, ранговый, и предпочтительно-приемлемые, которые используют для выяснения отношений потребителей к качеству продуктов. В данной работе для корреляции текстурных качеств разработанных сливок для взбивания с их потребительскими показателями качества был применен тест треугольника [305, 306]. Как упоминалось ранее, в данном методе участникам дегустации были предоставлены три образца сливок, два из которых были одинаковые. Участники должны были определить, какой образец отличается от двух других. В данном сенсорном тесте были оценены сливки для взбивания, содержащие желатин, и разработанный образец на основе молочного белка, стабилизированный бинарной композицией -каррагинана и НЭП. 175 Для того чтобы с уверенностью в 99% утверждать что существует разница между образцами, 13 участников из 21 должны указать образец, который отличается (для риска, установленного на уровне 0,01).риск – это показатель, показывающий вероятность того, что идентификация разницы между образцами была случайна [306]. В ходе экспериментов по потребительским свойствам товаров установлено, что обычно риск приемлем в диапазоне ≤ 5% [305]. Так, в данном тесте параметрриска был выбран на уровне 1%, т.е. только 1% участников теста могли указать на разницу между образцами случайно и не потому, что они могут сказать разницу. Результаты показали, что только 9 участников указали на отличающийся образец. Таким образом, с уверенностью в 95%, можно сказать, что участники анализа не могут отличить образцы сливок для взбивания. Кроме этого, по отношению к этой группе населения, установлено, что можно быть на 95% уверены, что <40% населения обнаружат разницу между сливками для взбивания, содержащими желатин и пищевые волокна. Таким образом, важно отметить, что сенсорная оценка сливок для взбивания без желатина на основе молочного белка указала приемлемость новых композиций потребителем, что подтверждено статистическими расчетами. Как рекомендация, данные продукты стоит произвести в больших масштабах, и после соответствующей модификации новые сливки для взбивания должны подвергнуться дискриптивным методам сенсорного анализа для выявления качества продукта, дискриминантным для определения величины различий между новым продуктом и находящимся на рынке в настоящее время, и предпочтительно-приемлемым, служащим для выяснения уровня предпочтения потребителей к качеству новых продуктов. Как известно, сенсорная оценка является важным шагом в разработке продуктов, что может быть использовано в качестве руководства для дальнейшего развития продукции на рынке и для того, чтобы показать целесообразность разработки на каждой стадии развития, оценивая личную преемственность 176 продукта и/или его специфических характеристик потенциальными потребителями. Уже замечено, что текстура продукта тесно связана с сенсорными атрибутами, а также может быть определена на основании химических или физических методов изучения пищевых продуктов, обеспечивая разработчиков и потребителей более подробной информацией о продукте. Важность текстуры в общей приемлемости продуктов – несомненна, и считается, что именно текстура оказывает значительный влияние в общее качество зерновых, молочных, кондитерских и др. продуктов. Текстурные свойства продукта являются группой физических характеристик, вытекающих из структурных элементов питания, которые могут быть оценены в первую очередь органами осязания. Кроме того, текстурные свойства связаны с деформацией под действием силы, которая измеряется объективно с использованием функций массы, времени и расстояния [32, 36, 42, 222]. До начала проведения сенсорного анализа, необходимо определиться с целью органолептического метода и на какой основной вопрос выбранный тест ответит. Сенсорные качества образцов сливок на основе молочного белка, содержащих НЭП, -каррагинан и лецитин, и -каррагинан, -каррагинан и лецитин были оценены с помощью теста треугольника, относящегося к дискриминантным тестам. Как упоминалось ранее, в данном методе участникам дегустации были предоставлены три образца сливок, два из которых были одинаковые. Участники должны были определить, какой образец отличается от двух других. Однако, после нахождения различий между двумя образцами, если таковые имеются, участники должны были ответить на вопрос, относящийся к предпочтительно-приемлемым методам сенсорного анализа, т.е. насколько им нравится образец по девятибалльной шкале (с 1- «очень не понравился» до 9 – «очень понравился»). Сенсорная характеристика образцов сливок для взбивания была проведена для выбранных образцов среди 40 человек в возрасте 22 - 25 лет. Только после предварительно процедуры, описанной ранее, участникам были предоставлены образцы сливок для взбивания при температуре 4 ± 1ºC. 177 В первом дегустационном эксперименте были апробированы коммерческий образец сливок для взбивания и разработанные сливки на основе молочного белка, содержащие НЭП, -каррагинан и лецитин. Для того чтобы с уверенностью в 99% утверждать, что существует разница между образцами в дискриминантном этапе сенсорной характеристики, 12 участников из 18 должны указать образец, который отличается (для риска, установленного на уровне 0,01). Тест показал, что 7 участников указали разницу между образцами, что вполне укладывается в допустимый диапазон для α-риска, установленного в ходе экспериментов по потребительским свойствам товаров в районе ≤ 5% [305]. С доверительной вероятностью в 95% можно сказать, что апробированные продукты схожи. Этот результат показывает перспективы для применения новых технологий в производстве сливок для взбивания с натуральными ингредиентами. Во втором сенсорном эксперименте были апробированы коммерческий образец сливок для взбивания и разработанные сливки сливки на основе молочного белка с -каррагинаном, -каррагинаном и лецитином. Статистический анализ данных показал, что 5 участников указали разницу между образцами, что также вполне укладывается в допустимый диапазон для α-риска в районе ≤ 5% [305]. Касательно данных образцов, с уровнем достоверности 95% можно сказать, что представленные продукты рассматривались участниками как аналогичные. Учитывая, что в двух исследованиях участники сенсорных панелей оценили схожесть протестированных продуктов (коммерческие сливки и разработанные сливки с НЭП, -каррагинаном , -каррагинаном и лецитином), дальнейший анализ на предпочтение данных образцов не имеет значения и смысла.Таким образом, в соответствии с результатами сенсорной оценки разработанные продукты сливки на основе молочного белка с натуральными ингредиентами (ПВ и лецитином) были схожи коммерческим образцом, стабилизированным желатином. Это означает, что будущие покупатели не обнаружат разницы во вкусе и аромате между модифицированным продуктом с функциональными характеристиками и коммерческим образцом, полученными с теми же 178 параметрами производства. Безусловно, масштабирование производства должно уточнить это. Однако вопрос остается открытым, есть ли разница в текстурных характеристиках продукта после замены действующего стабилизатора? Так, было выявлено в предудщей главе диссертационной работы, что реологические и функционально-технологические свойства коммерческих образцов и разработанных сливок на основе молочного белка с ПВ и натуральным эмульгатором схожи в тенденциях зависимости вязкости от скорости сдвига и характеристиках получаемой из них пены (Рис. 4.8 и 4.9). Это исследование показывает многообещающие результаты в использовании композиций молочного белка, ПВ в комбинации с природными эмульгатором (лецитин) для стабилизации эмульсии сливок, что позволяет получить продукт высокого качества с идентичными реологическими свойствами и высокими сенсорными характеристиками, что подтверждено статистическими расчетами. Основополагающим результатом данной работы стали рецептуры и технологии сливок на основе молочного белка с ПВ и с ПВ и эмульгатором (Табл. 5.3, 5.4; Рис. 5.9, 5.10). Подана заявка на патент РФ 2014131261 [104], получен патент РФ 22539843 «Способ получения кислородного коктейля» (Приложение 19). В приложении 1 представлены акты проведения дегустационной комиссии, разработаны ТУ и ТИ 92 2242– 001 – 00493497 – 2014 «Сливки с пищевыми волокнами и молочным белком» (Приложение 17). 179 Сливки с мас. долей жира 34,8-35,2% Вода Перемешивание, содержание жира – 32,4-32,8% Перемешивание, Комбинация ПВ t = 22-25 °C, τ = 1012 мин Перемешивание при t = 52-55 °C, τ = 1012 мин Гомогенизация в 4 ступени при 7 МПа Охлаждение, t = 4143 °C Фасовка и хранение, t = 4-6 °C Пастеризация, t = 8285 °C, τ = 2-3 мин Рисунок 5.9 - Технологическая схема производства сливок для взбивания на основе молочного белка с ПВ Таблица 5.3 – Рецептуры сливок для взбивания с желатином и разработанных образцов на основе молочного белка с ПВ Сливки для взбивания Ингредиенты -, НЭП and каррагинан каррагинан и гуар - каррагинан и альгинат натрия - каррагинан, альгинат натрия и гуар Агар и НЭП Сливки с мас. долей жира 34,8-35,2% 92,6 926 92,6 926 92,6 926 92,6 926 92,6 926 НЭП 0,1 1 - - - - - - 0,07 0,7 Агар - - - - - - - - 0,06 0,6 -каррагинан - - 0,01 0,1 - - - - - - - каррагинан 0,07 7,23 100 0,7 72,3 1000 0,01 0,06 7,32 100 0,1 0,6 73,2 1000 0,08 0,08 7,24 100 0,8 0,8 0,04 0,02 0,06 7,28 100 0,4 0,2 0,6 7,27 100 72,7 1000 - каррагинан Альгинат натрия Гуар Желатин Вода Выход, кг Сухие вещества, % Содержание белка, % Содержание жира, % ПВ, % 72,4 1000 72,8 1000 40,36 40,27 40,35 40,31 40,32 2,32 2,32 2,32 2,32 2,32 32,70 32,40 32,72 32,58 32,56 0,17 0,08 0,16 0,12 0,13 180 Сливки с мас. долей жира 39,5-39,9% Обезжиренное молоко (мас. доля жира 0,09-0,12% Перемешивание, содержание жира – 37% Вода Комбинация ПВ Перемешивание, Хлористый кальций t = 22-25 °C, τ = 1012 мин Перемешивание при t = 52-55 °C, τ = 1012 мин Гомогенизация в 4 ступени при 7 МПа Охлаждение, t = 4143 °C Фасовка и хранение, t = 4-6 °C Эмульгатор Пастеризация, t = 8285 °C, τ = 2-3 мин Рисунок 5.10 - Технологическая схема производства сливок для взбивания на основе молочного белка с ПВ и лецитином Таблица 5.4 – Рецептуры разработанных сливок для взбивания на основе молочного белка с ПВ и с ПВ и лецитином Сливки для взбивания Ингредиенты Сливки (39,5-39,9% жира) Обезжиренное молоко (0,09-0,12% жира) Хлорид кальция Вода для хлорида кальция -каррагинан НЭП лецитин - каррагинан Вода для ПВ и лецитина Выход, кг Содержание жира (%) - каррагинан, - каррагинан и лецитин - каррагинан и - каррагинан - каррагинан, НЭП и лецитин - каррагинан и НЭП 89,77 897,7 89,8 898 89,9 899 89,92 899,2 6,95 69,5 6,95 69,5 6,95 69,5 6,95 69,5 0,01 0,01 - - 0,1 0,1 - - 0,07 0,07 0,03 - 0,7 3 100 0,07 0,07 - 0,7 3 1000 35,79 0,05 0,03 0,08 0,5 3 100 1000 35,75 0,05 0,1 0,5 3 100 1000 35,83 100 35,84 1000 181 5.2.2 Технология получения взбитых десертов на молочной основе и высоким содержанием жира На основе данных о природе ПВ, их рациональной концентрации, взаимодействия с молочным белком и влиянии на комплекс свойств процесса пенообразования разработана и научно обоснована технология взбитого десерта на молочной основе с высоким содержанием жира. Органолептические показатели разработанного взбитого десерта на молочной основе c ПВ, в сравнении с контрольным образцом, представлены в Табл. 5.5. В целях снижения калорийности в разработанных взбитых десертах на молочной основе с ПВ нами был сахар заменен на фруктозу [7, 12, 23]. Высокая сладость фруктозы позволяет использовать меньшие ее количества для достижения необходимого уровня сладости продуктов и, таким образом, снизить общее потребление сахаров, что имеет значение при построении пищевых рационов ограниченной калорийности. В зависимости от условий, фруктоза может быть в 1,5 –1,8 раз слаще сахарозы. В слабокислом растворе, при температуре ниже 100°С, фруктоза почти в два раза слаще сахарозы. В более теплом растворе разница меньше, примерно 1,2. Расчетным путем выяснили, что 15% сахара, входящие в рецептуру крема, соответствуют 10% фруктозы. Для выявления оптимального результаты была выбрана концентрация фруктозы в диапазоне от 8 до 13%. 182 Таблица 5.5 – Органолептические показатели взбитых десертов на молочной основе с ПВ. Наполнитель – грецкие орехи Образец Консистенция Сливочный с запахом орехов Неоднородная, плотная, резинистая Сливочный с выраженным вкусом орехов Однородная, нежная, кремообразная Однородная, нежная. Сильная, хорошо держит форму Однородная, нежная, Сильная, хорошо держит форму Однородная, нежная, кремообразная Однородная, нежная, кремообразная Цвет С желатином Взбитая масса с неоднород-ной консистенцией Однородный, коричневатый за счет вложения орехов С агаром Хорошо взбитая масса с однородной консистенцией Однородный, коричневатый за счет вложения орехов Сливочный, ощущается посторонний запах, не свойственный орехам Сливочный с выраженным запахом орехов С фурцеллараном Хорошо взбитая масса с однородной консистенцией Однородный, коричневатый за счет вложения орехов Сливочный с выраженным запахом орехов Сливочный с выраженным вкусом орехов С НЭП и агаром Хорошо взбитая масса с однородной консистенцией Однородный, коричневатый за счет вложения орехов Сливочный с выраженным запахом орехов Сливочный с выраженным вкусом орехов Хорошо взбитая масса с однородной консистенцией Хорошо взбитая масса с однородной консистенцией Однородный, коричневатый за счет вложения орехов Однородный, коричневатый за счет вложения орехов Сливочный с выраженным запахом орехов Сливочный с выраженным запахом орехов Сливочный с выраженным вкусом орехов Сливочный с выраженным вкусом орехов С ксантаном и – каррагинаном С ксантаном и гуаром Запах Вкус Внешний вид Замену фруктозы на сахар проводили на примере ассортимента взбитых десертов, разработанных в ходе технологического эксперимента. В целях систематизации полученных результатов были взяты средние органолептические характеристики образцов десертов на молочной основе с ПВ (Табл. 5.6). Показано, что замена сахара на фруктозу целесообразна для данных взбитых продуктов [23]. Сахарозаменитель не оказывает побочного эффекта на консистенцию, запах и цвет готового продукта. Экспериментальным путем выявлено, то лучшая концентрация фруктозы составляет 10%. Расчетным путем установлено, что замена сахара на фруктозу в разработанных нами продуктах снижает энергетическую ценность в среднем на 57 кКал (Рис. 5.11). Рецептуры и 183 физико-химические показатели разработанных продуктов представлены в Табл. 5.7. Таблица 5.6 – Органолептические показатели взбитых десертов на молочной основе с ПВ и фруктозой, в сравнении с контрольным образцом. Наполнитель – грецкие орехи Образец Концентрация фруктозы Внешний вид Цвет Запах Вкус Консистенция - Взбитая масса с неоднородной консистенцией Однородный, коричневатый за счет вложения орехов Сливочный, ощущается посторонний запах, не свойственный орехам Сливочный с запахом орехов Неоднородная, плотная, резинистая 8,3 Хорошо взбитая масса с однородной консистенцией Однородный, светлокоричневый Выраженный сливочноореховый Сливочный с выраженным вкусом орехов. Недостаточная сладость Однородная, нежная, кремообразная 10,0 Хорошо взбитая масса с однородной консистенцией Однородный, светлокоричневый Выраженный сливочноореховый Сливочный с выраженным вкусом орехов Однородная, нежная, кремообразная 12,5 Хорошо взбитая масса с однородной консистенцией Выраженный сливочноореховый Сливочный с выраженным вкусом орехов. Очень сладкий Однородная, нежная, кремообразная С желатином и сахаром С ПВ и фруктозой С ПВ и фруктозой С ПВ и фруктозой Однородный, светлокоричневый Калорийность (кКал/100 г продукта) 250 200 150 100 50 0 С желатином и сахаром С желатином и фруктозой С ПВ и сахаром С ПВ и фруктозой Рисунок 5.11 – Зависимость калорийности взбитых десертов на молочной основе от типа подсластителя 184 Таблица 5.7 – Рецептуры и физико-химические показатели разработанных взбитых десертов на молочной основе Ингредиенты Сливки с мас. долей жира 35% Молоко Яйца Вода Сахар Фруктоза Желатин Наполнитель Грецкий орех Какао-порошок Кофейный настой Стабилизаторы: Агар НЭП Фурцелларан Ксантан -каррагинан Гуаран Выход, кг Белки, % Жиры, % Углеводы, % Пищевые волокна, % Массовая доля сухих веществ, % Зола, % pH С желатином 435 140 35 140 130 С агаром С фурцеллара ном С НЭП и агаром С ксантаном и – каррагинаном С ксантаном и гуаром 470 150 37 150 500 160 40 160 500 160 40 160 500 160 40 147 500 160 40 147 93 100 100 100 100 30 30 50 50 1,5 1,5 1 20 100 100 4 2,5 2,5 4 1000 5,14±0,96 23,08±0,32 15,61±0,91 0,64±0,78 1000 5,69±0,34 19,59±0,26 16,04±0,87 2,52±0,37 1000 5,69±0,44 19,59±0,32 15,95±0,83 2,43±0,39 1000 5,69±0,42 19,59±0,48 16,13±0,34 2,61±0,18 1000 5,69±0,38 19,59±0,36 15,78±0,11 2,25±0,77 2 1000 5,69±0,47 19,59±0,38 15,86±0,84 2,34±0,59 56,17±0,35 60,21±0,21 58,32±0,49 60,45±0,37 59,22±0,48 59,77±0,21 0,61±0,70 6,75±0,13 0,68±0,97 6,80±0,15 0,68±0,85 7,29±0,14 0,69±0,12 6,81±0,11 0,68±0,51 6,82±0,09 0,68±0,66 7,11±0,12 Установлено, что массовая доля молочного белка и ПВ в разработанных образцах увеличивается, тогда как общее количество жиров уменьшается. Показаны более высокие органолептические характеристики взбитых десертов на молочной основе с ПВ пониженной калорийности, по сравнению с контрольным образцом, содержащим желатин. На основании дегустационного анализа разработанных продуктов взбитых по пятибалльной системе построена профилограмма органолептической оценки (Рис. 5.12), а также разработана научно обоснованная технология производства взбитых десертов с ПВ на молочной основе пониженной калорийности (Рис. 5.13). Технология приготовления взбитых десертов на молочной основе с ПВ и фруктозой с ореховым наполнителем незначительно отличается от контрольной. Очищенные грецкие орехи поджаривают при непрерывном помешивании до 185 светло-коричневого цвета, охлаждают и измельчают в ступке. Для яичномолочной смеси яйца растирают с фруктозой, добавляют небольшой струйкой горячее молоко и нагревают до 70-80 ºС. В подогретую яично-молочную смесь добавляют подготовленный раствор ПВ, перемешивают и соединяют со взбитыми на холоде сливками. Взбивают. Добавляют жареные грецкие орехи. Взбивают (Рис. 5.13). Исследование обсемененности десертов, изготовленных по традиционной технологии, и с применением ПВ и фруктозы, показало, что как в контрольных, так и в опытных образцах условно-патогенная и патогенная микрофлора не обнаруживается. Данные представлены в Табл. 5.8. Результаты исследований не выявили каких-либо отклонений в санитарно-гигиеническом благополучии готовой продукции. Внешний вид 4,8 4,4 Консистенция Цвет 4,0 3,6 Вкус Разработанный десерт с ПВ Аромат Контрольный образец с желатином Рисунок 5.12 – Органолептические профили взбитых десертов на молочной основе с ПВ пониженной калорийности 186 Сливки ПВ Взбивание t = 6-8 0C, τ = 7-10 мин Набухание t = 20 0C, τ = 30 мин Фруктоза Растирание Растворение t = 80 0C, τ = 20-30 мин Молоко Грецкий орех Нагревание t = 55-60 0C, τ = 7-10 мин Очистка Яйца Нагревание t = 70-80 0C, τ = 7-10 мин Соединение и взбивание t = 3 - 5 0C, τ = 7-10 мин ивание Соединение и перемешивание Фасовка и упаковка Охлаждение t = 2 4 0C, τ = 1-24 ч Жарка t = 120-150 0 C, τ = 1012 мин Отпуск Рисунок 5.13 – Технологическая схема приготовления взбитого десерта на молочной основе с ПВ пониженной калорийности с использованием грецких орехов в качестве наполнителя В процессе хранения выяснилось, что с введением ПВ в рецептуры десертов, сроки хранения изделий имеют тенденцию к увеличению. Срок хранения полуфабрикатов составляет 24 часа при температуре 4±2°C (МУК 4.2.1847-04). Микробиологические показатели полуфабрикатов определялись через 24 ч, затем через 36 ч после приготовления. Данные представлены в Табл. 5.9 [106]. Данные Табл. 5.9 показывают, что микробиологические показатели взбитых изделий отвечают нормам СанПиН 2.3.2.1324-03 после 24 ч хранения при температуре 4 ± 2 ºС [127]. Количественные характеристики указывают на замедление развития микрофлоры в образцах с ПВ и фруктозой. 187 Таблица 5.8 - Микробиологические показатели взбитых десертов после их производства Наименование показателя Масса продукта (г), в которой не допускаются Допусти-мое количество м/о или масса продукта, в которой не допускаются м/о Контроль С агаром и фруктозой С фурцеллараном, и фруктозой С НЭП и агаром и фруктозой С ксантаном и – каррагин аном и фруктозой С ксантаном и гуаром и фруктозой БГКП (колиформы) 0,1 Не обнаруж Не обнаруж Не обнаруж Не обнаруж Не обнаруж Не обнаруж E.coli - Не обнаруж Не обнаруж Не обнаруж Не обнаруж Не обнаруж Не обнаруж 25 Не обнаруж Не обнаруж Не обнаруж Не обнаруж Не обнаруж Не обнаруж - Не обнаруж Не обнаруж Не обнаруж Не обнаруж Не обнаруж Не обнаруж 0,1 Не обнаруж Не обнаруж Не обнаруж Не обнаруж Не обнаруж Не обнаруж Патогенные, в том числе сальмонеллы Бактери и рода Proteus Коагулаз оположительные стафило кокки S.areus 188 Таблица 5.9 - Микробиологические показатели взбитых десертов после 24 ч хранения Образец Контроль С агаром и фруктозой С фурцеллараном и фруктозой С НЭП и агаром, и фруктозой С ксантаном и – каррагинаном, и фруктозой С ксантаном и гуаром и фруктозой Общее колво МАФАНМ, КОЕ/г не более 0,8*103 БГКП Е. coli Коагулазоположительные стафилококки S. areus Бактерии рода Proteus Патогенные м/о, в т.ч. сальмонеллы 0,1 - 0,05 - 22 2 1,0*10 - - - - 14 1,0*102 - - - - 13 1,0*102 - - - - 13 1,0*102 - - - - 12 1,0*102 - - - - 11 Далее были проведены исследования микробиологических показателей после 36 ч хранения при температуре 4 ± 2 ºС. Данные представлены в Табл. 5.10. Таблица 5.10 – Микробиологические показатели сахаросодержащих продуктов после 36 часов хранения Образец Контроль С агаром и фруктозой С фурцеллараном и фруктозой С НЭП и агаром, и фруктозой С ксантаном и –каррагинаном, и фруктозой С ксантаном и гуаром и фруктозой Общее кол-во МАФАН М, КОЕ/г не более 1*105 БГКП Е. coli Коагулазоположительные стафилококки S.areus Бактерии рода Proteus Патогенные м/о, в т.ч. сальмонеллы 0,12 0,01 0,10 0,01 30 3 0,04 - 0,05 - 18 1,0*104 0,05 - 0,05 - 23 1,0*103 0,06 - 0,06 - 25 1,0*104 0,07 - 0,07 - 23 1,0*104 0,04 - 0,05 - 22 1,0*10 Данные Табл. 5.10 показывают, что микробиологические показатели контрольного образца не отвечают нормам СанПиН 2.3.2.1324-03 после 36 ч хранения при температуре 4 ± 2 ºС [127]. Микробиологические показатели 189 образцов с ПВ и фруктозой находятся в пределах нормы. Проведены исследования микробиологических показателей контрольных и разработанных продуктов после 48 ч хранения при температуре 4 ± 2 ºС. Данные представлены в Табл. 5.11. Данные Табл. 5.11 показывают, что микробиологические показатели образцов с ПВ не отвечают нормам СанПиН 2.3.2.1324-03 после 48 ч хранения при температуре 4 ± 2 ºС [127]. Следовательно, можно сделать вывод, что возможное увеличение сроков хранения разработанной продукции (до 36 ч) связано с введением в их состав ПВ, которые переводят свободную воду в связанное состояние, и, таким образом, проявляют антисептические свойства. Таблица 5.11 – Микробиологические показатели сахаросодержащих продуктов после 48 часов хранения Образец Контроль С агаром и фруктозой С фурцеллараном и фруктозой С НЭП и агаром, и фруктозой С ксантаном и – каррагинаном, и фруктозой С ксантаном и гуаром и фруктозой Общее кол-во МАФАНМ, КОЕ/г не более 1*107 БГКП Е. coli 0,18 0,02 Коагулазоположительные стафилококки S.areus 0,15 0,02 Патогенные м/о, в т.ч. сальмонеллы 35 1,0*105 0,1 - 0,08 - 25 1,0*105 0,1 - 0,1 0,01 25 1,0*105 0,09 - 0,08 - 27 1,0*105 0,09 - 0,1 - 25 1,0*105 0,1 - 0,1 0,01 25 Бактерии рода Proteus На основании проведенных нами исследований было установлено, что грамотное сочетание молочного белка и ПВ в технологии взбитых десертов улучшает консистенцию и пищевую ценность готового продуктов, увеличивает возможность более длительного хранения, а замена сахара на фруктозу ведет к получению продукта с низкой калорийностью [9, 25, 32, 215, 211, 207]. Поданы заявки на патенты 2013152245 и 2013130101 Российская Федерация [49, 105] (Приложение 20). Разработаны ТУ и ТИ 92 2246 – 001 – 00493497 – 2014 190 «Взбитые десерты с пищевыми волокнами и молочным белком» (Приложение 12); осуществлено внедрение разработанной технологии взбитых десертов (Приложение 9); проведена дегустация взбитых десертов (Приложение 1). 5.2.3 Разработка новых видов сливок для взбивания с использованием белка в качестве замены части жирового компонента Как известно, жировые глобулы в креме могут помочь сохранению пены. Жировые глобулы действуют как загущающий агент и эффективно взаимодействуют со стенками пузырьков. На структурные свойства взбитых сливок влияют, помимо жирности, несколько других факторов, включая условия обработки и добавление стабилизаторов и эмульгаторов. Неустойчивость пены может возникать из-за множества механизмов, таких как термодинамическая неустойчивость, коалесценция и флокуляция [223, 215, 397]. Обычно особо неустойчивыми и трудными для взбивания являются сливки с пониженным содержанием жира. Современные исследования ограничены по замене части жира во взбитых сливках на полноценные белки, которые, помимо стабилизационных функций, позволяют обогатить продукт жизненно необходимыми незаменимыми аминокислотами, кальцием и витаминами. Кроме этого, разработка новых продуктов питания включает в себя комбинацию текстурных и сенсорных характеристик продукта, что составляют в целом потребительские свойства продукта. Как таковой, сенсорный анализ, изолирует сенсорные свойства продуктов питания от инструментальных, что позволяет получить важную и полезную информацию о продуктах питания разработчикам, ученым пищевой науки и менеджерам о сенсорных характеристиках своей продукции (Lawless, Heyman, 2010). В этой связи, в данной работе были разработаны новые видов сливок с использованием белка в качестве замены части жирового компонента и пищевыми волокнами, позволяющими отнести данный продукт к функциональным, и проведена комплексная характеристика их показателей качества (раздел 4.2.4 диссертационной работы). В этом исследовании проведен 191 сенсорный и инструментальный анализ новых видов композиций сливок, что позволило выявить закономерности в появлении новых продуктов в соответствии с наукой о питании [33]. В оценке органолептических свойств сливок для взбивания использовался тест треугольника, показывающий слабовыраженные различия между образцами и основанный на сравнении двух образцов, представленных в тройных блоках, два из которых идентичны. Однако в конце данного теста участникам был задан дополнительный вопрос о предпочтении продукта по девятибалльной шкале («чрезвычайно не нравится» – «крайне нравится»). Сенсорная характеристика образцов сливок для взбивания была проведена для выбранных образцов среди 39 человек в возрасте 22 - 25 лет. Участникам были предоставлены образцы сливок для взбивания при температуре 4 ± 1ºC. Как было сказано, для замены части жирового компонента был использован сывороточный белковый изолят, обладающий высоким содержанием незаменимых аминокислот. Текстурные свойства разработанных продуктов были определены в предыдущей части работы (Рис. 4.18), указывая на имитацию текстурных свойств сливок с полным содержанием жира, что подтверждает целесообразность применения усовершенствованных технологий производства сливок согласно концепции о питании. Известно, что контроль качества продуктов основан на сочетании органолептических и инструментальных (или других несенсорных, например, микробиологических) методов. С помощью методов треугольника, относящегося к дискриминативным методам, и предпочтительно-приемлемого метода сенсорного анализа, было проанализировано, насколько инструментальные показатели могут успешно коррелировать с сенсорными характеристиками разработанных образцов сливок для взбивания с заменой части жировоко компонента на сывороточный белок и пищевыми волокнами. Сенсорная оценка включала образцы сливок для взбивания с полным содержанием жира, содержащие желатин, и образцы с заменой части жировоко 192 компонента на сывороточный белок и стабилизированный композицией каррагинана, -каррагинана и гуаровой камеди. Для того чтобы с уверенностью в 99% утверждать, что существует разница между образцами в дискриминантном этапе сенсорной характеристики, 21 участник из 39 должен указать образец, который отличается (для риска, установленного на уровне 0,01).риск – это показатель, показывающий вероятность того, что идентификация разницы между образцами была случайна. Тест показал, что 24 участника указали разницу между образцами, что вполне укладывается в допустимый диапазон для α-риска, установленного в ходе экспериментов по потребительским свойствам товаров, ≤ 5%. С доверительной вероятностью в 99% можно сказать, что участники дискуссии могут различить испытанные образцы с полным и пониженным содержанием жира. Кроме этого, по отношению к рынку, установлено, что можно быть на 95% уверены, что <61% населения обнаружат разницу между сливками для взбивания с полным и пониженным содержанием жира. В оценке предпочтения потребителей на втором этапе сенсорного теста принимались во внимание результаты только тех участников, которые указали разницу между образцами (24 человека). Результаты показали, что у 18% участников не было предпочтения между образцами сливок с полным и пониженным содержанием жира, 36% и 45,5% участников предпочли сливки с пониженным и полным содержанием жира, соответственно. Статистическая обработка данных показала, что не было никакой значимой (р > 0,05) разницы в уровне предпочтение для двух апробированных образцов сливок. Следует отметить, что никто из участников не оценил образец с пониженным содержанием жира и пищевыми волокнами ниже 5 баллов («и нравится, и не нравится»), и только два участника оценили образец сливок с полным содержанием жира в 4 балла («слегка не нравится»). Таким образом, образец сливок с заменой части жировоко компонента на сывороточный белок и 193 пищевыми волокнами был одинаково предпочтен со сливками с полным содержанием жира. Это исследование позволяет оценить закономерности для усовершенствования технологий по производству продуктов с пониженным содержанием жира согласно современной науке о питании. Учитывая результаты данной работы по функционально-технологическим и сенсорным характеристикам, есть основания предполагать, что разработанные продукты с пониженным содержанием жира и пищевыми волокнами будут приемлемы на современном рынке с высокой долей вероятности положительной оценки потребителем. По результатам исследования разработаны и научно обоснованы рецептуры и технологии производства сливок для взбивания с заменой части жировоко компонента на сывороточный белок и пищевыми волокнами (Табл. 5.13, Рис. 5.14). Подана заявка на патент 2014151293 Российская Федерация [103], разработаны ТУ и ТИ 92 2242– 002 – 00493497 – 2014 «Сливки пониженной жирности с повышенным содержанием белка» (Приложение 16), проведена дегустация разработанных образцов с низким содержанием жира и повышенным содержанием белка (Приложение 3). 194 Таблица 5.13 – Рецептуры сливок для взбивания с заменой части жировоко компонента на сывороточный белок и пищевыми волокнами Альгинат натрия, СБИ, каррагинан, НЭП и гуар СБИ, - каррагинан, - каррагинан и гуар Агар, НЭП и гуар - каррагинан и гуар Сливки 35%-ной жирности 570 570 570 570 Сывороточный белковый изолят (СБИ) 20 20 НЭП 1 Ингредиенты 2 Агар 1 - каррагинан - каррагинан Альгинат натрия Гуар Обезжиренное молоко 0,5 1 2 0,6 308,2 0,6 288 425 1,5 2 424,5 Выход, кг 100 1000 120 1000 1000 1000 Сухие вещества, % 29,41 29,26 28,69 28,74 Белок, % 4,56 4,47 3,21 3,21 Жир, % 19,99 19,98 20,00 20,00 ПВ, % 0,18 0,21 0,50 0,55 Вода Сливки с мас. долей жира 51,4-51,6% 0,2 Обезжиренное молоко (мас. доля жира 0,09-0,12% Перемешивание, содержание жира – 35% Вода Перемешивание, t = 22-25 °C, τ = 1012 мин Перемешивание при t = 52-55 °C, τ = 1012 мин Фасовка и хранение, t = 4-6 °C Охлаждение, t = 4143 °C Стабилизаторы Сывороточный белковый изолят Гомогенизация в 4 ступени при 7 МПа Пастеризация, t = 8285 °C, τ = 2-3 мин Рисунок 5.14 - Технологическая схема производства сливок для взбивания с заменой части жировоко компонента на сывороточный белок и пищевыми волокнами 195 5.3 Разработка технологии систем на жидкой молочной основе с белком 5.3.1 Исследование потребительских характеристик шоколадных напитков с повышенным содержанием белка и пребиотиком В последнее время исследователи сравнили потребности в белке в нескольких сегментах рынка, а именно удовлетворения потребностей в спортивном питании, предполагая, что потребление обогащенных продуктов с высокой пищевой ценностью является основой для здорового питания спортсменов. Хорошо известно, что молочные белки и пищевые волокна обладают широким спектром питательных свойств для различных сегментов рынка, включая спортивное питание и диету для людей старше 60 лет [300]. В течение последних десятилетий рынок функциональных продуктов питания проявляет тенденцию роста, и прежде всего, в применении белков и пищевых волокон различного происхождения для создания качественно новых технологических решений [348]. Хорошо известно, что под действием термической обработки белки и пищевые волокна изменяют их структурные и функциональные характеристики, и, таким образом, обеспечивая различные текстуры конечного продукта. Одним из важнейших направлений развития пищевой науки является оптимизация режимов термической обработки для получения пищевых систем с функциональными свойствами, белки и пищевые волокна [167]. Результаты раздела включающими 4.3 настоящей диссертационной работы позволили предложить использование казеината натрия и инулина в целях создания новых молочных напитков, поскольку эти компоненты обеспечивают высокие питательные и текстурные атрибуты конечного продукта, а также способны в большей степени выдерживать свою конформационную характеристику под влиянием температурной обработки, т.е., например, не трансформироваться в состояние геля [276]. Таким образом, были разработаны новые технологические решения молочных напитков, содержащих двойную дозу белка и пищевых волокон, по сравнению с коммерческим образцом, и обладающих высокими сенсорными и потребительскими характеристиками. 196 Для получения образцов молочных напитков (4 кг) в производственном цехе, сухие ингредиенты и обезжиренное / цельное молоко взвешивали по отдельности, а затем перемешивали в течение 20 мин при комнатной температуре. Для обеспечения надлежащего растворения ингредиентов, температура системы была увеличена до 50 °С с последующей четырехстадийной гомогенизацией (FT9, Armfild, Великобритания). Термическая обработка напитков проводилась с помощью nермообработкb при 85oC в течение 5 мин с использованием пастеризатора. Напитки были заполнены в стерилизованные стеклянные контейнеры (250 мл) в асептических условиях и хранили при температуре 4 ° С в течение 24,0 ± 1,0 часов до физико-химического анализа. По данным современных исследований, потребители восприимчивы к утверждениям о роли белка в здоровом рационе питания, это создает возможности пищевой промышленности и производителям добавок для решения дефицита белка для различных групп населения. Белок помогает строить и поддерживать мышцы в хорошей форме независимо от возраста. Белок также является источником незаменимых аминокислот, необходимых для организма человека в любом возрасте. Так, казеинаты являются превосходными источниками полноценного и легко усвояемого белка. На переваривание казеина времени уходит гораздо больше, чем на любой другой вид белка. Медленное расщепление казеина обеспечивает постепенное и равномерное поступление аминокислот в кровь, и, как следствие уровень аминокислот крови поддерживается на должном уровне более 6 часов. Кроме этого, целью настоящего исследования стало включение натуральных пребиотиков новые молочные напитки. Инулин — это естественный пребиотик, который содержится более чем в 36 тысячах видах растений. Инулин способствует росту полезной микрофлоры кишечника, а, следовательно, положительно влияет на процесс пищеварения. Более того, инулин помогает нашему организму лучше усваивать магний и кальций, способствует повышению иммунитета человека и улучшению липидного обмена (уменьшению уровня холестерина). Помимо целебных, инулин обладает и другими полезными 197 свойствами. Так, он способен придавать продуктам сливочную насыщенность и консистенцию, а также повышает ощущение сытости, что особенно важно для людей, следящих за своим рационом питания. В нашем исследовании было оценено влияние казеинатов в сочетании с инулином на текстурные и сенсорные свойства новых молочных напитков, таким образом, обогащенных комплексом незаменимых аминокислот и пребиотиком. В ходе работы были созданы различные технологические решения по включению белков и пищевых волокон в новые молочные напитки. В частности, были сформулированы рецептурные композиции напитков, включающих 3,5% казеината натрия или 3,5% сывороточного белкового концентрата, 0,1% лецитина, 0,01% каррагинана и 2% инулина. Данная композиция функциональных ингредиентов позволяет получить продукт, содержащий около 6% белка и 2% пребиотика, по сравнению с коммерческим продуктом, не имеющим в своем составе пребиотика и содержащим только 3,3% белка (Табл. 5.14). Так, данный продукт был произведен в количестве 4 кг в учебно-научно-производственной лаборатории с использованием пастеризации при 85oC в течение 5 мин. Реологические свойства напитков, произведенных в учебно-научнопроизводственной лаборатории, по сравнению с коммерческим образцом, указывали на воспроизведение тенденции изменения вязкости в зависимости от скорости сдвига, как показано на Рис. 5.15. Кривые зависимости вязкости от скорости сдвига для всех испытанных образцов были похожими и свидетельствовали об одинаковых значениях вязкости, например, ~ 66 мПа с (0,1 с-1) и ~ 27 мПа с (100 с-1). 198 Таблица 5.14 – Рецептуры молочных напитков с повышенным содержанием белка и пищевых волокон Молочный Молочный Прототип напиток с напиток с Ингредиенты коммерческого сывороточным казеинатом образца белковым натрия изолятом Обезжиренное молоко (0,090,12%) 72,1 62,1 62,1 Молоко с полным содержанием жира (3,4-3,8%) 875,6 823,4 823,4 Сахар 45,8 53,7 53,7 Какао-порощок 3 3 3 Ароматизатор (Ваниль) 0,5 0,5 0,5 Краситель (коричневый) 0,4 0,4 0,4 Краситель (розовый) 0,8 0,8 0,8 Каррагинан 3 0,1 0,1 Лецитин 1 1 Инулин 20 20 Alacen 392 (сывороточный белковый концентрат) 35 Alanate 180 (казеинат натрия) 35 Выход, % 1000 1000 1000 Белок, % 3,10 5,67 6,11 Жир, % 3,34 3,29 3,21 Углеводы, %, в т. ч. 9,60 11,99 11,80 пищевые волокна, % 0,30 2,00 2,00 сахароза, % 9,30 9,99 9,80 Соль, % 0,04 0,04 0,08 Сухие вещества, % 16,20 21,09 21,30 Однако современные технологии производства предусматривают получение продуктов не только с высокой добавочной стоимостью, но и стабильностью в течение долгого периода времени. Таким образом, на следующей стадии разработки молочных напитков было предусмотрено применение ультравысоких температур в целях улучшения потребительских качеств товара, увеличения его срока хранения и сокращения затрат на производство. Технологическая схема производства пастеризованных молочных напитков, содержащих более 6% белка и 2% пребиотика представлена на Рис. 5.16. 199 -1,0 -1,1 Log вязкости (Пa.с) -1,2 -1,3 -1,4 -1,5 -1,6 -1,7 -1,8 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 Log скорости сдвига 1,5 2,0 (с-1) Рисунок 5.15 - Зависимость вязкости от скорости сдвига для коммерческого образца молочного напитка, содержащего 3,3% белка (▲), и разработанных молочных напитков с более 6% белка и 2% пребиотка, полученных с помощью пастеризации (●) при 4°C. Молоко с полным содержанием жира (мас. доля жира 3,4-3,8%) Обезжиренное молоко (мас. доля жира 0,09-0,12% Пребиотик Перемешивание, Сахар t = 22-25 °C, τ = 1012 мин Перемешивание при t = 52-55 °C, τ = 1012 мин Фасовка и хранение, t = 4-6 °C Охлаждение, t = 4143 °C Казеинат натрия Эмульгатор Стабилизатор Какаопорошок Гомогенизация в 4 ступени при 7 МПа Пастеризация, t = 8285 °C, τ = 2-3 мин Рисунок 5.16 - Технологическая схема производства напитков на молочной основе с повышенным содержанием белка и пребиотика 200 5.3.2 Технология сокосодержащего молочного напитка с белком и пищевыми волокнами Состояние физического и психического здоровья человека во многом определяется тем, какую роль он отводит еде в своей жизни и насколько рационально его питание. По современным представлениям, значительное количество заболеваний напрямую связано с пищевыми (алиментарными) факторами. Вместе с генетическими факторами и образом жизни они определяют состояние здоровья каждого конкретного человека и всего человечества в целом. В современном мире на первый план проблем неполноценного питания встает употребление недостаточного количества белка, в том числе полноценного. Потребность в полноценном белке – эволюционно сложившаяся доминанта в питании человека, оптимальный обусловленная необходимостью обеспечивать поступления незаменимых физиологический уровень аминокислот [358]. По данным института питания РАМН среднестатистический житель крупного города, где уровень жизни достаточно высок, недополучает 30% белка ежедневно. Недостаток белков в питании приводит к глубоким изменениям в печени человека,гормональным нарушениям, ухудшению усвоения питательных веществ, проблемам с сердечной мышцей, гипотонии и дистрофии мышц, преждевременному старению, ухудшению памяти и работоспособности. Одним из решений проблемы дефицита полноценного белка в питании является создание продуктов массового потребления, включающими полноценные белки, и в частности, молочных напитков. В данной работе была оценена возможность разработки нового молочного сокосодержащего напитка с повышенным содержанием белка и пищевыми волокнами для широкого круга людей. Было подтверждено, что усовершенствование рецептуры молочных напитков не оказывает значительного влияния на их структурные характеристики, и, кроме того, приемлемы для потенциальных покупателей. 201 Для получения образцов молочных напитков с повышенным содержанием белка и пищевыми волокнами в лабораторных условиях, обезжиренное молоко и сок смешивали в соотношении 7:2 [346]. Данное соотношение молока и сока было подобрано экспериментальным путем и выявлено, что молочная система с содержанием сока при этом соотношении обладает оптимальными функциональными характеристиками. Далее к полученной жидкой основе напитка добавляли сухие ингредиенты (сахар, белковый компонент и пищевые волокна) и перемешивали в течение 5 мин. Для обеспечения надлежащего растворения ингредиентов, температура системы была увеличена до 55°С с выдержкой в течение 10 мин и постоянном помешивании с последующей гомогенизацией и пастеризацией при 80 °С в течение 7 мин и охлаждением до 4 оС [146]. В настоящее время рынок обогащенных молочных напитков достаточно широк. Проведенный нами анализ показал, что доступные для широкого круга потребителей напитки в своём составе имеют до 5% белка. Так, нами был взят за основу образец компании «Montedrink», содержащий 4% белка за счет включения сухого молока, содержащего порядка 36,5% полноценного белка. Были разработаны новые сокосодержащие молочные напитки с повышенным содержанием белка за счет включения белкового компонента с содержанием около 90% полноценного белка и были проанализированы их реологические свойства, по сравнению с коммерческими образцами (Thompson, 2008). Также в данной работе была определена зависимость вязкости системы новых продуктов от температуры и концентрации содержащихся в нем пищевых волокон. В качестве сырья для производства новых напитков было выбрано обезжиренное молоко в целях создания низкожирного продукта для здорового питания. 202 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 Абсолютная вязкость (мПа с) 25 20 15 10 5 0 0 0,5 1 1,5 2 Концентрация пищевых волокон, % Рисунок 5.17 - Зависимость абсолютной вязкости (η, мПа с) разработанных молочных сокосодержащих напитков в зависимости от концентрации пищевых волокон и температуры, где вязкость систем при 4 ºС показана в виде квадратов, при комнатной температуре – в виде ромбов. По вспомогательной оси указаны значения абсолютной вязкости коммерческого образца (точки красного цвета). Измерения вязкости проводились на вискозиметре Гепплера с образцами при комнатной температуре (22оС) и при 4 о С (Рис. 5.17). На основании полученных данных выявлено, что вязкость системы увеличивается при понижении температуры и при увеличении концентрации пищевых волокон. Кроме этого, из рисунка видно, что абсолютная вязкость разработанных образцов ниже коммерческих при изученных температурах, что позволяет дальнейшее усовершенствование технологии по обогащению напитков. Дополнительно нами была исследована пищевая ценность разработанного нами молочного напитка с повышенным содержанием белка и пищевых волокон. Оказалось, что новый продукт в стандартной порции 200 г содержит до 12 г полноценного белка и 3 г пищевых волокон, а также содержит до 240 мг кальция, что удовлетворяет в среднем на 15% суточную потребность организма человека в белке, в пищевых волокнах и кальцие. Изучение содержания незаменимых аминокислот, также проанализированный в данной работе, показал, что количество эссенциальных аминокислот увеличилось на 37%, по сравнению с коммерческим образцом. Сенсорный анализ подтвердил приемлемость 203 инновационных технологических решений по включению полноценного белка в продукты массового потребления [38]. Таким образом, разработаны новые молочные сокосодержащие напитки с повышенным содержанием белка и пищевым волокнами, что позволят решить проблему дефицита полноценного белка в рационе человека. Практическим результатом стали разработанные рецептуры и технологии производства сокосодержащих молочных напитков с повышенным содержанием белка и ПВ (Табл. 5.15, Рис. 5.18). Таблица 5.15 – Рецептуры сокосодержащих обезжиренных молочных напитков с повышенным содержанием белка и пищевых волокон Сокосодержащий Сокосодержащий молочный напиток с ПВ (2 молочный напиток с Ингредиенты г ПВ и 12 г белка в 200 г ПВ (3 г ПВ и 12 г напитка) белка в 200 г напитка) Молоко обезжиренное 719 714 Сок персик-яблоко 200 200 Сахар 30 30 Казеинат кальция 30 30 Пищевые волокна (Микрокристаллическая целлюлоза) 10 15 Ароматизатор (масло апельсиновое) 5 5 Ванилин 4 4 Пищевой краситель "Персик" 2 2 Выход, кг 1000 1000 Белок, % 5,78 5,76 Жир, % 0,09 0,09 Пищевые волокна, % 1,04 1,54 Кальций, мг 120,25 119,68 204 Обезжиренное молоко (мас. доля жира 0,09-0,12% Сок Сахар Пищевые волокна Ванилин Перемешивание, Ароматизато р t = 22-25 °C, τ = 1012 мин Краситель Перемешивание при t = 52-55 °C, τ = 1012 мин Охлаждение, t = 4143 °C Фасовка и хранение, t = 4-6 °C Казеинат кальция Гомогенизация в 4 ступени при 7 МПа Пастеризация, t = 8280 °C, τ = 5-7 мин Рисунок 5.18 - Технологическая схема производства сокосодержащих обезжиренных молочных напитков с повышенным содержанием белка и пищевых волокон Разработаны ТУ и ТИ 92 2242– 001 – 00493497 – 2014 «Напитки молочные с повышенным содержанием белка» (Приложение 15). 5.3.3 Разработка технологии молочного продукта с белком и нерастворимыми в воде пищевыми волокнами по типу «питьевых завтраков» Здоровое питание (англ. «healthy diet») - это питание, обеспечивающее рост, нормальное развитие и жизнедеятельность человека, способствующее укреплению его здоровья и профилактике заболеваний. Соблюдение правил здорового питания в сочетании с регулярными физическими упражнениями сокращает риск хронических как ожирение, сердечно-сосудистые заболеваний и расстройств, таких заболевания, диабет, повышенное давление и рак. Современная наука проводит многочисленные исследования для оптимизации рациона питания в целях профилактики основных хронических заболеваний. 205 Пищевые волокна перевариваемые пищеварительными - компоненты пищи, ферментами организма не человека, но перерабатываемые полезной микрофлорой кишечника. Использование пищевых волокон в питании одобрено организациями здравоохранения многих стран, такими как Комиссия по надзору за продовольствием и лекарственными средствами (FDA), Американская ассоциация кардиологов (AHA), Европейская комиссия по функциональным пищевым продуктам (FUFOSE), Министерство здравоохранения Японии. В Российской Федерации вопросами применения пищевых волокон занимается Роспотребнадзор [74]. Целью данной работы явилось создание питьевых завтраков для широкого круга лиц с повышенным содержанием пищевых волокон и белка и исследование их структурных свойств [166]. Поскольку в Российской Федерации питьевые завтраки для всех возрастных групп населения пока не распространены, в качестве контрольного образца был взят образец жидкой каша для детского питания производства компании «Вимм-Билль-Данн». На основании полученной информации о текстуре и составе коммерческого образца, были разработаны новые технологические решения по созданию готовых питьевых завтраков для широкого круга лиц с пищевыми волокнами, и оценена приемлемость разработанных продуктов помощью реологического анализа [34]. Согласно этикетке, состав коммерческого образца был: молоко сухое цельное, мука кукурузная, мука гречневая, рисовая, крахмал мальтодекстрин, кукурузный, мука пребиотики (олигофруктоза), регулятор кислотности (цитрат натрия), инулин, вода. Пищевая ценность на 100 г: белки – 2,1 г, жиры - 2 г, углеводы – 10,1 г. Оценив структурномеханические и сенсорные свойства коммерческого образца, было выявлено, что данный продукт отличался приятными сенсорными характеристиками и однородной текстурой. Было выявлено, что в состав коммерческих образцов входят ингредиенты, обладающие недостаточным содержанием пищевых волокон. В данной работе нами было предложено использовать комбинацию компонентов круп (1,5-5%) и источник растительных пищевых волокон, что в 206 конечном счете позволило повысить пищевую ценность продукта (Рис. 5.19). Следует отметить, что в создании нового питьевого завтрака было использовано обезжиренное молоко, являющееся вторичным сырьем молочной промышленности, что впоследствии существенно скажется на экономической стороне данной работы. Для приготовления образцов в лабораторных условиях обезжиренное молоко нагревали до 100°С, затем добавляли сухие ингредиенты (пищевые волокна, мед и компоненты круп) и тщательно перемешивали в течении 5 мин. Для обеспечения надлежащего растворения ингредиентов, температура системы была увеличена до 55°С с выдержкой в течение 10 мин. Далее системы были гомогенизированы и пастеризованы при 80°С в течении 5-7 минут с последующим интенсивным перемешиванием в течении 10 минут и охлаждением до 4 °С. Абсолютную вязкость образцов определяли на вискозиметре Гепплера с системой «скользящего» шарика при различных температурах и в зависимости от концентрации пищевых волокон в системе. Показано, что при увеличении содержания сухих веществ в новом продукте (пищевых волокон и компонентов круп) вязкость системы увеличивается. Также выявлено, что абсолютная вязкость системы зависит от температуры: понижение температуры ведет к формированию пространственной сетки системы, и, таким образом, вязкость продукта увеличивается. Кроме этого установлено, что текстурный профиль разработанного образца, содержащего 3% комбинации компонентов круп и 1,5% пищевых волокон, наиболее приближен к контрольному образцу (Рис. 5.20). 207 12 Содержание, % 10 8 6 4 2 0 белки жиры углеводы пищевые волокна Рисунок 5.19 – Пищевая ценность разработанных образцов питьевого завтрака с комбинацией компонентов круп в 1,5% (пустой столбец), 3% (столбец в вертикальную полоску) и 5% (сплошной столбец), в сравнении с контрольным образцом жидкой каши (столбец в горизонтальную полоску) 160 Абсолютная вязкость, мПа с 140 120 100 80 60 40 20 0 1,0% 2,0% 3,0% 4,0% 5,0% 6,0% Концентрация компонентов круп Рисунок 5.20 - Зависимость абсолютной вязкости (η, мПа с) разработанных образцов «питьевых завтраков» в зависимости от концентрации компонентов круп и температуры, где вязкость систем при 4 ºС показана в виде треугольников, при комнатной температуре – в виде квадратов. Значения абсолютной вязкости коммерческого образца обозначены точками красного цвета. В результате данной работы было обосновано применение пищевых волокон в новых технологиях питьевых завтраков на молочной основе. Так, увеличение пищевых волокон в новых продуктах на молочной основе может достигать втрое, по сравнению с теми образцами, представленными на рынке в 208 настоящее время, а грамотная манипуляция свойств молочного белка позволяет увеличить общее содержание белка в продукте на 40%. Результаты носят перспективный характер в получении продуктов с текстурными свойствами, близкими к контролю, но с использованием ингредиентов, согласно концепции о здоровом питании. Кроме этого, сенсорный анализ показал приемлемость разработанных продуктов потенциальными покупателями и перспективность развития данного направления в получении готовых жидких завтраков для широкого круга лиц. Практичеким результатом работы стали рецептуры и технологии продуктов на жидкой молочной основе по типу «питьевых завтраков» (Табл. 5.16, Рис. 5.20). Дальнейшая работа по данному напралению будет включать использование минеральных компонентов и источников полноценного белка в составе питьевых завтраков. Таблица 5.16 – Рецептуры питьевых завтраков с повышенным содержанием белка и пищевых волокон Питьевой Питьевой Питьевой завтрак завтрак с 1,5% завтрак с 3% с 5% Ингредиенты концентрации концентрации концентрации компонентов компонентов компонентов круп круп круп Молоко обезжиренное (мас.доля жира 0,09-0,12%) 943,5 921,5 900 Овсяная мука 10 20 30 Гречневая мука 5 10 20 Сахар 20 20 20 Целлюлоза 6 13 17 0,5 0,5 1 каррагинан Растительный жир 15 15 15 Ванилин 1 1 1 Выход, кг 1000 1000 1000 Белок, % 2,88 3,01 3,20 Жир, % 1,77 1,85 1,94 Углеводы, % 7,43 8,30 9,53 Пищевые волокна, % 0,71 1,48 1,95 209 Овсяная крупа Гречневая крупа Обезжиренное молоко (мас. доля жира 0,09-0,12% Перемалывание d частиц = 250370 мкм Целлюлоза Сахар каррагинан р Растительны й жир Перемешивание, t = 22-25 °C, τ = 1012 мин Перемешивание при t = 52-55 °C, τ = 1012 мин Охлаждение, t = 4143 °C Фасовка и хранение, t = 4-6 °C Ванилин Гомогенизация в 4 ступени при 7 МПа Пастеризация, t = 8280 °C, τ = 3-5 мин Рисунок 5.20 - Технологическая схема производства питьевых завтраков с повышенным содержанием белка и пищевых волокон 5.4 Концепция обогащения белком в разработке молочных десертов 5.4.1 Технология десертов с высоким содержанием белка для геродиетического питания Белок является одним из основных клеточных компонентов и играет важную роль в процессе жизнедеятельности человеческого организма. Белок построен из более мелких единиц, аминокислот, которые могут быть заменимыми, т.е. синтезированными в организме человека, и незаменимыми, т.е. теми, что организм самостоятельно не синтезирует [284]. Научные и статистические данные показывают, что почти пятьдесят процентов пожилых людей страдают от неполноценности пищевого рациона, связанного со сдвигом в пищевых привычках [394]. Так, почти сорок процентов людей в возрасте более 60 лет не получают ежедневную рекомендуемую норму белка [229, 230]. Рекомендации в питании указывают, что увеличение потребления белка до 25-30 г за один прием пищи является одним из требований для получения необходимого 210 количества незаменимых аминокислот, необходимых для поддержания или улучшения состояния здоровья взрослого населения [287]. Качество белка является ключевым соображением в составлении здоровой диеты для пожилого населения, поскольку, потребляя правильный тип белка в нужное время, представители взрослого населения могут добиться согласованных физиологических реакций и оптимизировать синтез белка. Среди аминокислот, важных для синтеза белка, выделяют аминокислоты с разветвленной цепью (лейцин, изолейцин и валин), обладающие способностью стимулировать синтез протеина. Среди данных аминокислот, лейцин является одной из самых важных для пожилых людей в связи с конкретным действием на производство рибосом, являющимся местом производства белка в клетке [229]. Таким образом, было отмечено, что употребление дополнительного лейцина в диете людей в возрасте более 60 лет улучшит синтез белка мышц у взрослого населения, и, таким образом, предотвратит или замедлит приход Саркопении [295]. В этом контексте, молочные ингредиенты являются превосходным источником белка с высоким уровнем аминокислот с разветвленной цепью, они доступны в гибких форматах, легко перевариваются и могут быть включены в диету [338]. Хорошо известно, что текстура и сенсорные свойства молочных продуктов в значительной степени зависят от состава и типа белка в системе [370]. Таким образом, важно понимать потенциальные ингредиенты и методы обработки, привлеченные к производству продуктов, обогащенных белком, для достижения их требуемой функциональности и текстуры [358]. В данной работе была проанализирована возможность производства молочных десертов с уровнем белка около 11%. Подвергнув разнообразные формулировки обогащенных продуктов различным типам пастеризации согласно промышленным параметрам и реологическому анализу, оказалось, что данные технологические цели осуществимы с точки зрения разработки функциональных продуктов с приятными текстурными и сенсорными характеристиками. Для приготовления образцов десертов были использованы молоко с 3,8% жира и 3,2% белка и молоко с низким содержанием жира (2% жира и 4,2% белка) 211 компании Parmalat (Австралия), а также концентрат сывороточного белка (КСБ) Lacprodan DI-7017 (Arla Foods Ingredient Group, Дания), казеинат кальция Alanate 385, казеинат натрия Alanate 180, изолят сывороточного белка (ИСБ) (Fonterra, Новая Зеландия), гидролизованный желатин Peptiplus XB (Gelita, Германия), каррагинан Gelcarin GP379 (FMC, США), ксантан (CP Kelco, США), дикрахмалфосфат оксипропилированный (National starch, США), желатин High Bloom 25 (Gelita, Германия), растительный жир Cegepal TG 186 (BASF, Австралия). Для получения образцов замороженных десертов (4 кг) в промышленных условиях, сухие ингредиенты и обезжиренное / цельное молоко взвешивали по отдельности, а затем перемешивали в течение 20 мин при комнатной температуре. Для обеспечения надлежащего растворения ингредиентов, температура системы была увеличена до 50 °С с последующей четырёхступенчатой гомогенизацией при 70 Па. Термическая обработка десертов включала нагревание до 85 °С и выдержку при данной температуре в течение 5 минут проводили. Образцы охлаждали до 55 °С, заполняли ими пластиковые контейнеры (120 мл) и хранили при -20 °C, что является температурой хранения коммерческого продукта. Для физико-химических и сенсорных испытаний молочные десерты оттаивали при температуре 4 °С в течение 24,0 ± 1,0 ч до начала тестирования. Зависимость вязкости системы от скорости сдвига образцов десертов была определена на реометре AR-G2 (TA Instruments, США) с использованием параллельной геометрии диаметром 40 мм при 22 °С. Твердость и адгезию образцов определяли с использованием анализатора текстуры TA.XT2 (Stable Micro Systems, Англия) с нагрузкой ячейки в 5 кг. Изображения световой микроскопии десертов, использующихся для обеспечения свидетельства текстуры, были получены с помощью микроскопа Leica DM 2500 (Wetzlar, Германия) с прикрепленной цифровой камерой Leica DFC400 при увеличении 100. В оценке органолептических свойств десертов с высоким содержанием белка использовался тест, показывающий предпочтение продукта по 212 девятибалльной шкале («чрезвычайно не нравится» – «крайне нравится»). Сенсорная характеристика образцов десертов была проведена для выбранных образцов среди 20 человек в возрасте 18 - 65 лет. Только после предварительно процедуры, описанной ранее, участникам были предоставлены образцы десертов при комнатной температуре. Как и для испытаний в лаборатории (раздел 4.4 диссертационной работы), в целях определения, являются ли технологические параметры производства десертов приближенными к параметрам производства в производственном цехе, был воспроизведен прототип коммерческого десерта, который был подвергнут испытаниям зависимости вязкости от скорости в концепции исследования и сопоставления текстурных свойств произведенного аналога и коммерческого образца. Рис. 5.21 представляет реологические свойства коммерческого образца и аналога коммерческого образца с увеличением скорости сдвига от 0,1 до 100 с-1. Тенденция в устойчивом снижении показаний вязкости при сдвиге указывает на линейный нисходящий профиль текстурных свойств, свидетельствующий о разжижении. Результаты текстурные показывают, что характеристики наши попытки коммерческого продукта воспроизвести были достаточно успешными со значениями вязкости для двух систем в диапазоне от 100 до 1 Па·с в начале и в конце эксперимента. Анализ текстуры дополняет вышеупомянутые малые деформации сдвига, сосредоточив внимание на инструментальных свойствах твердости и адгезии. Результаты показывают, производственном цехе, что молочные обладают десерты, схожими изготовленные значениями твердости в и адгезивности, указывающие, что данные материалы обладают «богатой» текстурой (Рис. 5.22, 5.23). Экспериментальная коммерческого образца производственном цехе, работа по десерта и позволила исследованию его текстурных прототипа, предложить новые свойств разработанного в технологические концепции по обогащению десертов белком с использованием изолята белка 213 молочной сыворотки (ИСБ: содержание белка – 90,4%, жира – 1%, лактозы – 0%), концентрата белка молочной сыворотки (КСБ: содержание белка – 80%, жира – 6,5%, лактозы – 0,1%; Lacprodan: содержание белка – 73%, жира – 16%, лактозы – 2%) и казеинатов кальция (КК: содержание белка – 93%, жира – 1,2%, лактозы – 0,1% ) и натрия (КН: содержание белка – 93%, жира – 1,2%, лактозы – 0,1% ). Рецептуры представлены в Табл. 5.17. Производство десертов, содержащих ИСБ (2,6 и 3,2%) и КСБ Lacprodan (7,8% и 7,5%), показало, что параметры, используемые для производства коммерческих десертов (в частности, пастеризация при 85 °С в течение 5 мин), не подходят для производства данных обогащенных белком продуктов в связи с денатурацией сывороточного белка, и, как следствие, формирования комков. Таким образом, параметры пастеризации молочных продуктов, содержащих ИСБ, были изменены для улучшения текстурных качеств. Так, температура пастеризации была изменена и варьировалась с 70 до 80 °С при выдержке в 10, 15 и 20 мин. Визуальные наблюдения и сенсорный тест среди 5 человек показал, что пастеризация при 75 °С в течение 10 мин позволяет получить молочные десерты требуемой консистенции. 2,5 Log вязкости (Па.с) 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Log сдвига(с-1) Рисунок 5.21 - Зависимость вязкости от скорости сдвига для коммерческого образца десерта (□), аналога коммерческого образца, приготовленного в производственном цехе (●), и десертов, обогащенных белком с 2.6% ИСБ и 7.8% Lacprodan (♦), 6,5% КН и 2,5% Lacprodan (■), с 11% Lacprodan (-), с 2,2% КН и 5,5% КК (▲) и 3.2% ИСБ и 7.5% Lacprodan (+) при 22°C. 214 Однако была произведена попытка создать продукты с улучшенными текстурными качествами, используя коммерческий режим обработки, поскольку это является важной составляющей в оценке стабильности продукта и его микробиологических характеристик. Так, согласно техническим условиям изготовителя, КСБ Lacprodan стабилен при высоких температурах. Данный ингредиент в количестве 11% был использован в разработке новых десертов, что позволяет получить продукты с 14,28 г белка и 1,41 г лейцина в порции десерта (120 г). Партия в размере 4 кг была изготовлена с пастеризацией при 85 °С в течение 5 мин. После замораживания в течение 24 часов и последующего оттаивания при температуре окружающей среды, десерт, содержащий только Lacprodan, как дополнительный источник белка, показал однородную и блестящую консистенцию. Тем не менее, сенсорный тест среди 5 человек показал, что данный десерт обладал остаточным неприятным привкусом, по сравнению с коммерческим продуктом. В целях улучшения сенсорных характеристик и поддержания необходимого уровня белка, указанном в предыдущих композициях десертов (около 11%), были разработаны и произведены продукты с использованием 2,2% казеината натрия и 5,5% казеината кальция, содержащие 12,91 г общего белка и 1,13 г лейцина в 120 г продукта, и десерты с 6,5% казеината натрия и 2,5% Lacprodan, содержащие 13,80 г общего белка и 1,45 г лейцина в 120 г порции десерта. Данные продукты были произведены при пастеризации в 85 °С в течение 5 мин, а сенсорный тест этих продуктов среди 5 человек показал, что разработанные десерты обладают желательными органолептическими и текстурными свойствами. 215 1,6 Твердость (kПа) 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 а Рисунок 5.22 б в г в е ж - Твердость аналога коммерческого образца, приготовленного в производственном цехе (а), коммерческого образца десерта (б), десерта с 2.6% ИСБ и 7.8% Lacprodan (в), 6,5% КН и 2,5% Lacprodan (г), с 2,2% КН и 5,5% КК (д), с 11% Lacprodan (е) и 3.2% ИСБ и 7.5% Lacprodan (ж) при 22°C. Анализ текстурных свойств разработанных продуктов показал, что все новые десерты обладали схожей зависимостью вязкости от скорости сдвига, производя ту же нисходящей модель, что и коммерческий образец, содержащий 6,7% белка (Рис. 5.21). Испытания на твердость и адгезивность продуктов показали, что десерты, обогащенные белком обладали значениями твердости около 1,4 кПа и адгезивности - последовательными -0,027, указывающие на «богатую» гелеобразную структуру (Рис. 5.22, 5.23). Однако, коммерческий продукт показал значения твердости и адгезии в диапазоне 1,1 кПа и -0,030, соответственно, что связано в значительной степени с пониженным содержанием молочного белка в этом продукте. 216 0,000 -0,005 -0,010 ж Адгезивность г -0,015 в б а в е -0,020 -0,025 -0,030 -0,035 Рисунок 5.23 Адгезивность - аналога коммерческого образца, приготовленного в производственном цехе (а), коммерческого образца десерта (б), десерта с 2.6% ИСБ и 7.8% Lacprodan (в), 6,5% КН и 2,5% Lacprodan (г), с 2,2% КН и 5,5% КК (д), с 11% Lacprodan (е) и 3.2% ИСБ и 7.5% Lacprodan (ж) при 22°C. а б в г д е Рисунок 5.24 - Микрофотографии коммерческого образца десерта (а), и десертов с повышенным содержанием белка с 2,2% КН и 5,5% КК (б), с 6,5% КН и 2,5% Lacprodan (в), с 11% Lacprodan (г), с 2.6% ИСБ и 7.8% Lacprodan (д) и с 3.2% ИСБ и 7.5% Lacprodan (е). Получено с увеличением объектива в 100. Шесть микрофотографий молочных десертов, обогащенных белком, и коммерческого продукта, были произведены при температуре окружающей среды для дальнейшего обсуждения структуры пищевых композиций на микроуровне. Формирование однородной гелеобразной системы наблюдалось для коммерческих молочных десертов на рисунке 5.24а. Продукты, обогащенные казеинатами и / или сывороточным протеином, показал аналогичные свойства, что и коммерческий образец, образуя трехфазную систему, разделенную на микроуровне согласно концепции, называемой «термодинамическая 217 несовместимость» (Рис. 5.24б-е). Результаты микроскопического анализа обеспечивают свидетельства равномерно диспергированного белка в трехмерной матрице десерта. Кроме того, данные микрофотографии указывают на согласование с результатами реологических тестов, что высокие уровни белка (11-12%) придают мягкую консистенцию новым продуктам. Сенсорная оценка функциональных продуктов была осуществлена в целях прямого сравнения между коммерческим продуктом с низким содержанием белка и новых композиций, обогащенных белком. В первом тесте среди 20 участников были оценены образцы коммерческого молочного десерта и десерта, содержащего 6,5% КН и 2,5% Lacprodan. Участникам было предложено определить, насколько образцы им понравилось по гедонистической шкале («чрезвычайно не нравится» – «крайне нравится»). В первом эксперименте 15% из 20 участников группы не имели предпочтения в тестированных продуктах. 30% участников указали на уровень предпочтения в 8 баллов («очень нравится») и 7 баллов («нравится») для коммерческого молочного десерта и десерта, обогащенного белком, соответственно. 20% участников оценило в 8 баллов («очень нравится») продукт с 11,5 % белка, в то время как 45% участников оценили коммерческий продукт в уровень предпочтения 7 баллов («нравится»). Еще 20% участников оценило оба продукта в 6 баллов («немного нравится»), в то время как 5% участников оценили коммерческий продукт и обогащенный белком десерт в 5 баллов («и нравится, и не нравится») и 4 балла («немного не нравится»), соответственно. Кроме этого, обогащенный белком продукт получил 5 баллов («и нравится, и не нравится») и 3 балла («не нравится») у 10% и 15% участников, соответственно. Результаты данного теста показали среднюю оценку в 7 баллов (±0,85) и 6,05 баллов (±1,7) для коммерческого продукта и обогащенного белком молочного десерта, соответственно, что указывает на признание потребителей инновационных технологических решений. Во второй сенсорной панели были протестированы два десерта, обогащенных белком (с 11,5% белка, содержащего 2,5% Lacprodan, 6,5% КН, и с 218 10,76 % белка, содержащего 2,2 % КН и 5,5% КК). Экспериментальный протокол для второго теста был тот же. 20% из 20 участников не имели предпочтения между двумя обогащенными продуктами. Другие члены сенсорной группы (10%) оценили в 9 баллов («крайне нравится») и 8 баллов («очень нравится») продукты с 10,76 % и 11,5 % белка, соответственно. 15% участников оценили продукт с 10,76% белка в 8 баллов («очень нравится»), тогда как оценка 7 баллов («нравится») была получена 25% и 55% участниками для продуктов с 10,76% до 11,5% белка, соответственно. Оценка в 6 баллов («немного нравится») была дана десерту с 10,76% белка 40% участников, по сравнению с продуктом с 11,5% белка, получивший ту же оценку 20% участников. Результаты второго теста показали средние баллы для молочных десертов с 10,76% и 11,5% белка были 6,75 баллов (±1,16) и 6,6 баллов (±0,88), соответственно. Согласно статистической обработке данных (ANOVA), не было выявлено значимой (р>0,05) разницы в уровне предпочтения для двух молочных десертов. Таким образом, обогащённые белком продукты обладают комплексом функционально-технологических, характеристик, приемлемых питательных и сенсорных потребителем согласно концепции питания для пожилого населения. Данная работа посвящена детальному обоснованию применения белковых препаратов, богатых незаменимыми аминокислотами, в технологии производства молочных продуктов. Новые технологические концепции в обогащении белком позволили получить спектр продуктов с высокими питательными и потребительскими характеристиками. Оптимальная технофункциональность в сочетании с рекомендуемой пищевой ценностью для питания пожилых людей в разработанных продуктах подтверждена инструментально и с помощью оценки сенсорных свойств. Так, текстурные атрибуты структурных характеристик гелеобразных десертов из испытания на сжатие показали сходство между коммерческими образцами и обогащенными продуктами. Сенсорная оценка новых композиций, содержащих от 13 до 14 г общего белка и 1,1 к 1,4 г лейцина на 120 г продукта, показала приемлемость новых композиций потребителем. 219 Примечательно, что оба десерта (коммерческий и обогащенные варианты) изготовлены согласно параметрам, используемым в настоящее время в промышленности, что в целом обеспечивает перспективные результаты для потенциального внедрения продуктов с высокими питательными и органолептическими свойствами. Более того, состав данных продуктов отвечает требованиям о здоровом питании для людей старше 60 лет, обеспечивающий высокое содержание лейцина, необходимого для эффективного синтеза мышечного белка. Разработанные рецептуры и технологии функциональных десертов представлены в Табл. 5.17 и на Рис. 5.25. Подана заявка на патент 2015102871 Российская Федерация [153], проведена дегустация разработанных десертов (Приложения 2, 4), осуществлена опытно-промышленная выработка десертов с повышенным содержанием белка (Приложение 8), разработаны ТУ и ТИ 92 2248– 001 – 00493497 - 2014 «Десерты молочные с повышенным содержанием белка» (Приложение 13). Данная разработка является собственностью компании ProPortion Foods Ltd. Australia (Приложение 10). 220 Молоко с мас. долей жира 3,23,6% Обезжиренное молоко (мас. доля жира 1,21,5% Казеинат натрия Сахар Перемешивание, t = 22-25 °C, τ = 1012 мин Перемешивание, t = 52-55 °C, τ = 5-6 мин Гомогенизация в 4 ступени при 7 МПа Фасовка и хранение, t = -20 - -22 °C Lacprodan Желатин Растительный жировой компонент Краситель, ароматизатор Модифицированный крахмал Пастеризация, t = 83-85 °C, τ = 5-6 мин Охлаждение, t = 53-55 °C Рисунок 5.25 - Технологическая схема производства молочных десертов с повышенным содержанием белка и использованием КН и Lacprodan 221 Таблица 5.17 – Рецептуры функциональных десертов с повышенным содержанием белка Ингредиенты Сахар Гидроксипропилдикрахмалоф осфат (Модифицированный кукурузный крахмал, МК) Желатин (High Bloom 25F) Каррагинан (Gelcarin GP379) Растительный жир Обезжиренное молоко Казеинат натрия (КН) Lacprodan (концентрат сывороточного белка, КСБ) Изолят сывороточного белка (ИСБ) Казеинат кальция (КК) Молоко с полным содержанием жира Ароматизатор Краситель Выход, кг Белок, % казеин,% сывороточный,% Жир, % Углеводы,% Лейцин, % из казеина,% из сывороточного белка,% Сухие вещества, % (1) 2.6% ИСБ, 7.8% Lacprodan, 0.3% желатин, 0.5% МК (2) 3.2% ИСБ, 7.5% Lacproda n, 0.3% желатин, 0.6% МК (3) 11% Lacproda n, 0.3% желатин, 0.5% МК (4) 2.2% КН, 5.5% КК, 0.3% желатин, 2.5% МК (5) 6.5% КН, 2.5% Lacprodan, 0.3% желатин, 2% МК 73,7 73,7 73,7 73,7 73,7 5 3 0 8 522,3 0 6 3 0,4 8 521,2 0 5 3 0 8 518,2 0 25 3 0 8 529 22 20 3 0 8 521 65 78 71 110 0 25 26 0 32 0 0 0 0 55 0 0 280 4 0,1 280 2 0,1 280 4 0,3 280 4 0,3 280 4 0,3 1000 11,90 2,87 8,23 3,40 11,84 1,17 0,26 0,89 1000 12,03 2,87 9,16 4,07 12,51 1,19 0,27 0,92 1000 11,90 2,85 8,26 3,91 11,81 1,17 0,25 0,891 1000 10,76 10,46 0 2,85 14,32 0,94 0,93 0 1000 11,50 11,20 1,875 3,27 13,84 1,20 1,00 0,20 27,13 28,61 27,63 27,93 28,61 5.4.2 Технология десертов с высоким содержанием белка, обогащенных кальцием и витамином D Хорошо известно, что недостаточное поступление в организм витамина D и кальция в любом возрасте оказывает отрицательное влияние на костную ткань, поскольку приводит к развитию рахита у детей младшего возраста, замедляет набор костной массы при формировании скелета у подростков, а также служит причиной ускоренной потери костной массы у взрослых лиц обоих полов, что сопровождается развитием остеопороза. 222 Важно заметить, что в эпидемиологических и клинических интервенционных исследованиях, а также в моделях заболеваний человека на животных были получены доказательства того, что низкий уровень витамина D и недостаточное потребление кальция с пищей повышают вероятность развития множества других заболеваний, включая различные типы злокачественных опухолей, хронические инфекции, воспалительные и аутоиммунные заболевания, метаболические нарушения, а также артериальную гипертензию и сердечнососудистые заболевания [212, 197, 195]. Таким образом, целью данного исследования стало включение в технологии разработанных десертов с повышенным содержанием белка дополнительного количества кальция, витамина А и витамина D. Обзор литературы свидетельствует, что рекомендуемое количество кальция и витамина D в разработанные продукты составляет 290 мг и 1 мкг на порцию 135 г (Табл. 5.18). Новые продукты были произведены параметрами обработки, применяющихся в настоящее время для выпуска контрольных образцов (п. 5.4.1) и включающих пастеризацию при 85 ° С в течение 5 мин. Желаемая текстура десертов была достигнута с помощью манипуляции количества модифицированного крахмала (МК) в продукте (0,25-2%). Изготовление десертов с параметрами, описанными выше, привело к получению продуктов с приемлемым текстурным профилем, по сравнению с коммерческим продуктом (Рис. 5.26). Это было дополнительно подтверждено с помощью сенсорного анализа, проведенного среди двадцати участников, с указанием на то, что питательные десерты нравятся потребителям со средним баллом 6,95 (± 1,57), 7,25 (± 1,07) и 7,10 (± 1,21) для образцов с 0,5%, 0,75% и 1 % МК, соответственно. Следует отметить, что образец с 0,75% МК был оценен наиболее высоким средним баллом в органолептическом тесте. 223 Таблица 5.18 – Рецептуры функциональных десертов с повышенным содержанием белка, кальция и витамина D Ингредиенты Сахар Модифицированный крахмал Растительный жир Гелеобразователь Концентрат сывороточного белка Казеинат Обезжиренное молоко Молоко с полным содержанием жира Лактат Витамин D Ароматизатор Краситель Итого, кг Белок, % в т.ч казеин, % сывороточный, % Жир, % Углеводы, % Кальций, мг/100 г продукта Лейцин, %, в т.ч из казеина, % из сывороточного белка, % Сухие вещества, % Витамин D (мг/100 г продукта) (1) Десерт с 0,25% МК (2) Десерт с 0,5% МК (3) Десерт с 0,75% МК (4) Десерт с 1% МК (5) Десерт с 1,25% МК (6) Десерт с 1,5% МК 73,7 2,5 8 5 73,7 5 8 5 73,7 7,5 8 5 73,7 10 8 5 73,7 12,5 8 5 73,7 15 8 5 25 65 537,7 25 65 535,2 25 65 532,7 25 65 530,2 25 65 527,7 25 65 525,2 280 0,8 0,0229 2 0,3 280 0,8 0,0229 2 0,3 280 0,8 0,0229 2 0,3 280 0,8 0,0229 2 0,3 280 0,8 0,0229 2 0,3 280 0,8 0,0229 2 0,3 1000 11,77 9,39 1,88 3,30 12,19 216,03 1,05 0,84 0,20 27,34 1000 11,76 9,38 1,88 3,30 12,42 215,72 1,05 0,83 0,20 27,56 1000 11,75 9,37 1,88 3,29 12,66 215,40 1,05 0,83 0,20 27,78 1000 11,74 9,36 1,88 3,29 12,89 215,09 1,05 0,83 0,20 28,00 1000 11,73 9,35 1,88 3,28 13,13 214,77 1,05 0,83 0,20 28,22 1000 11,72 9,34 1,88 3,28 13,37 214,46 1,05 0,83 0,20 28,44 0,75 0,74 0,74 0,74 0,74 0,74 224 3,0 Log вязкости (Пa.с) 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Log сдвига (1/с) Рисунок 5.26 - Зависимсть вязкости от скорости сдвига коммерческого образца десерта () и разработанных десертов с высоким содержанием белка и 290 мг кальция и 1 мкг вит. D на порцию десерта (135 г) с различной концетрацией модифицированного крахмала: 0,25% (), 0,5% (▲), 0,75 (), 1% (), 1,25% () и 1,5% () при 22°C Данные Табл. 5.18 показывают, что порция десерта (135 г) имеет в своем составе 15,95 г белка, 1,5 г лейцина, 290,79 мг кальция и 1 мкг витамина D. Таким образом, были разработаны продукты с желаемым уровнем белка, кальция и витамина D для поддержания «силы мышц» с помощью парметров, используемых в настоящее время для производства замороженных молочных десертов. Текстурные и сенсорные свойства продуктов были приемлемыми на основании результатов физико-химического анализа (динамической вязкости и кривой течения) и сенсорного протокола, показывающего высокую степень симпатии потребителей. Данные продукты были успешно внедрены собственностью компании ProPortion Foods Ltd. (Приложение 11). и являются 225 5.4.3 Разработка технологии функциональных десертов с высоким содержанием белка и полной гаммой витаминов, макро- и микроэлементов Дальнейшая работа позволила адаптировать разработанные технологии десертов с повышенным содержанием белка к получению продуктов с полной гаммой витаминов, макро- и микроэлементов [139]. В этих целях использовалась готовый премикс компании Fortitech (США). Для удовлетворения требований по содержанию кальция (290 мг на порцию 120 г), в рецептуру был включен хлористый кальций (0,06%). Разработанная технология позволяет получить с употреблением порции продукта (120 г) порядка 20-30% всех рекомендуеиых витаминов и минеральных веществ. Следует отметить, что добавление кальция, витаминов и минералов к обогащенным белком десертам приводит к увеличению вязкости и появлению комков при хранении. Как и прежде, желаемая текстура десертов была достигнута с помощью манипуляции количества модифицированного крахмала в продукте (0-1,5%). Согласно предыдущему экспериментальному протоколу, были произведены измерения зависимости вязкости от скорости сдвига (Рис. 5.27). Физико-химический анализ разработанных составов показывает, что образцы, содержащие нужное количество кальция, витаминов и минералов с 1% МК не желательны с точки зрения текстуры. Было показано, что продукты с 0 0,75% МК (композиции 1-4 в Табл. 5.19) воспроизвести текстуру коммерческого продукта. Следует отметить, что подробности рецептуры продуктов в данном разделе не разглашаются, поскольку разработанные и внедренные десерты явялются собственностью компании Proportion Foods Australia Ltd. (см. Приложения). Положительные стороны разработанного десерта были подтверждены с помощью сенсорной оценки среди двадцати человек, где десерты с 0-1% МК были оценены как «нравится» со средним баллом 7,05±0,8. 226 3,5 Log вязкости (Па.с) 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 -1,0 -1 0 1 2 Log сдвига (с-1) Рисунок 5.27 – Зависимсть вязкости от скорости сдвига коммерческого образца десерта () и разработанных десертов с высоким содержанием белка и полной гаммой витаминов и минералов с различной концетрацией модифицированного крахмала: 0% (), 0,25% () 0,5% (▲), 0,75 (), 1% () и 1,5% () при 22°C Таким образом, были разработаны десерты и технология их производства (Рис. 5.29) с желаемым количеством белка, кальция, витаминов и минералов. Эти композиции с переменным количеством МК содержат 14,04 - 14,1 г белка (11,2 11,25 г из казеина и 2,25 г из молочной сыворотки), 1,26 г лейцина, 0,96 г витаминов / минералов, и 301,5 - 303 мг кальция на порцию 120 г (Табл. 5.19). 227 Таблица 5.19 – Рецептуры функциональных десертов с повышенным содержанием белка и полной гаммой витаминов и минералов Ингредиенты Сахар Модифицированный крахмал Растительный жир Гелеобразователь Концентрат сывороточного белка Казеинат Обезжиренное молоко Молоко с полным содержанием жира Ароматизатор Краситель Микс витаминов и минералов Хлористый кальций Итого, % Белок, % в т.ч казеин, % сывороточный, % Жир, % Углеводы, % Кальций, мг Лейцин, %, в т.ч из казеина, % из сывороточного белка, % Сухие вещества, % (1) Десерт 0% МК (2) Десерт с 0,25% МК (3) Десерт с 0,5% МК (4) Десерт с 0,75% МК 73,7 0 8 5 73,7 2,5 8 5 73,7 5 8 5 73,7 7,5 8 5 73,7 10 8 5 73,7 15 8 5 25 65 532,3 25 65 529,8 25 65 527,3 25 65 524,8 25 65 522,3 25 65 515,3 280 2 0,3 8 0,6 280 2 0,3 8 0,6 280 2 0,3 8 0,6 280 2 0,3 8 0,6 280 2 0,3 8 0,6 280 2 0,3 8 0,6 1000 11,75 9,37 1,88 3,29 11,91 252,52 1,05 0,83 0,20 27,81 1000 11,73 9,36 1,88 3,29 12,14 252,20 1,05 0,83 0,20 28,03 1000 11,73 9,35 1,88 3,28 12,38 251,89 1,05 0,83 0,20 28,25 1000 11,72 9,34 1,88 3,28 12,62 251,57 1,05 0,83 0,20 28,47 1000 11,71 9,33 1,88 3,27 12.85 251,26 1,05 0,83 0,20 28,69 1000 11,68 9,30 1,88 3,26 13.31 250,37 1,05 0,83 0,20 29,11 с (5) Десерт 1% МК с (6) Десерт с 1,5% МК 228 Таблица 5.20 – Пищевая ценность, витаминный и минеральный составы разработанных десертов Компонент пищевой ценности Энергия (kДж) Энергия (kКал) Белок (г) в т.ч казеин сывороточный Жир всего (г) в т.ч. насыщенный (г) Углеводы (г) в т.ч. сахара (г) Натрий (мг) Кальций (мг) Десерт с 0% МК 100 г 100 г 509,92 611,89 121,87 146,25 11,73 14,08 2,40 2,86 9,33 11,19 2,37 2,84 1,23 1,48 13,02 15,62 13,02 15,62 100,66 120,79 252,34 302,80 Десерт с 0,25% МК 100 г 120 g 513,32 615,98 122,69 147,22 11,72 14,07 2,40 2.88 9,32 11,18 2,37 2,84 1,23 1,48 13,24 15,88 12,99 15,58 100,95 121,14 252,20 302,64 Лейцин, (г), в т.ч из казеина из сывороточного белка Магний (мг) Калий (мг) Витамин C (мг) Витамин E (мг) Цинк (мг) Ниацин (мг) Пантотеновая кислота (мг) Марганец (мг) Тиамин (мг) Пиридоксин (мг) Витамин A (мкг) Рибофлавин (мг) Фолат (мкг) Хром (мкг) Биотин (мкг) Молибден (мкг) Селен (мкг) Йод (мкг) Витамин D (мкг) Медь (мг) Флорид (мг) Холин (мг) Железо (мг) Витамин K (мкг) Витамин B12 (мкг) 1,09 0,83 0,26 82,00 160,00 20,00 4,50 2,00 3,00 1,50 0,43 0,30 0,40 172 0.4 62.5 13 9.4 18.8 14 37.5 5.2 0.375 0.25 60 2,50 21,00 0,75 1,09 0,83 0,26 82,00 160,00 20,00 4,50 2,00 3,00 1,50 0,43 0,30 0,40 172 0.4 62.5 13 9.4 18.8 14 37.5 5.2 0.375 0.25 60 2,50 21,00 0.75 1,14 0,99 0,31 98,4 192,00 24,00 5,40 2,40 3,60 1,80 0,51 0,36 0,48 206,40 0,48 75,00 15,60 11,28 22,56 16,80 45,00 6,24 0,45 0,30 72,00 3,00 25,20 0,90 1,14 0,99 0,31 98,4 192,00 24,00 5,40 2,40 3,60 1,80 0,51 0,36 0,48 206,40 0,48 75,00 15,60 11,28 22,56 16,80 45,00 6,24 0,45 0,30 72,00 3,00 25,20 0,90 Экспериментальная работа по характеристике физико-химических свойств образцов с витаминами и минералами, показывает, что образцы, содержащие 0%, 0,25% и 0,5% МК воспроизвели текстурные свойства коммерческого продукта, в то время увеличение содержания МК до 0,75% позволяет увеличить вязкость продукта, по сравнению с коммерческим образцом. Как и прежде, все продукты 229 имеют схожую гелеобразную поведение и богатую фактуру. Сенсорная тест, выполненный с использованием дегустационных листов двадцати человек, показал, что разработанные десерты являются приемлемыми для потребителей. Примечательно, что технология производства ничем не отличается от контрольной и включает в себя те же операции, что и при производстве коммерческого образца и десертов с повышенным содержанием белка (п. 5.4.1). 230 6 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЕ ПАРАМЕТРОВ СВОЙСТВА ПРОИЗВОДСТВА РАЗРАБОТАННЫХ НА ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ С БЕЛКОМ 6.1 Применение ультратемпературной обработки в производстве молочных напитков с повышенным содержанием белка Хорошо известно, что под действием термической обработки белки и пищевые волокна изменяют их структурные и функциональные характеристики, и, таким образом, обеспечивая различные текстуры конечного продукта. Одним из важнейших направлений развития пищевой науки является оптимизация режимов термической обработки для получения пищевых систем с функциональными свойствами, включающими белки и пищевые волокна [167]. В разработке продукта, ингредиенты и условия обработки являются ключевыми факторами, ведущие к созданию безопасного продукта высокого качества. В настоящее время ультрапастеризация - самая передовая и популярная методика обработки молока и молочных продуктов в мире. Институт пищевых технологий США в 1989 году назвал эту систему «наибольшим достижением пищевых технологий ХХ-го века». Ультрапастеризация происходит при высокой температуре — 135-137°С, что позволяет уничтожить бактерии полностью, но все полезные вещества в конечном продукте сохраняются, поскольку обработка длится всего 2-4 секунды [300]. Известно, что состав и режимы обработки пищевых продуктов влияют на их текстурные и физико-химические свойства. В этом исследовании было оценено влияние функциональных ингредиентов (казеината натрия и инулина) и ультрапастеризации на реологические, микробиологические и цветовые параметры новых молочных напитков, включающих 6% белка и 2% инулина. Для получения образцов молочных напитков (4 кг) в производственном цехе, сухие ингредиенты и обезжиренное / цельное молоко взвешивали по отдельности, а затем перемешивали в течение 20 мин при комнатной температуре. Для обеспечения надлежащего растворения ингредиентов, температура системы 231 была увеличена до 50 °С с последующей четырехстадийной гомогенизацией (FT9, Armfild, Великобритания). Термическая обработка напитков проводилась с помощью ультравысоких температур (УВТ) с системой пластинчатого теплообменника (FT74X, Armfild, Великобритания) со следующими параметрами: Давление внутри системы - 4,62 Бар Скорость потока продукта - 12,6 л / ч Температура продукта в начале эксперимента- 25.5oC УВТ условия - 140 °C от 2 до 5 секунд Напитки были заполнены в стерилизованные стеклянные контейнеры (250 мл) в асептических условиях и хранили при температуре 4 ° С в течение 24,0 ± 1,0 часов до физико-химического анализа. Зависимость вязкости системы от скорости сдвига образцов напитков была определена на реометре AR-G2 (TA Instruments, США) с использованием параллельной геометрии диаметром 40 мм при 4 °С. Стерильность молочных напитков анализировали с помощью чашечного метода. Среда, используемая для определения микроорганизмов, - питательный агар. Количество микроорганизмов было определено путем серийного разбавления аликвоты (1 мл) образца напитка физиологическим раствором (0,85% вес / объем, от 100 до 10-4). Чашки с питательным агаром инкубировали при 37 °С в течение 48 ч с последующим подсчетом колоний. Оценка цвета молочных напитков была проведена на колориметре Minolta (CR-100, Япония). Различные цветовые гаммы представлены в шкалах L*, +a*, а*, +b*, -b*, представляющих степень белого, красного, зеленого, желтого и синего цветов, соответственно [290]. Изначально прибор был откалиброван со значениями цветовой гаммы Y = 93.13, х = 0,3138, у = 0,3199. 40 мл образца напитков выливали в маленькие пластиковые контейнеры с последующим измерением атрибутов цвета в трех повторениях. Цвет новых композиций молочных напитков, по сравнению с коммерческим образцом, определялся путем расчета степени белизны, цветности (C*), угла цветового тона (hab) и общей 232 характеристики цвета ΔE, как описано в разделе «Объекты и методы исследования». В оценке органолептических свойств молочных напитков использовался гедонистический тест, показывающий уровень предпочтения продукта по девятибалльной шкале («чрезвычайно не нравится» – «крайне нравится»), а также степень интенсивности определенного параметра для молочных напитков, начиная от «крайне низкой» (1) до «очень высокой» (9) интенсивности. Сенсорная характеристика образцов сливок для взбивания была проведена для выбранных образцов среди 40 человек в возрасте 22 - 25 лет. Только после предварительно процедуры, описанной ранее, участникам были предоставлены образцы молочных напитков при температуре 4 ± 1ºC. Как уже было оговорено, казеинаты являются превосходными источниками полноценного и усвояемого белка. Медленное расщепление казеина обеспечивает постепенное и равномерное поступление аминокислот в кровь, и, как следствие уровень аминокислот крови поддерживается на должном уровне более 6 часов. Инулин — это естественный пребиотик, который содержится более чем в 36 тысячах видах растений. Инулин способствует росту полезной микрофлоры кишечника, а, следовательно, положительно влияет на процесс пищеварения. Более того, инулин помогает нашему организму лучше усваивать магний и кальций, способствует повышению иммунитета человека и улучшению липидного обмена (уменьшению уровня холестерина). Помимо целебных, инулин обладает и другими полезными свойствами. Так, он способен придавать продуктам сливочную насыщенность и консистенцию, а также повышает ощущение сытости, что особенно важно для людей, следящих за своим рационом питания. В нашем исследовании было оценено влияние казеинатов в сочетании с инулином на текстурные и сенсорные свойства новых молочных напитков, таким образом, обогащенных комплексом незаменимых аминокислот и пребиотиком. В ходе работы были созданы различные технологические решения по включению белков и пищевых волокон в новые молочные напитки. В частности, в п. 5.3.1 были сформулированы рецептурные композиции напитков, включающих 3,5% 233 казеината натрия, 0,1% лецитина, 0,01% каррагинана и 2% инулина. Данная композиция функциональных ингредиентов позволяет получить продукт, содержащий около 6% белка и 2% пребиотика, по сравнению с коммерческим продуктом, не имеющим в своем составе пребиотика и содержащим только 3,3% белка. Так, данный продукт был произведен в количестве 4 кг в учебно-научнопроизводственной лаборатории с использованием УВТ обработки с системой пластинчатого теплообменника и пастеризации при 85oC в течение 5 мин. При УВТ обработке продукт обрабатывали при очень высокой температуре (140oC) с выдержкой в течение короткого времени (2-5 с) в секции нагрева системы пластинчатого теплообменника с последующим немедленным охлаждением продукта до комнатной температуры в секции охлаждения. Пастеризация, также применяемая при производстве напитков в данной работе, позволяла обработать продукты при 85oC с выдержкой в течение 5 мин без немедленного процесса охлаждения. Реологические свойства напитков, произведенных двумя способами, по сравнению с коммерческим образцом, указывали на воспроизведение тенденции изменения вязкости в зависимости от скорости сдвига, как показано на Рис. 6.1. Кривые зависимости вязкости от скорости сдвига для всех испытанных образцов были похожими и свидетельствовали об одинаковых значениях вязкости, например, ~ 66 мПа с (0,1 с-1) и ~ 27 мПа с (100 с-1). Как ожидалось, использованные схемы термообработки повлияли на сенсорные атрибуты продуктов, такие как цвет, запах и вкус. Показано, что обработка УВТ предпочтительнее для разработки пищевых продуктов длительного хранения, что было дополнительно изучено с помощью анализа на продовольственную безопасность. 234 Рисунок 6.1- Зависимость вязкости от скорости сдвига для коммерческого образца молочного напитка, содержащего 3,3% белка (▲), и разработанных молочных напитков с более 6% белка и 2% пребиотка, полученных с помощью УВТ обработки (■) и пастеризации (●) при 4°C. Количество микроорганизмов в продукте, обработанным УВТ, было менее 10 КОЕ/мл. Этот результат показывает значительный эффект УВТ обработки на количество бактерий, общее количесво которых до термической обработки было около 8,4 × 104 КОЕ/мл. Таблица 1 показывает, что общее количество микроорганизмов в образцах УВТ-обработанного молочного напитка в течение 6 дней хранения значительно не менялось, по сравнению с количеством микроорганизмов в день производства (<10 КОЕ/мл). Увеличение общего количества микробов до 2,5 × 103 КОЕ/мл было отмечено на восьмой день хранения УВТ-обработанных напитков. Результаты указывают на фазу роста микроорганизмов в первую неделю хранения, где происходит адаптация микроорганизма к условиям роста при различных температурах, т.е. температуре хранения напитков (4 °С) и оптисальной температуре роста микроорганизма (2530 o C). Наши результаты согласуются с предыдущими исследованиями о сокращении общего количества микроорганизмов в молочных напитках в течение первой недели хранения при 4 °C, что указывает на весьма стерильные условия, которые могут быть достигнуты при правильной эксплуатации УВТ установки в промышленном контексте [280]. 235 Табл. 6.1 показывает, что пастеризация молочных напитков имела очень низкое воздействие на общее микробное число, которое поддерживается на уровне приблизительно 1,75 × 104 КОЕ/мл, и, следовательно, сравнимо с исходным количеством микроорганизмов образца (8,4 × 104 КОЕ/мл). Эти результаты ожидаемы, так как параметры обработки, используемые при пастеризации, не достигли условий стерилизации, необходимых для микробиологической безопасности. Кроме этого, при данном режиме обработки, существует возможность повторного загрязнения продукта после тепловой обработки из-за невозможности достичь полностью асептической среды, которая достигается в рамках УВТ с помощью, например, прилегающего асептического ламинарного шкафа. Пастеризованное молочные напитки, поддерживающихся при тех же условиях хранения, что и УВТ-обработанные продукты (4 °С), показали экспоненциальную фазу роста микроорганизмов с третьего дня хранения со значениями общего микробного числа около 1,8 × 104 КОЕ/мл, когда как на шестой день хранения количество колоний бактерий было выше, чем 1,1 × 106 КОЕ/мл. Таблица 6.1 - Влияние параметров обработки на количество бактерий в молочных напитках, обогащенных белком и пребиотиком (n=3) Параметры обработки для молочных напитков Общее количество микроорганизмов (КОЕ/мл) До температурной обработки День 1* День 3* День 6* День 8* День 14* УВТ 8,4*104 < 10 <10 6*101 2,5*103 1,79*104 Пастеризация 8,4*104 1,75*104 1,8*104 1,1*106 ∞ ∞ Для оценки цвета новых продуктов, по сравнению с коммерческими, мы использовали доработанные CIE в 1976 году колориметрические системы с новыми стандартизированными цветовыми пространствами, называемых, как L*a*b* цветовое пространство CIE 1976. Цветовые модель CIELAB в настоящее время является главным цветовым пространством для анализа и описания физических цветов. Формулы для подсчёта L*a*b* и их полученные полярные координаты L*C*h* были определены в 1990 году с новой версией стандарта DIN 236 5033-3. L*a*b* — цветовые градации в цветовом пространстве и определяются: L* - для яркости, a* - для градации красно-зелёных тонов, b* - для градации жёлтосиних тонов, C* описывает насыщенность и h* описывает оттенок цвета в круге CIELAB [290, 289]. На протяжении многих лет, было признано, что значения L*, а*, b* показывают наиболее подходящие изменения в цвете в темной области, что особенно важно для шоколадных напитков [219]. Как правило, значения «L» используются для обозначения различия в белизне образца, в то время как значения «а» и «b» характеризуют покраснение и желтизну исследуемых материалов, соответственно [304]. Цветовые различия между коммерческим и разработанным образцами в Табл. 6.2 показывают, что молочные напитки, обогащённые белком (в общей сложности 6,1%) и пребиотиком (2%) светлее, чем коммерческий образец, т. к. значение L* у новых напитков больше. Тем не менее, разница в 5 единиц в значении L* между коммерческим продуктом и нашей разработкой не может быть определена визуально. Такие параметры цвета, как а* и b* имеют положительные значения для обоих продуктов, но следует отметить, что значения покраснения и желтизны выше в экспериментальном образце, по сравнению с коммерческим продуктом. Как для определения белизны, отличия в 1 или 2 единицы в значениях а* и b* не являются значимыми и не могут быть определены визуально. В целом, цветовое различие (Е*ab) между коммерческим продуктом и напитком, обогащенным белком/пребиотиком было 5,43 ± 0,53, тогда как максимально возможное цветовое различие (Е*макс) между двумя материалами было 2,75 %, что находится в области между малым (<0,5% ) и большим (5%) различием в цвете. Значения цветности в Таблице 3.25 для коммерческого продукта и экспериментального образца были определены как 13,49 ± 0,16 и 15,56 ± 0,04, соответственно. Это означает, что продукт, изготовленный в данной работе на 15,34% ярче, чем коммерческий молочный напиток [(15,56 13,49)/13,49]. Фактический цвет молочных напитков был отображен в измерении угла цветового тона (hab) в Табл. 6.2, чтобы показать небольшое различие в 237 измеренных значениях а* и b*. Так, молочный напиток, обогащенный белком и пребиотиком был ближе к бледно-красному с оттенком желтого цвета (hab = 57,66 ± 0,06), тогда как коммерческий продукт (hab = 55,58 ± 0,04 ) имеет слабый желтый оттенок. Разница между оттенками двух молочных напитков была довольно мала (ΔH = 0,53 + 0,03 ). Таблица 6.2 – Параметры цвета для коммерческого и опытных образцом молочных напитков Образец Коммерческий образец Визуальная оценка цвета Шоколадный коричневый цвет L* 54,36± 0,40 a* 7,63± 0,09 b* C hab 11,14 ±0,12 13,49± 0,16 55,58± 0,04 ΔE*ab ΔH 5,43± 0,53± Опытный 0,53 0,03 Шоколадный образец, 59,35± 8,33± 13,15 15,56± 57,66± коричневый обогащенный 0,13 0,03 ±0,03 0,04 0,06 цвет белком и пребиотиком N = 3; L* = ось белизны (0 - черный, 100 - белый); а* = красно - зеленая ось ("+" - значения красного, "-" значения зеленого, 0 является нейтральным); b* = сине - желтая ось ("+" значения желтого, "-" значения синего, 0 является нейтральным); С = цветность; hab = угол цветового тона; Е*ab = общая разница в цвете; ΔH = разница между оттенками. Результаты данного исследования указывают, что оба молочных напитка (коммерческий продукт и опытный образец) показали аналогичные значения их цветовых атрибутов и поведение потока, как представлено на Рис. 6.1 и Табл. 6.2, что является очень перспективным с позиции разработки новых функциональных ингредиентов. По сложившимся понятиям, инструментальное исследование обеспечивает достоверность и объективность результатов. Корреляцию между органолептическими и инструментальными показателями изучают для того, чтобы обосновать применение того или иного несенсорного метода для характеристики цвета, вкуса, запаха или консистенции продукта. Наибольшее внимание исследователи уделяли изучению взаимосвязи между субъективными ощущениями и механическими параметрами консистенции, измеряемыми с помощью приборов [224, 306, 34]. В этой работе было оценено влияние функциональных ингредиентов (казеината натрия и инулина) и ультрапастеризации на реологические и 238 сенсорные параметры новых молочных напитков, включающих 6% белка и 2% инулина. Используемые в данном исследовании сенсорные методы, позволяющие определить, насколько нравится потребителям новый образец молочного напитка, по сравнению с коммерческим, а также может помочь в определении причины того или иного заключения в предпочтении, данного для испытуемого продукта. Сенсорный анализ, проведенный в данной работе, дает основание сопоставить результаты гедонистического теста и количественной оценки конкретного параметра продукта, что открывает большие возможности для изучения корреляции между органолептическими свойствами продукта и объективными параметрами. Оценка сенсорных свойств разработанных молочных напитков с повышенным содержанием белка и пребиотком производилась в сравнении с коммерческим компонентов. образцом, содержащим вдвое меньше эссенциальных В этом испытании участникам было предложено определить интенсивность определенного параметра для молочных напитков, начиная от «крайне низкой» (1) до «очень высокой» (9) интенсивности, а также, насколько им понравился образец по гедонистической шкале от «крайне не нравится» (1) до «очень нравится» (9). Результаты сенсорной панели были обобщены на Рис. 6.3, что позволит произвести сравнение между коммерческим продуктом и молочным напитком, обогащенным белком и пищевым волокном. На рисунке показан средний результат теста предпочтений в сравнении с оценкой интенсивности параметров молочных напитков, что оправдывает настоящий экспериментальный протокол по разработке высокоэффективных технологий молочных продуктов. На Рис. 6.3a показаны результаты сенсорной оценки по интенсивности конкретных параметров (пунктирная линия) в сравнении с результатами теста на предпочтение коммерческого молочного напитка (красная линя). Согласно представленным данным можно считать, что предпочтение сладости и аромата коммерческого продукта, соответственно 6,23 (± 1,27) и 6,30 (± 1,32) («немного нравится»), сопоставимы со средней интенсивности восприятия данных 239 параметров, т.е. «слегка сладкий» (6,03±1,46) и «слабый шоколадный вкус» (5,93±1,67), коммерческого соответственно. продукта, Интенсивность оцененная как однородности «однородная» текстуры (6,95± 1,66), «понравилась» в тесте предпочтений участников сенсорного анализа со средним баллом в 6,80 (± 1,15). Цвет продукта участникам сенсорного теста «понравился» (6,68 ± 0,92) с фактической интенсивностью «немного темный» (3,78 ± 1,46) . Сенсорная оценка обогащенных напитков (Рисунок 6.3б, черная линя) согласно приведенному выше методу показала, что сладость продукта «немного понравилась» (6,08±1,09) из-за ее оценки интенсивности, как «не слишком сладкий» (5,40±1,60). Подобные результаты были получены и для вкуса продукта, оцененного потребителями как «слегка понравился» (5,45±1,73) с визуально воспринимаемой интенсивностью «не сильно шоколадный вкус» (4,70 ± 1,54). Однородность текстуры и цвет молочного напитка, обогащенного белком и пищевыми волокнами «понравились» участникам сенсорного анализа (6,95 ± 1,48 и 6,53 ± 0,98, соответственно), что возможно соотнести с измерениями интенсивности «однородной» текстуры (6,73 ± 1,48) и «не слишком темным» цветом продукта (5,08±1,44). Дальнейшие сравнения на Рис. 6.3 показывают, что наша разработка принадлежит к той же статистической совокупности для сладости, цвета и структуры, что и коммерческий продукт (р > 0,05). Согласно статистической обработки данных не было значимой (р > 0,05) разницы в уровне предпочтения для двух напитков (в целом, оценки по гедонистической шкале коммерческого и разработанного продуктов были 6,67 и 6,55, соответственно), что позволяет утверждать о приемлемости двух молочных напитков с общей оценкой «нравится». Таким образом, разработанный продукт с содержанием 6,1% белка и 2% пищевых волокон обладает приемлемыми сенсорные свойствами, как и коммерческий продукт, содержащий только 3,1 % белка и без пищевых волокон. 240 Сладость 9 8 7 6,23 6 6,03 5 4 3 2 1 а Цвет 6,68 3,78 Сладость 9 б 8 7 6,08 6 5,40 5 4 3 5,93 6,30 Запах 2 6,53 Цвет 4,70 1 5,08 6,80 6,95 5,45 Запах 6,73 6,95 Однородность Однородность Сладость в 9 7 8 6,23 6 Цвет 6,68 7 6,08 6 5 5 4 4 3 3 2 6,53 Сладость 9 г 8 5,45 1 6,30 Запах Цвет 5,08 3,78 6,03 5,40 2 4,70 1 5,93 Запах 6,73 6,80 6,95 6,95 Однородность Однородность Рисунок 6.3 - Сенсорная оценка по гедонистической шкале (сплошная линия) и оценка интенсивности для параметров молочных напитков (прерывистая линия): для коммерческого молочного напитка (а); для молочного напитка, обогащенного белком и пищевыми волокнами (б); для двух напитков по гедонистической шкале (с); и для двух напитков, оценивающих интенсивность параметров (д). Коммерческий продукт на рисунке указывается в виде красных кругов, тогда как разработанный продукт представлен в виде зеленых алмазов. Данные исследования посвящены разработке новых молочных напитков путем включения использованием полноценного различных белка режимов и натурального термической пребиотика обработки. с Результаты свидетельствуют об улучшении питательного профиля новых продуктов одновременно с приемлемыми сенсорными аттрибутами. После многочисленных экспериментов, ультратемпературная обработка была выбрана в качестве 241 термической обработки эффективного продукта, поддержания являющаяся микробиологической предпочтительнее стабильности из-за пищевых продуктов и, как следствие, повышенного срока годности. Более того, результаты свидетельствуют о похожем текстурном поведении обогащенных продуктов, где оба продукта показали подобные значения вязкости. Сенсорная оценка среди сорока потенциальных потребителей по гедонистической шкале с выявлением интенсивности качественных характеристик продуктов, таких как цвета, аромата, сладости и гладкости, позволила дальнейшее сравнение продуктов в тесте предпочтений. Подтверждено, что коммерческие молочные напитки с около 3,1% белка и без пищевых волокон, и разработанные молочные системы с 6,1% белка и 2% пищевых волокон одинаково приемлемы потенциальными потребителями. Будущие рекомендации включают в себя сенсорные тесты улучшенных композиций, включающее большее количество потребителей в целях определения уровня предпочтения, а также промышленную апробацию с точки зрения последующего запуска продукта с улучшенным питательным профилем. На Рис. 6.4 представлена технологическая схема производства функциональных молочных напитков согласно рецептурам из Табл. 5.14. 242 Молоко с мас. долей жира 3,23,6% Обезжиренное молоко (мас. доля жира 0,10-0,12% Казеинат натрия Сахар Какаопорошок Эмульгатор (лецитин) Стабилизатор (каррагинан) Перемешивание, t = 22-25 °C, τ = 1012 мин Краситель, ароматизатор Инулин Гомогенизация в 4 ступени при 70 Па УВТ обработка Давление внутри системы – 0,46 МПа Скорость потока продукта - 12,6 л / ч Температура продукта в начале эксперимента- 25,5oC УВТ условия - 140 °C от 2 до 5 секунд Температура конечного продукта – 16,8oC Фасовка и хранение, t = 4-6 °C Рисунок 6.4 - Технологическая схема производства молочных напитков с повышенным содержанием белка и ПВ 6.2 Исследование влияния высокой температуры и различных режимов гомогенизации на текстурные характеристики функциональных десертов с высоким содержанием белка В целях создания белкового продукта с высокой пищевой ценностью и повышенными сроками хранения, была оценена возможность производства десертов, представленных в п. 5.4.1 с повышенным содержанием белка (более 11%) с помощью различных способов ультратемпературной обработки (путем контакта обрабатываемого продукта с нагретой поверхностью в системе пластинчатого и трубчатого теплообменников). 243 Параметры производства десертов с высоким содержанием белка с помощью УВТ-обработки в системе пластинчатого теплообменника были следующие: давление внутри системы – 6-8 Бар; скорость потока продукта - 12 л / ч; температура продукта в начале эксперимента- 25,5oC; УВТ условия - 120 °C от 2 до 5 секунд; температура конечного продукта – 20,3oC. Результаты показали, что продукты с высоким содержанием белка вряд ли могут быть произведены с помощью системы пластинчатого теплообменника изза их высоких вязкости и содержания сухих веществ, что впоследствии ведет к неприемлемой текстуре и вкусу продуктов. Работа по производству высокопитательных продуктов с помощью УВТобработки в системе с трубчатым теплообменником показала, что десерты могут быть изготовлены таким способом. Этот эксперимент был проведен с использованием различных температур (130 - 138 °C) и типов гомогенизации (до и после УВТ-обработки) (Табл. 6.3). Рабочий протокол и итоги данного исследования показали, что образцы десертов должны быть подвержены гомогенизации после УВТ-обработки в целях получения продукта с требуемой консистенцией, так как образцы, подверженные гомогенизации до УВТобработки показали более высокую вязкость и твердость (Рис. 6.5-6.7). Что касается температуры для производства десертов, показано, что самая высокая температура УВТ, применяемая в этой работе (138 °C) не может быть использована в производстве этих продуктов из-за полной денатурации белка, приводящей к потере вязкости продукции. Таким образом, десерт с повышенным содержанием белка, произведенный при 135 °С и гомогенизацией при 70 °С после УВТ обработки указал на желаемый текстурный профиль, соответствующий коммерческому замороженному продукту (Рис. 6.8-6.10). 244 Таблица 6.3 – Параметры и результаты УВТ-обработки десертов с высоким уровнем белка Гомогенизация до УВТ-обработки Температура 130 °C Результаты Неоднородная текстура с маленькими видимыми частицами, обеспечивающ ими «песчаный» привкус продукта 138 °C Неоднородная текстура с маленькими видимыми частицами, обеспечивающ ими «песчаный» привкус продукта Предложения Темпе ратура 135 °C Гомогениза ция после УВТ должна быть реализована в целях улучшения консистенции продукта 138 °C Гомогенизация после УВТ-обработки Результаты После Предложения После хранения производст(24 ч) ва Однородная Продукты с В целях текстура без нужной улучшения комочков консистенцией и консистенции соответствуют продукт должен текстуре гомогенизирова коммерческого ли сразу после продукта УВТ, когда температура продукта составляет около 130-135 о С. Однородная текстура без комочков Консистенция продуктов не соответствует контролю и с низкой вязкостью Параметры не подходят для изготовления десертов с высоким уровнем белка. Высокие температуры приводят к полной денатурации белка, обеспечивающей жидкого природу продукта Сенсорный тест по гедонистической шкале в непосредственном сравнении с коммерческими замороженными десертами показал, что, образец полученный с помощью УВТ-обработки при 135 °С и гомогенизации при 70 °С после УВТобработки имел средний балл 6,5 (± 1,19), что означает приемлемость данного продукта потребителем. Дальнейшие эксперименты могут быть проведены по изучению сенсорных свойств предлагаемых органолептическими технологических свойствами решений сущетвующих на без рынке сравнения с замороженных вариантов десертов. Кроме того, должны быть оценены свойства продуктов, произведенных с помощью УВТ-обработки и гомогенизированныхх сразу после УВТ при температурах около 130 °С до 135 °С. 245 3,5 3,0 Log вязкости (Пa.с) 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Log скорости сдвига (1/с) Рисунок 6.5 – Зависимость вязкости от скорости сдвига при 22°C для коммерческого образца десерта () и десертов, гомогенизированных до УВТ-обработки и произведенных при 130 °C () и 135 °C (). 2,0 1,8 1,6 Твердость (kПa) 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Коммерческий Рисунок 6.6 130 °C 138 °C – Твердость при 22°C коммерческого образца десерта и десертов, гомогенизированных до УВТ-обработки и произведенных при 130 °C и 138 °C. 246 130 °C Коммерческий 138 °C 0,000 Адгезивность -0,010 -0,020 -0,030 -0,040 -0,050 -0,060 Рисунок 6.7 – Адгезивность при 22°C коммерческого образца десерта и десертов, гомогенизированных до УВТ-обработки и произведенных при 130 °C и 138 °C. 2,5 Log вязкости (Пa.с) 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 -1,0 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Log скорости сдвига (1/с) Рисунок 6.8 – Зависимость вязкости от скорости сдвига при 22°C для коммерческого образца десерта () и десертов, гомогенизированных после УВТ-обработки и произведенных при 135 °C () и 138 °C (). 247 2,0 1,8 1,6 Твердость (kПa) 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 135 °C Коммерческий 138 °C Рисунок 6.9 – Твердость при 22°C для коммерческого образца десерта и десертов, гомогенизированных после УВТ-обработки и произведенных при 135 °C и 138 °C. Коммерческий 135 °C 138 °C 0,000 -0,010 Адгезивность -0,020 -0,030 -0,040 -0,050 -0,060 -0,070 Рисунок 6.10 – Адгезивность при 22°C для коммерческого образца десерта и десертов, гомогенизированных после УВТ-обработки и произведенных при 135 °C и 138 °C. 248 7 ИЗУЧЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЦЕННОСТИ РАЗРАБОТАННЫХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ БЕЛКА 7.1 Теоретические аспекты оценки биологической ценности пищевых продуктов Биологическая ценность характеризует качество белкового компонента продукта, обусловленное как степенью сбалансированности состава аминокислот, так и уровнем перевариваемости и ассимиляции белка в организме. Известно, что животные в отличие от растений способны синтезировать не все аминокислоты, в которых они нуждаются. Организм человека также ограничен в своих возможностях синтезировать аминокислоты. Существуют аминокислоты, синтез которых в организме невозможен, и они должны быть получены с пищей; это, так называемые, незаменимые аминокислоты. Только при поступлении таких аминокислот возможно сохранить азотистое равновесие в организме. Биологическая ценность белков пищевых продуктов зависит от соотношения в них незаменимых аминокислот, которые не могут синтезироваться в организме человека и должны поступать только с пищей. К незаменимым аминокислотам относят: валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан и фенилаланин. Условно незаменимые (полузаменимые) аминокислоты синтезируются в организме, но в недостаточном количестве, поэтому частично должны поступать с пищей. К таким аминокислотам относятся: аргинин, гистидин, тирозин, цистин. Заменимые аминокислоты синтезируются в организме в достаточном количестве из незаменимых аминокислот или других соединений. Особо дефицитными (незаменимыми) являются лизин, метионин, триптофан, лейцин. Заменимые аминокислоты также важны для организма человека, они выполняют разнообразные функции и играют не меньшую роль, чем незаменимые, так глутаминовая кислота является единственной кислотой, поддерживающей дыхание клеток мозга. К настоящему времени разработано большое число методов определения биологической ценности белков, 249 включающих биологические (в том числе и микробиологические) исследования и химический анализ. Все исследователи пришли к единому мнению, что биологическую ценность белков, независимо от использованного варианта проведения эксперимента или метода ее расчета, необходимо выражать не в абсолютных, а в относительных величинах (в процентах), т. е. в сравнении с аналогичными показателями, полученными с применением стандартных белков, в качестве которых приняты белок цельного куриного яйца или белки коровьего молока [53, 160, 161]. На практике наибольшее распространение для определения биологической ценности белков получили так называемые методы аминокислотных шкал, основанные на позволяющего использовании выявить так аминокислотного называемые (химического) лимитирующие скора, незаменимые аминокислоты. Аминокислотный скор определяют по формуле: а = (АКпр/АКст)*100 (7.1) где: АКпр - содержание незаменимой аминокислоты в 1г исследуемого белка, мг; АКст - содержание той же аминокислоты в 1г «идеального» (стандартного) белка, мг; 100 - коэффициент пересчета в проценты. Определение лимитирующих аминокислот и степени их недостатка состоит в сравнении процентного содержания аминокислот в изучаемом белке и в таком же количестве условного «идеального» белка, т.е. белка, полностью удовлетворяющего потребности организма. Все аминокислоты, скор которых составляет менее 100%, считаются лимитирующими, а аминокислота с наименьшим скором является главной лимитирующей аминокислотой. Наиболее близки к идеальному белку животные белки. Большинство растительных белков имеют недостаточное содержание одной или более незаменимых аминокислот. Кроме того, растительные белки усваиваются в среднем на 75 %, тогда как животные — на 90 % и более. Доля животных белков должна составлять около 55 % от общего количества белков в рационе. В аминокислотном балансе человека за счет преобладания в рационе продуктов 250 растительного происхождения намечается дефицит трех аминокислот: лизина, треонина, лейцина и метионина. Повышение биологической ценности продуктов питания может быть осуществлено путем добавления химических препаратов (например, концентратов или чистых препаратов лизина) и натуральных продуктов, богатых белком вообще и некоторыми аминокислотами, в частности. Применение натуральных продуктов представляет несомненные преимущества перед обогащением продуктов химическими препаратами, поскольку во всех натуральных продуктах белки, витамины и минеральные вещества находятся в естественных соотношениях и в виде природных соединений. Учитывая тот факт, что в настоящее время в натуральных продуктах снижено количество питательных веществ, в том числе и белков, необходимо при разработке новых продуктов целенаправленно добиваться повышения их биологической ценности за счет обогащения функциональными ингредиентами, содержащими значительное количество витаминов, минеральных веществ, аминои жирных кислот. Поэтому в разработке технологий обогащенных молочных продуктов нами использовались белки животного происхождения – сывороточные белки и казеинаты. Аминокислотный состав разработанных продуктов определяли в конце предполагаемого срока хранения на 7 сутки, а биологическую ценность - по рассчитанному аминокислотному скору. 7.2 Изучение биологической ценности сливок с использованием белка в качестве замены части жирового компонента В Табл. 7.1 представлен аминокислотный состав разработанных сливок с пониженным содержанием жира и обогащенных аминокислотами. Из таблицы видно, что сумма незаменимых, заменимых и условно-незаменимых аминокислот в разработанном образце превышает значения контрольного образца с полным содержанием жира. Так, количество незаменимых аминокислот в новом продукте возросло на 76,9%, условно-заменимых – на 103% и заменимых – на 81,8%, что в 251 конечном счете позволяет увеличить общее содержанием аминокислот в новом продукте на 82,2%. По отдельным аминокислотам в разработанных сливках для взбивания увеличение выглядит следующим образом: триптофана - на 44,7%, лейцина – 61,9%; изолейцина - 87,0%; метионина - на 88,7%; цистина – 43,3%, фенилаланина – на 73,9%, серина - на 96,7%; треонина - на 89,4%, лизина - на 75,5%, тирозина на 121,7%, пролина - на 92,5%; валина - на 88,4% и т.д. Увеличение триптофана на 44,7% в новых сливках значимо, т.к. триптофан служит исходным продуктом для синтеза витамина РР (никотиновой кислоты), регулирует функции эндокринного аппарата, необходим для синтеза гемоглобина, является провитамином пантотеновой кислоты, предупреждает развитие пеллагры, связан с процессами оплодотворения и нормального развития зародыша. Кроме того, триптофан помогает вызвать естественный сон, уменьшает болевую чувствительность, действует как нелекарственный антидепрессант, способствует уменьшению беспокойства и напряжения, препятствует алкоголизму. Увеличение метионина на 88,7 % также значимо, так как он является донором метильных групп, участвует в биосинтезе холина, адреналина, цистеина, креатина, стеринов, а также является источником серы при образовании тиамина (витамина В1). Увеличение фенилаланина на 73,9% в продуктах очень важно, т.к. он является сырьём для биосинтеза гормонов адреналина, норадреналина и тироксина, необходим для кроветворения. Высоким содержанием данной аминокислоты отличается инсулин. Фенилаланин уменьшает чувство голода, улучшает память и умственную активность, облегчает депрессию. Не менее значимо содержание валина в сливках (увеличение составило 88,4%), который участвует в синтезе пептидов, витамина В3, гликогена из глюкозы. Лизин необходим для азотистого обмена, оказывает влияние на формирование эритроцитов и отложение кальция в костях. Кроме того, он 252 способствует улучшению сосредоточения, должным образом утилизирует жирные кислоты, помогает устранить некоторые проблемы, связанные с бесплодием, предупредить герпесную инфекцию. В нашем случае увеличение лизина составило 75,5%, что очень значимо. Как уже было замечено, лейцин относится к группе аминокислот с разветвленной цепью, играющими ключевую роль в синтезе белка в клетке. Ее увеличение составило 61,9%, тогда как увеличение другой аминокислоты с разветвленной цепью – изолейцина, необходимой для синтеза гемоглобина, составило 87%. Из Табл. 7.2 видно, что аминокислотный скор достаточно высокий по восьми аминокислотам. Лимитирующими аминокислотами для сливок с пониженным содержанием жира является метионин и фенилаланин, аминокислотный скор которых составил 96,4% и 61,8% соответственно. Остальные аминокислоты имеют достаточно высокий аминокислотный скор, который колеблется в пределах 100,0% - 145,4%. Подобная ситуация подтверждает высокую биологическую ценность разработанных полноценных сливок для взбивания. Таким образом, снижение содержания жира в сливках для взбивания за счет включения в их состав полноценного белка привело к увеличению общего содержания аминокислот и улучшению их количественного соотношения, причем в основном за счёт незаменимых и условно незаменимых аминокислот, что очень важно при производстве функциональных продуктов питания. 253 Таблица 7.1 – Аминокислотный состав разработанных сливок с пониженным содержанием жира, по сравнению со сливками с полным содержанием жира (г/100 г продукта) Сливки с полным Разработанные Наименование аминокислоты содержанием жира сливки НАК 1,0706 1,8934 Лизин 0,1986 0,3485 Метионин 0,0624 0,1178 Фенилаланин 0,1219 0,2120 Валин 0,1625 0,3062 Изолейцин 0,1385 0,2591 Лейцин 0,2415 0,3909 Треонин 0,1094 0,2072 Триптофан 0,0358 0,0518 УНАК 0,296 0,5888 Аргинин 0,0871 0,1743 Гистидин 0,0676 0,1319 Цистин 0,0202 0,0202 Тирозин 0,1211 0,2685 ЗАМ 1,233 2,2420 Аланин 0,0813 0,1272 Глицин 0,0473 0,1130 Пролин 0,2496 0,4804 Серин 0,1365 0,2685 Аспарагиновая кислота 0,1807 0,3014 Глутаминовая кислота 0,5376 0,9514 Все аминокислоты: 2,5996 4,7241 НАК – незаменимые аминокислоты; УЗАМ – условно-незаменимые аминокислоты; ЗАК – заменимые аминокислоты Таблица 7.2 – Биологическая ценность разработанных сливок (г/100 г белка) Наименование аминокислоты Лизин Метионин Фенилаланин Валин Лейцин + изолейцин Треонин Триптофан Эталон белка по ФАО/ВОЗ 5,1 2,6 7,3 4,8 11,2 3,5 1,1 Разработанные сливки 7,42 2,51 4,51 6,51 13,83 4,41 1,10 Аминокислотный скор, % 145,4 96,4 61,8 135,7 123,5 126,0 100,2 254 7.3 Аминокислотный состав функциональных молочных напитков с повышенном содержанием белка В разработанных нами напитках, обогащенных полноценным белком и пребиотиком, определяли аминокислотный состав на последний день срока хранения и рассчитывали аминокислотный скор. Полученные результаты представлены Табл. 7.3 и 7.4. Из представленных данных видно, что сумма всех аминокислот в напитках с повышенным содержанием белка с использованием сывороточного белкового изолята, по сравнению с контролем, увеличилась на 2,58 г/100г или на 82,9%, в продукте с использованием казеинатов на 3,02 г/100г или на 97,1%. Содержание незаменимых аминокислот в сравнении с контролем повысилось также приблизительно на 80% для напитка с сывороточным белком и на 95% в продукте с казеинатом. Такое увеличение аминокислот, особенно незаменимых и условно незаменимых, благоприятно для повышения биологической ценности напитков, которые можно рекомендовать для специального питания спортсменов и людей старше 60 лет. Из Табл. 7.4 видно, что аминокислотный скор достаточно высокий по восьми аминокислотам, как и в случае сливок. Лимитирующими аминокислотами для напитков также являются метионин и фенилаланин, аминокислотный скор которых составил 96,2% и 61,6%, соответственно. Остальные аминокислоты имеют достаточно высокий аминокислотный скор, который колеблется в пределах 100,0% - 145,1%. Таким образом, обогащение напитков функциональными белковыми ингредиентами привело к увеличению общего содержания аминокислот и улучшению их количественного соотношения, причем в основном за счет незаменимых и условно незаменимых аминокислот. 255 Таблица 7.3 – Аминокислотный состав разработанных функциональных напитков (г/100 г продукта) Молочный Молочный напиток Наименование Прототип коммерческого напиток с с сывороточным аминокислоты образца казеинатом белковым изолятом натрия НАК 1,2462 2,2793 2,4562 Лизин 0,2294 0,4196 0,4521 Метионин 0,0775 0,1418 0,1528 Фенилаланин 0,1395 0,2552 0,2750 Валин 0,2015 0,3686 0,3972 Изолейцин 0,1705 0,3119 0,3361 Лейцин 0,2573 0,4706 0,5071 Треонин 0,1364 0,2495 0,2688 Триптофан 0,0341 0,0624 0,0672 УНАК 0,3875 0,7088 0,7638 Аргинин 0,1147 0,2098 0,2261 Гистидин 0,0868 0,1588 0,1711 Цистин 0,0093 0,0170 0,0183 Тирозин 0,1767 0,3232 0,3483 ЗАМ 1,4756 2,6989 2,9084 Аланин 0,0837 0,1531 0,1650 Глицин 0,0744 0,1361 0,1466 Пролин 0,3162 0,5783 0,6232 Серин 0,1767 0,3232 0,3483 Аспарагиновая кислота 0,1984 0,3629 0,3910 Глутаминовая кислота 0,6262 1,1453 1,2342 Все аминокислоты: 3,1093 5,6870 6,1283 НАК – незаменимые аминокислоты; УНАК – условно-незаменимые аминокислоты; ЗАК – заменимые аминокислоты Таблица 7.4 – Биологическая ценность разработанных напитков (г/100 г белка) Наименование аминокислоты Лизин Метионин Фенилаланин Валин Лейцин + изолейцин Треонин Триптофан Эталон Напитки с Аминокислотный Напитки с Аминокислотный белка по сывороточным скор, % казеинатом скор, % ФАО/ВОЗ белком 5,1 7,40 145,1 7,40 145,1 2,6 2,50 96,2 2,50 96,2 7,3 4,50 61,6 4,50 61,6 4,8 6,50 135,4 6,50 135,4 11,2 13,80 123,2 13,80 123,2 3,5 1,1 4,40 1,10 125,7 100,0 4,40 1,10 125,7 100,0 256 7.4 Оценка биологической ценности функциональных молочных десертов, рекомендуемых для геродиетического питания Биологическая содержанием белка аминокислотному ценность также скору. функциональных оценивалась Оценка по десертов с содержанию биологической повышенным аминокислот ценности и разработанных молочных десертов была осуществлена для следующих образцов: 2,6% изолята сывороточного белка (ИСБ) и 7,8% концентрата сывороточного белка Lacprodan; 3,2% изолята сывороточного белка (ИСБ) и 7,5% концентрата сывороточного белка Lacprodan; 11% концентрата сывороточного белка Lacprodan; 2,2% казеината натрия (КН) и 5,5% казеината кальция (КК); 6,5% казеината натрия (КН) и 2,5% концентрата сывороточного белка Lacprodan. Экспериментальные данные в Табл. 7.5 показывают, что функциональные десерты имеют улучшенный аминокислотный состав. В частности видно, что количество незаменимых аминокислот в образце с 2,6% ИСБ и 7,8% Lacprodan увеличилось на 65,7%; в образце с 3,2% ИСБ и 7,5% Lacprodan – на 79,6%; в десертах с 11% Lacprodan – 80,7%; в образцах с 2,2% КН и 5,5% КК – на 56,1% и с 6,5% КН и 2,5% Lacprodan на 95,1%. Такое увеличение незаменимых аминокислот, а особенно аминокислот с разветвленной цепью, благоприятно для использования данных продуктов для специального питания, а особенно для диеты людей старше 60 лет. 257 Таблица 7.5 – Аминокислотный состав разработанных функциональных десертов (г/100 г продукта) 2.2% Прототип 3.2% ИСБ, 6.5% КН, Наименование 2.6% ИСБ, 11% КН, коммерческого 7.5% 2.5% аминокислоты 7.8% Lacprodan Lacprodan 5.5% образца Lacprodan Lacprodan КК НАК 2,6934 4,4622 4,8361 4,8682 4,2049 5,2562 Лизин 0,4958 0,8214 0,8902 0,8961 0,7740 0,9676 Метионин 0,1675 0,2775 0,3008 0,3028 0,2615 0,3269 Фенилаланин 0,3015 0,4995 0,5414 0,5450 0,4707 0,5884 Валин 0,4355 0,7215 0,7820 0,7872 0,6799 0,8499 Изолейцин 0,3685 0,6105 0,6617 0,6661 0,5753 0,7191 Лейцин 0,5561 0,9213 0,9985 1,0051 0,8682 1,0852 Треонин 0,2948 0,4884 0,5293 0,5328 0,4602 0,5753 Триптофан 0,0737 0,1221 0,1323 0,1332 0,1151 0,1438 УНАК 0,8375 1,3875 1,5038 1,5138 1,3075 1,6344 Аргинин 0,2479 0,4107 0,4451 0,4481 0,3870 0,4838 Гистидин 0,1876 0,3108 0,3368 0,3391 0,2929 0,3661 Цистин 0,0201 0,0333 0,0361 0,0363 0,0314 0,0392 Тирозин 0,3819 0,6327 0,6857 0,6903 0,5962 0,7453 ЗАМ 3,1892 5,2836 5,7263 5,7644 4,9790 6,2237 Аланин 0,1809 0,2997 0,3248 0,3270 0,2824 0,3530 Глицин 0,1608 0,2664 0,2887 0,2906 0,2510 0,3138 Пролин 0,6834 1,1322 1,2271 1,2352 1,0669 1,3337 Серин 0,3819 0,6327 0,6857 0,6903 0,5962 0,7453 Аспарагиновая 0,4288 0,7104 0,7699 0,7750 0,6694 0,8368 кислота Глутаминовая 1,3534 2,2422 2,4301 2,4462 2,1129 2,6412 кислота Все 6,7201 11,1333 12,0661 12,1463 10,4914 13,1142 аминокислоты: НАК – незаменимые аминокислоты; УНАК – условно-незаменимые аминокислоты; ЗАК – заменимые аминокислоты Из представленной Табл. 7.6 видно, что аминокислотный скор в функциональных десертах достаточно высокий и колеблется в пределах от 100,0% до 165%. Лимитирующими аминокислотоами функциональных молочных десертах являются метионин, аминокислотный скор которого был в пределах от 93,5% до 97,9% (в первых четырех образцах) и фенилаланин с аминокислотным скором, колеблющимся для всех образцов от 59,9% до 70,1%. Также лимитирующей кислотой в образце с 2,2% КН и 5,5% КК оказалась триптофан, имеющей аминокислотный скор 97,2%. 258 Таблица 7.6– Аминокислотный скор функциональных десертов (%) Наименование аминокислоты Лизин Метионин Фенилаланин Валин Лейцин + изолейцин Треонин Триптофан Эталон белка по ФАО/ВОЗ 5,1 2,6 7,3 4,8 2.6% ИСБ, 7.8% Lacprodan 146,7 97,2 62,3 136,9 3.2% ИСБ, 7.5% Lacprodan 146,1 96,8 62,1 136,3 11% Lacprodan 2.2% КН, 5.5% КК 147,7 97,9 62,7 137,8 141,1 93,5 59,9 131,6 6.5% КН, 2.5% Lacprodan 165,0 109,3 70,1 154,0 11,2 114,9 123,2 125,4 119,8 140,1 3,5 1,1 127,1 101,1 126,6 100,7 127,9 101,8 122,2 97,2 142,9 113,7 Таким образом, включение в состав молочных десертов полноценных белков в виде изолятов и казеинатов привело к увеличению общего содержания аминокислот и улучшению их количественного соотношения, причем в основном за счет незаменимых и условно незаменимых аминокислот, т.е. повышению биологической ценности. В выводе по главе, следует отметить, что разработанные молочные продукты с полноценным белком – это продукты с повышенной биологической ценностью за счет внесенных белковых ингредиентов. Показано, что текущие коммерческие препараты включают до семи процентов белка, обеспечивающих потребление до 0,5% лейцина, аминокислоты с разветвленной цепью, отвечающей за синтез белка в рибосомах клетки. Наш рабочий протокол по созданию функциональных продуктов с полноценным белком предусматривал увеличение вдвое содержание белка высокой биологической ценности (около 14%) в порции (120 г), что увеличит содержание лейцина на 160% (около 1,3%) в конечном продукте. Показано, что типичный размер порции разработанного продукта (120 г) будет обеспечивать 20% суточной дозы потребления белка широкого круга людей. 259 8 МАРКЕТИНГОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ И СОЦИАЛЬНОЙ ЗНАЧИМОСТИ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 8.1 Маркетинговые исследования Маркетинговые исследования представляют собой сбор, обработку и анализ данных маркетинговой информации с целью изучения текущих проблем на товарном рынке и принятия нужных маркетинговых решений. Маркетинговые исследования основываются на научных методах и должны проводиться в соответствии с общепринятыми принципами честной конкуренции, конфиденциальности и объективности. Маркетинговые исследования должны способствовать более эффективной адаптации товаропроизводителей к требованиям рынка и конечных потребителей [21, 22]. Основными принципами, которыми следует руководствоваться при проведении маркетинговых исследований, являются системность, комплексность, объективность, экономичность, регулярность, оперативность, точность и тщательность. Каждый из этих принципов важен сам по себе, но взятые в совокупности и взаимодействии они позволяют провести такие маркетинговые исследования, которые могут стать надежной основой для принятия хорошо обоснованных, продуманных управленческих решений [83]. Одним из наиболее информативных способов опроса является анкетирование. Анкетирование представляет собой заполнение таблиц с заранее подготовленным перечнем вопросов по интересующим маркетинговую службу вопросам. Анкета - это вопросник, на который предлагается ответить опрашиваемому лицу (респонденту) [45]. Как уже было замечено, важное место в рационе питания человека занимают молоко и молочные продукты. Молоко содержит все без исключения питательные вещества, необходимые организму человека. Одно из наиболее отличительных и важных свойств молока как продукта питания — его высокая 260 биологическая ценность и усвояемость, благодаря наличию полноценных белков, молочного жира, минеральных веществ, микроэлементов и витаминов. Целью данной работы явилось проведение анализа потребительских предпочтений населения г. Саратова в молочной продукции и изучение информированности населения города о пользе обогащенных молочных продуктов. В соответствии с целью данного исследования были поставлены следующие задачи: - выяснить степень информированности населения г. Саратова о пользе нутриентов и продуктов, в которых они содержатся в наибольшем количестве; - выявить частоту употребления жителями г. Саратова молочной продукции; - уточнить какие из молочных продуктов наиболее часто употребляются населением города; - выяснить какой информацией об обогащенных молочных продуктах обладают жители города; - определить готовность населения употреблять обогащенные молочные напитки. Объектом исследования были анкеты, респондентами в которых являлись жители г. Саратова. Методом социологического исследования выбран письменный опрос (анкетирование) граждан. Данный метод был выбран связи с тем, что он позволяет за короткий срок времени получить максимально возможный объем информации от респондентов. Еще одним достоинством данного метода является его простота. Основу анкет составляли «открытые» вопросы, что позволило получить более достоверную информацию от респондентов. Анкетирование проводилось в ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н. И. Вавилова», сетевых супермаркетах «Магнит» и «О҆кей». В проведении данного социологического исследования приняло участие 100 человек, 40 из которых были мужчины и 60 - женщины. Возраст респондентов от 261 19 до 56 лет. В анкетировании были задействованы студенты, рабочие, служащие и пенсионеры. При анализе данных, полученных путем анкетирования было выявлено, что каждый день покупают молочные продукты 27% опрошенных, один раз в несколько дней – 37 %, раз в неделю – 13%, реже – 23% (Рис. 8.1). В анкетировании присутствовал вопрос «Какие молочные продукты Вы покупаете?», на что 32% ответили, что кефир, 20% - творог, 19% предпочитают йогурты, 12% - ряженку, 9% покупают сметану, 7% - снежок и 3% опрошенных покупают - сливки, биокефир и мацони. Как часто Вы покупаете молочные продукты? Реже 23% Один раз в неделю 13% Каждый день 27% Один раз в несколько дней 37% Рисунок 8.1 – Распределение ответов респондентов о частоте покупок молочных продуктов Далее в анкете мы попытались выяснить, насколько респонденты осведомлены о том, что такое белки и в каких продуктах их содержится наибольшее количество. Были получены следующие результаты: 30% опрошенных имеют четкое представление о том, что такое белки, 70% опрошенных, либо воздержались от ответа, либо ответили неверно. В ответе на вопрос, в каких продуктах наибольшее количества белка, мнения респондентов разделились следующим образом: 25% считают, что в мясе, 18% - в рыбе, 22% - в молоке и молочных продуктах, 12% - в яйцах, 19% считают, что в орехах и растительной пище, 4% - уверены, что наибольшее количество белка в сое и морепродуктах. 262 Для выяснения степени информированности людей о пищевых волокнах, был задан вопрос «Что Вы знаете о пищевых волокнах?», на что были получены следующие ответы: 50% ничего не знают о пищевых волокнах, 33% уверены, что пищевые волокна улучшают работу кишечника и благотворительно влияют на ЖКТ, 10% уверены, что пищевые волокна полностью улучшают работу организма, 7% считают, что пищевые волокна помогают регулировать микрофлору (Рис. 8.2). Что Вы знаете о пищевых волокнах? 7% 10% 50% 33% Ничего не знают Пищевые волокна улучшают работу кишечника и благотворительно влияют на ЖКТ Пищевые волокна полностью улучшают работу организма Пищевые волокна помогают регулировать микрофлору Рисунок 8.2 – Распределение ответов респондентов о степени информированности людей о пользе пищевых волокон Следующим этапом было выяснение информированности населения в отношении обогащенных молочных напитков. Изучив, полученные при анкетировании данные получилось, что 67% опрошенных абсолютно ничего не знают о данном виде напитков, 16% уверены в том, что эти напитки хорошо влияют на иммунитет и ЖКТ, 7% - слышали о пользе молочных коктейлей, 7% уверены в том, что данные напитки являются легкоусвояемыми, 3% знают лишь то, что подобные напитки вкусные (Рис. 8.3). При выяснении готовности респондентов покупать молочные напитки обогащенные белком и пищевыми волокнами «Да» ответили 57% опрошенных, «Нет» -33%, «Возможно» - 10%. 263 Что Вы знаете об обогащенных молочных напитках? Слышали о пользе молочных коктейлей 7% Эти напитки хорошо влияют на иммунитет и ЖКТ 16% Знают лишь то, что подобные напитки вкусные 3% Уверены в том, что данные напитки являются легкоусвояемыми, 7% Абсолютно ничего не знают о данном виде напитков 67% Рисунок 8.3 – Распределение ответов респондентов об информированности населения в отношении обогащенных молочных напитков По полученным результатам можно сделать выводы о том, что население г. Саратова активно покупает молоко и молочные продукты, но достаточно плохо информировано о пользе нутриентов и их содержание в продуктах. По ответам респондентов стало ясно, что 57% населения заинтересованы в покупке обогащенных молочных напитках, что является подтверждением целесообразности разработки и реализации молочных продуктов с повышенным содержанием белка. 264 60 Стали бы Вы покупать молочные продукты, обогащенные белком? Процент опрошенных, % 50 40 30 20 10 0 ДА Рисунок НЕТ ВОЗМОЖНО 8.4 - Распределение ответов респондентов о готовности потребления молочных напитков, обогащенных белком Современное общество уже не может позволить себе наслаждаться тщательными трапезами приема пищи. Если обед или ужин на сегодняшний день подразумевают под собой перерыв на 30-40 мин, то завтрак «на ходу», будь то бутерброд с кофе или печенье с чаем, уже давно привычен и применяется весьма часто, особенно, среди людей от 17 до 40 лет. Отсутствие нормального приема пищи ведет не только к нарушению режима питания, но и к различным болезням, которые впоследствии могут сильно навредить здоровью человека и быть неизлечимыми. Человек не получает сбалансированного количества белков, жиров и углеводов, достаточного количества минеральных веществ, макро и микро элементов и витаминов, что обязательно приводит к истощению организма, нарушению метаболизма и другим болезням, зависящих от необходимых компонентов питания. Именно поэтому на сегодняшний день существует множество направлений в технологии функциональных продуктов питания, направленных на поддержание здоровья человека, профилактику различных заболеваний и укрепление организма в целом. В частности, для восстановления необходимого баланса кальция, пищевых волокон и белка в организме человека, 265 отличным решением будет включение в ежедневный рацион удобных питьевые молочных продуктов с повышенным содержанием пищевых волокон. Пищевые волокна — компоненты пищи, не перевариваемые пищеварительными ферментами организма человека, но перерабатываемые полезной микрофлорой кишечника. Роль пищевых волокон в организме человека очень важна, так как они принимают прямое участие в выведении из организма загрязняющих его веществ, шлаков, токсинов, помогают регулировать уровень глюкозы, предотвращают попадание в кровь избыточного холестерина и желчных кислот. Также пищевые волокна придают чувство сытости, одновременно снижая калорийность пищи. Питьевые завтраки являются относительно новыми продуктами для российского рынка, но достаточно распространенными за рубежом. Данные продукты обладают повышенной пищевой ценностью за счет молочной основы и дополнительного включения пищевых волокон злаковых культур. Целью данной работы явилось выявление анализа потребительских предпочтений населения г. Саратова в отношении готовности потребления питьевых завтраков на молочной основе с пищевыми волокнами злаков. Анализ данных потребительских предпочтений выявит основополагающие принципы включения пищевых волокон в широкий круг молочных продуктов. В соответствии с целью были поставлены следующие задачи: - оценить отношение респондентов к интересующим нас продуктам (злаковые каши на молочной основе); - определить частоту употребления данных продуктов; - оценить отношение к быстрому питанию в современном ритме жизни; - определить степень информированности о новом виде быстрых завтраков; - определить готовность респондентов употреблять в ежедневном рационе продукт, обогащенный достаточным количеством белка, пищевых волокон и витаминами для утреннего приема пищи. Объектом исследования стали отклики респондентов в виде анкет студентов и преподавателей Саратовского ГАУ им. Н. И. Вавилова. Метод 266 формирования выборки - случайный отбор. Количество опрошенных составило 100 человек. Возраст опрошенных от 17 до 38 лет. В результате опроса было выявлено, что 100% респондентов считают полезными для организма человека каши на молочной основе из различных круп. 23% опрошенных употребляют каши каждый день или через день. 43% -1-2 раза в неделю, и 34% употребляют блюда из каш на завтрак крайне редко (Рис. 8.5). Отношение опрошенных к белоксодержащим продуктам в целом положительное – 84 %, нейтральное отношение выразили 13% и лишь 3% испытывают негативное отношение к таким продуктам. В ходе анализа ответов респондентов на вопрос «С чем ассоциируется у Вас термин «пищевые волокна» лишь 6% респондентов были близки к истине. Остальные участники затруднялись ответить, либо отвечали абсолютно не верно. КАК ЧАСТО ВЫ УПОТРЕБЛЯЕТЕ КАШИ НА ЗАВТРАК? Ежедневно 23% Крайне редко 43% 1-2 раза в неделю 34% Рисунок 8.5 - Распределение ответов респондентов о частоте потребления каш из злаковых на молочной основе 100% опрошенных ответили, что имеют очень ограниченное время по утрам, и, как следствие, желание не тратить его на длительное приготовление завтрака. Также абсолютно все участники опроса указали на необходимость внедрения в питание человека продукт, который будет полноценно заменять обычный прием пищи в более короткие сроки, но приносить столько же пользы. 267 Однако лишь 45% опрошенных могут себе представить подобный продукт. Тем не менее, 100% респондентов изъявили готовность употреблять быстрые питьевые завтраки на молочной основе вместо длительных трапез по утрам, тем самым экономя свое время. Таким образом, с помощью анкетирования было выявлено, что население г. Саратова нуждается в новом продукте питания, который будет восполнять все необходимые макро и микроэлементы, пищевые волокна, белки и витамины, столь важным для утреннего приема пищи, а также будет удобен в применении, т.е. в питьевом виде. 8.2 Оценка экономической эффективности разработанных технологий Экономическая эффективность это - соотношение экономического результата и затрат факторов производственного процесса. Для количественного определения экономической эффективности, также выражающаяся в это эффективности используется результативность - отношении полезных экономической конечных показатель системы, результатов её функционирования к затраченным ресурсам. На практике определение экономической эффективности не является строгим и общепризнанным для понимания. Зачастую под эффективностью понимается экономический эффект. Так, показателями экономической эффективности на уровне предприятия рассматриваются: прибыль - абсолютный показатель, и рентабельность - относительный показатель. В данном случае прибыль целесообразно называть показателем эффективности, а рентабельности экономической эффективности. Также необходимо отметить, что экономическая эффективность является показателем эффективности среди таких категорий, как социальная эффективность, экологическая эффективность, производственная эффективность и т. д. Особенностью данных показателей является не столько соотношение результатов с затратами ресурсов, сколько непосредственно достижение самого результата: если он достигнут, то функционирование системы эффективно. 268 В настоящее время в молочной промышленности наметилась тенденция увеличения выпуска молочной продукции отечественного производства, в частности, на рынке стало появляться все большее количество функциональных продуктов различных производителей, отличающихся между собой по цене и органолептическим характеристикам. Это обусловлено многими факторами, в том числе и тем, что здоровье каждого человека и нации в значительной мере определяется рационом питания. В соответствии с этим в целях получения прибыли и удовлетворения потребностей населения возникает важный вопрос, удовлетворяющий обе стороны: производителя и потребителя – себестоимость произведенного продукта и рентабельность производства. Как уже было замечено, вновь произведенные продукты питания в настоящее время должны удовлетворять требования с учетом демографических изменений в обществе, изменений характера труда и образа жизни, реальной оценки сырьевых ресурсов и их безопасности, резкого ухудшения здоровья населения и экологической ситуации, как в мире, так и в России. Таки образом, эффективным решением поставленной задачи является производство молочных продуктов, обогащенных высококачественным белком, пребиотиками и натуральными ингредиентами, обладающих функциональными свойствами и относительно невысокой ценой. Новые технологии позволят значительно расширить выработку продуктов нового поколения с заданными качественными характеристиками, лечебно-профилактических, геронтологических и других специализированных продуктов, что вложено в стратегию развития пищевой и перерабатывающей промышленности российской федерации на период до 2020 года. Оценка экономической эффективности производства новых видов продукции ведется путем расчета отпускной цены контрольных и опытных образцов. Расчет себестоимости ведется по элементам затрат: сырье и основные материалы, вспомогательные материалы, транспортно-заготовительные расходы, оплата труда производственных рабочих, топливо и энергия на технологические 269 цели, единый социальный налог, отчисления по травматизму и прочие расходы на производство и реализацию продукции. Прибыль - основная цель предпринимательской деятельности. Учет прибыли позволяет установить, насколько эффективно ведется хозяйственная деятельность предприятия. Расчет планируемой прибыли реализации (П) 1 тонны молочных продуктов проводится по формуле (1): П = (Ц - С)* V (8.1) где Ц - оптовая цена 1 тонны продукции, руб., С - полная себестоимость 1 тонны продукции, руб., V - объем реализации, в данном случае 1 тонна. Оптовая цена на продукцию формируется на начальном этапе процесса ценообразования и должна покрывать все расходы на производство и реализацию продукции, а также обеспечивать необходимый уровень прибыльности. Оптовая цена определяется по формуле: Цопт = С + П (8.2) где С - полная себестоимость 1 тонны продукции, руб.; П – планируемая прибыль, руб. Расчет рентабельности (Р) продуктов проводится по формуле (17): Р = (П/С)*100 (8.3) где П - планируемая прибыль реализации, руб., С - полная себестоимость 1 тонны продукции, руб Расчет проектной себестоимости обогащенных молочных продуктов представлен в Табл. 8.1-8.3 (расчеты выполнены в ценах 2015 года). Анализ проведенных расчетов показал, что обогащенные кисломолочные продукты, вырабатываемые в соответствии с представленной в работе технологией, вполне сравнимы по себестоимости с коммерческими. Отметим, что при производстве новых обогащенных продуктов не требуется новое оборудование и дополнительных затрат, а предварительная подготовка вносимых ингредиентов выполняется работниками в ходе технологического процесса. 270 Таблица 8.1 - Проектная (расчетная) себестоимость обогащенных кисломолочных продуктов по типу йогуртов с пищевыми волокнами и повышенным содержанием белка (в ценах 2015 г.), (в рублях за 1 т) Йогурт с повышенным Йогурт с повышенным содержанием белка и ПВ и Наименование элементов затрат содержанием белка и модифицированным ПВ крахмалом Сырье и материалы 45989 42706,5 Транспортно-заготовительные расходы 2299,5 2135,3 Топливо и энергия на технологические цели 541,3 541,3 Расходы на оплату труда и социальные отчисления 38310 38310 Содержание оборудования 1800 1800 Прочие расходы 8893,9 8549,3 Полная себестоимость 97833,7 94042,4 Прибыль 13696,7 13165,9 Оптовая цена 111530,5 107208,4 Отпускная цена (200 г) 26,3 25,3 Таблица 8.2 - Проектная (расчетная) себестоимость обогащенных сливок и взбитых десертов на их основе (в ценах 2015 г.), (в рублях за 1 т) Взбитый Сливки с ПВ и Взбитый Наименование Сливки с Сливки десерт с натуральным десерт с ПВ элементов затрат желатином с ПВ желатином и эмульгатором и фруктозой сахаром Сырье и материалы 57160,0 56580,0 54702,0 107050,0 104890,0 Транспортнозаготовительные 2858,0 2829,0 2735,1 5352,5 5244,5 расходы Топливо и энергия на технологические 204,4 204,4 204,4 204,4 204,4 цели Расходы на оплату труда и социальные 38310,0 38310,0 38310,0 38310,0 38310,0 отчисления Содержание 1800,0 1800,0 1800,0 1800,0 1800,0 оборудования Прочие расходы 100332,4 99723,4 97751,5 152716,9 150448,9 Полная 110365,6 109695,7 107526,7 167988,6 165493,8 себестоимость Прибыль 15451,2 15357,4 15053,7 23518,4 23169,1 Оптовая цена 125816,8 125053,1 122580,4 191507,0 188662,9 Отпускная цена 29,7 29,5 28,9 45,2 44,5 (200 г) 271 Из таблицы видно, что себестоимость обогащенных сливок и взбитых десертов на их основе, основные статьи расхода - стоимость основного сырья и функциональных ингредиентов. Производство продуктов на основе сливок также, как и кисломолочных продуктов, не требует дополнительных расходов на приобретение специализированного оборудования или других каких-либо приспособлений. Таблица 8.3 - Проектная (расчетная) себестоимость продуктов, обогащенных белком (в ценах 2015 г.), (в рублях за 1 т) Молочные Сливки с напитки с ФункциональФункциональНаименование повышенным повышенным ные десерты с ные десерты с элементов затрат содержанием содержанием СБК и СБИ СБК и КН белка белка и ПВ Сырье и материалы 52067,0 52011,0 66880,0 65674,8 Транспортнозаготовительные 2603,4 2600,5 3344,0 3283,7 расходы Топливо и энергия на технологические 204,4 204,4 204,4 204,4 цели Расходы на оплату труда и социальные 38310,0 38310,0 38310,0 38310,0 отчисления Содержание 1800,0 1800,0 1800,0 1800,0 оборудования Прочие расходы 94984,8 94925,95 110538,4 109273 Полная 104483,2 104418,5 121592,24 120200,3 себестоимость Прибыль 14627,7 14618,6 17022,9 16828,0 Оптовая цена 119110,9 119037,1 138615,1 137028,3 Отпускная цена 28,1 28,1 41,6 41,1 (200 г) Аналогичная картина наблюдается и при расчете себестоимости и отпускной цены обогащенных белком продуктов. Показательно, что отпускная цена разработанных продуктов сравнима с отпускной ценой продуктов, доступных на рынке в настоящее время, но не обладающих всем комплексом свойств новых технологических решений. Результаты расчетов основных экономических показателей представлены в Табл. 8.4. 272 Таблица 8.4 - Себестоимость, прибыль и рентабельность производства обогащенных молочных продуктов Продукт Себестоимость Прибыль Рентабельность Йогурт с повышенным содержанием белка 97833,7 13696,7 14 и ПВ и модифицированным крахмалом Йогурт с повышенным 94042,4 13165,9 14 содержанием белка и ПВ Сливки с 110365,6 15451,2 14 желатином Сливки на основе молочного белка с 109695,7 15357,4 14 ПВ Сливки на основе молочного белка с 107526,7 15053,7 14 ПВ и натуральным эмульгатором Взбитый десерт с желатином и 167988,6 23518,4 14 сахаром Взбитый десерт на основе молочного 165493,8 23169,1 14 белка с ПВ и фруктозой Сливки с повышенным 104483,2 14627,7 14 содержанием белка Молочные напитки с повышенным 104418,5 14618,6 14 содержанием белка и ПВ Функциональные десерты с СБК и 121592,24 17022,9 14 СБИ Функциональные 120200,3 16828,0 14 десерты с СБК и КН Из представленных данных видно, что рентабельность обогащенных продуктов достаточно высокая и составляет 14%, прибыль молочных продуктов колеблется в пределах 13-17 тыс. руб., что положительно характеризует производство разработанных продуктов. 273 Поскольку обогащенные продукты являются новыми, для формирования первоначального спроса на новые продукты необходимо: сообщить покупателю о существовании товара; осведомить о его ценных отличительных свойствах; представить доказательства качества; максимально понизить барьер недоверия к новой продукции. Финансирование проекта необходимо на этапе внедрения новой технологии и вывода нового товара на рынок по следующим статьям: - закупка основного сырья и функциональных ингредиентов; - транспортные расходы; - подготовка технической документации и обучение персонала; - расходы на рекламно-коммерческую деятельность. Высокая рентабельность производства новых видов обогащенных продуктов позволит выделять достаточные средства на рекламно- коммерческую деятельность, а также окупить затраты на внедрение технологии. При широком внедрении в производство предполагается рекламная деятельность и проведение открытых дегустаций новых продуктов в торговой сети. 8.3 Социальная значимость разработанных молочных продуктов Молочные продукты являются важнейшим компонентом в рационе питания человека. На их долю приходится 20% удовлетворения потребностей человека в белке и 30% — в жире. В области производства молочных продуктов приоритетным направлением является создание продуктов с заданными свойствами, с комплексным использованием различного сырья. Социальная значимость молока и молочной продукции обязывает государство обеспечить их физическую и экономическую доступность. Общеизвестно, что здоровье населения является зримым показателем социального благополучия, нормального экономического функционирования общества, важнейшей предпосылкой национальной безопасности страны. Здоровье человека зависит от пищи, которую он ежедневно употребляет. 274 Полноценное питание способствует профилактике заболеваний, продлению жизни, созданию условий для повышения способности организма противостоять неблагоприятным воздействиям окружающей среды, нормальному росту и развитию детей. Рациональным принято считать питание, удовлетворяющее энергетическим, пластическим и другим потребностям организма и обеспечивающее при этом необходимый уровень обмена веществ. Проблема организации и обеспечения правильного питания человека, его сбалансированности является одной из важнейших задач современной деятельности медиков и технологов. Особенно актуальны эти вопросы в России вследствие большого количества регионов и климатических поясов, многообразия возрастных групп людей и физиологических особенностей. Правильное питание обеспечивает нормальный рост и развитие, способствует профилактике заболеваний, продлению жизни, повышению работоспособности и создает условия для адаптации к окружающей среде. В основе современных представлений о здоровом питании лежит концепция оптимального питания, предусматривающая необходимость полного обеспечения организма в энергии, макро- и микроэлементах и других необходимых компонентов пищи. Недостаток белков в питании вызывает у детей замедление роста и развития, а у взрослых - глубокие изменения в печени, нарушение деятельности желез внутренней секреции, изменение гормонального фона, ухудшение усвоения питательных веществ, проблемы с сердечной мышцей, ухудшение памяти и работоспособности. Все это связано с тем, что белки участвуют практически во всех процессах организма. Дефицит белка уменьшает устойчивость организма к инфекциям, так как снижается уровень образования антител. Нарушается синтез и других защитных факторов - лизоцима и интерферона, из-за чего обостряется течение воспалительных процессов. Кроме того, белковая недостаточность часто сопровождается авитаминозом В12, А, Д, К и так далее, что также влияет на состояние здоровья. Дефицит полноценного белка в организме может иметь пагубные последствия практически для всего организма. Нарушается выработка 275 ферментов и соответственно усвоение важнейших питательных веществ. При нехватке белка ухудшается усвоение некоторых витаминов, полезных жиров, многих микроэлементов. Любимый многими и знакомый каждому шоколадный напиток – один из тех напитков, которое имеют длинную и загадочную историю своего становления и развития. Популярность шоколадных напитков во всем мире обусловлена их непревзойденным вкусом и полезными свойствами какао-плодов. Стоит отметить, что шоколадные молочные напитки освежают, а также насыщает человеческий организм энергией. В составе шоколадного молочного напитка содержатся витамины группы В, А, Е, К, а также РР. Помимо того, шоколадный молочный напиток содержит бета-каротин, селен, натрий, цинк, железо и кальций. Обогащенные шоколадные молочные напитки, представленные в работе, соответствуют нескольким требованиям: они являются источниками полноценного белка и пребиотиков, и, таким образом, могут быть рекомендованы для восполнения недостатка полноценного белка у широкого круга лиц. Рынок молочных десертов специалисты считают одним из самых динамично развивающихся и маржинальных. За четыре предкризисных года он вырос более чем на 30 %. Причиной этого стала не только высокая востребованность молочных десертов, но и постоянно расширяющийся ассортимент. К этой группе относят вязкие и питьевые йогурты, пудинги, творожные массы, глазированные сырки, взбитые и мягкие творожки, коктейли и суфле. Основными потребителями молочных десертов остаются дети в возрасте 3–16 лет и молодежь в возрасте до 20 лет; чуть реже покупают молочные десерты потребители средней и старшей возрастных групп. Представленные в данной работе функциональные десерты с повышенным содержанием полноценного белка могут быть рассмотрены с позиции их включения в рационы питания людей старше 60 лет, поскольку порция продукта удовлетворяет потребность в лейцине, аминокислоты, необходимой для эффективного синтеза белка в клетке, на 20 – 30% суточной нормы. Кроме этого, 276 разработанные продукты могут успешно использоваться для спортивного питания, основным критерием которого является получение полноценного белка. Взбитые сливки – любимое лакомство детей из взрослых. Из этого молочного продукта можно приготовить вкуснейший десерт, который станет украшением любого праздничного стола. Часто сливки взбивают самостоятельно в домашних условиях. Существует мнение, что чем жирнее сливки, тем быстрее можно их взбить. Представленные в работе взбитые сливки с пониженным содержанием жира и повышенным содержанием белка проявили приемлемые тенденции к взбиванию, по сравнению с контрольным образцом с полным содержанием жира. Кроме этого, улучшенным аминокислотный состав позволяет рекомендовать данный продукт в рационах многих слоев населения, а также диетах для детей и специальных групп населения. В целом разработанные технологии полностью соответствуют современным тенденциям государственной политики России в области здорового питания и свидетельствует о социальной значимости и экономической целесообразности разработки и внедрения в производство инновационных технологий обогащенных молочных продуктов. 277 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Питание относится к важнейшим факторам, определяющим качество и продолжительность жизни современного человека, осложненной неблагоприятной экологической ситуацией. Нарушение основных принципов рационального питания, связанное с нарушением баланса энергии и пищевых веществ, однообразием пищевых рационов, употреблением в пищу рафинированных продуктов, прошедших глубокую промышленную переработку привело к уменьшению сопротивляемости организма воздействию окружающей среды и росту хронических заболеваний. В эпоху научно-технического прогресса, механизации, автоматизации производства расход энергии на физическую активность у человека резко снижается. Избыточное питание приводит к нарушению обменных процессов и возникновению заболеваний. Возникает диспропорция между расходами на основной обмен веществ в организме и на физическую активность, что приводит к появлению избыточного веса и ожирению. Превышение массы тела на 20 % увеличивает смертность от сердечно-сосудистых заболеваний на 10 – 30 %, диабета – в 2 – 2,5 раза. Сегодня в мире существует дефицит пищевого белка и недостаток его в ближайшие десятилетия, вероятно сохранится. На каждого жителя Земли приходится около 60 г белка в сутки, при норме 70. По данным Института питания РАМН, начиная с 1992 г. В России потребление животных белковых продуктов снизилось на 25-35% и соответственно увеличилось потребление углеводсодержащей пищи (картофеля, хлебопродуктов, макаронных изделий). Среднедушевой потребление белка уменьшилось на 17-22%: с 47,5 до 38,8 г/сут белка животного происхождения (49% против 55% рекомендуемых); в семьях с низким доходом потребление общего белка в сутки не превышает 29-40 г. По данным Института питания РАМН, ежегодный дефицит пищевого белка в России превышает 1 млн т. Снижение употребления белка с пищей соответствует современным мировым тенденциям снижения степени 278 обеспеченности населения Земли белком. Общий дефицит белка на планете оценивается в 10-25 млн т в год. Из 6 млрд человек, живущих на Земле, приблизительно половина страдает от недостатка белка. Нехватка пищевого белка является не только экономической, но и социальной проблемой современного мира. В связи с этим проблема производства продуктов, дополнительно обогащенных белками, является весьма актуальной. Данная работа посвящена изучению функциональных свойств пищевых белков в зависимости от условий изменений среды и обработки, а также оценки влияния повышенного содержания белка различной природы в качестве источника биологически активных компонентов (иммоноглобулинов, эссенциальных аминокислот), модификатора текстуры молочных продуктов, а также заменителя части жира. Таким образом, выполнено комплексное исследование, позволившее научно обосновать и разработать практические решения по применению белков в технологии функциональных пищевых продуктов на молочной основе с заданными потребительскими свойствами, что позволит расширить их ассортимент, понизить калорийность и использовать для питания всех групп населения. Блок-схема оценки путей решения проблемы нехватки полноценного белка в рационе населения, поднимаемая в монографии, представлена на рисунке 1. 279 ПРОБЛЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ ПОЛНОЦЕННЫМ БЕЛКОМ: СОЗДАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ И ИНГЕДИЕНТОВ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ БЕЛКА Рисунок 1 – Блок-схема оценки путей и результатов решения проблемы обеспечения населения полноценным белком Проведенные исследования обеспечивают понимание влияния условий обработки на сывороточные белковые продукты, позволяющее впоследствии 280 подобрать рекомендуемые параметры обработки молочных продуктов и оценить комплекс свойств пищевых систем. Настоящая работа расширяет применение обработки под высоким давлением в отношении проявления биофункциональности фракций сывороточных белков, выдерживающей цикл давления при 600 МПа в течение 15 минут, что предполагает возможность использования высокого давления в продуктах функционального назначения в целях замены термически обработанных молочных порошков с ограниченной биофункциональностью. Данное исследование показывает, что высокое давление (600 МПа в течение 15 мин) может быть использовано для инактивации бактерий в конденсированных системах белка в сочетании с их биологической активностью. Научно обоснована и проведена комплексная оценка эффективности белков, включающая теоретический анализ химических свойств и технологических функций функциональных ингредиентов, приемы их введения и обработки, а также оценено взаимодействие и поведение пищевых белков в сочетании с другими ингредиентами в продукте. Научно обоснован выбор комбинаций функциональных ингредиентов, выполняющих технологические функции по созданию продуктов на молочной основе с адекватными текстурными и сенсорными свойствами и повышенной пищевой ценностью. Научно обоснованы концентрации внесения белков для достижения требуемой текстуры молочных продуктов: для функциональных десертов - 2,2% казеината натрия и 5,5% казеината кальция, позволяющие получить продукт с содержанием 12,91 г общего белка и 1,13 г лейцина в 120 г, и десерты с 6,5% казеината натрия и 2,5% Lacprodan, содержащие 13,80 г общего белка и 1,45 г лейцина в 120 г порции десерта; для систем молочных напитков: 3,5% казеината натрия и 2% инулина; для систем взбитых сливок – 2% сывороточного белкового изолята, позволяющего вдвое понизить содержание жира, по сравнению с продуктом с полным его содержанием, и на 20% увеличить содержание полноценного белка. 281 Выявлены закономерности в области использовании белков для производства продуктов на молочной основе с повышенной пищевой ценностью и приемлемыми потребительскими свойствами. Научно обоснована технология производства взбитых сливок с использованием сывороточных белков. Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность применения казеината натрия, как источника белка, и инулина, в качестве источника пищевых волокон, в технологии производства молочных напитков. Данные рецептурные решения позволили получить доступный продукт с повышенным содержанием казеина, являющегося важным источником белка для спортсменов, и пребиотиком, а также с приемлемыми текстурными и сенсорными характеристиками. Применение инновационных технологий по созданию продуктов с повышенным содержанием белка позволило создать функциональные десерты с общим содержанием белка около 11%, что обеспечивает потребности населения в возрасте 60 лет и старше в лейцине на 20-30% в сутки при рекомендуемой суточной дозе полноценного белка в 90 г. Текстурные и сенсорные тесты подтвердили приемлемость функциональных технологических решений для специального питания. Обоснована целесообразность применения ультратемпературной обработки в технологии производства характеристиками, подобраны функциональных адекватные продуктов параметры их с заданными производства. Подтверждены различия в текстурных и сенсорных характеристиках продуктов с высоким содержанием белка в зависимости от температурного и временного воздействий, а также с применением гомогенизации на различных этапах технологического процесса (Банникова, Евдокимов, 2015в). Разработана методология комплексной оценки эффективности белков, применяемая при обосновании и разработке технологических решений, обеспечивающие потребительскими создание функциональных характеристиками. Обоснована продуктов с биологическая высокими ценность продуктов с использованием белков и подтверждено, что разработанный спектр 282 молочных продуктов содержит весь спектр незаменимых аминокислот с высоким биологическим скором. Общая технологическая схема производства продуктов, обогащенных белком на основе создания функциональных ингредиентов и продуктов с повышением содержания белка представлена на Рис. 2. 2 Фасовка и хранение, t = 4 - 6 °C Заквашивание t = 42-43 °C, τ = 4 – 6 ч, pH = 4,5-4,7 Кисломолочные продукты: ≈ 5% белка 2 Наполнитель Охлаждение, t = 42-43 °C Пастеризация, t = 83-85 °C, τ = 5-6 мин 1 2 4 Фасовка и хранение, t = -20 - -22 °C УВТ обработка: t =138-140 °C, = 2-5 с t конечного продукта ≈ 20 °C 3 Гомогенизация в 4 ступени при 7 МПа Перемешивание, t = 52-55 °C, τ = 10-12 мин Перемешивание, t = 22-25 °C, τ = 10-12 мин 4 Системы на жидкой молочной 3 основе: ≈ 6% белка Молочные ингредиенты Нормализация по количеству жира Взбитые изделия: ≈ 4% белка 1 Загуститель, стабилизатор, ПВ, эмульгатор Функциональные продукты с повышенным содержанием белка 4 УВТ обработка: t =135-138 °C, = 2-5 с t конечного продукта ≈ 20 °C 4 Десерты: ≈ 12% белка Другие сухие ингредиенты Рисунок 2 – Общая технологическая схема производства продуктов, обогащенных белком на основе создания функциональных ингредиентов и продуктов с повышением содержания белка 1 Охлаждение, t = 6-8 °C Обработка высоким давлением 600 МПа t = 22 °C, τ = 15 мин Изменение pH среды и содержания белка Взбивание t = 6-8 ºC, τ = 3-5 мин Суспензии с массовой долей белка: 30 - 80% Сывороточный альбумин Иммуноглобулины Дополнительный источник белка: СБИ, СБК, КК, КН, СМ Суспензии с массовой долей белка: 10 - 30% Сывороточный белковый изолят Функциональные ингредиенты на основе белка 283 284 ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ Выполнено комплексное исследование, позволившее научно обосновать и разработать научную концепцию создания функциональных ингредиентов и молочных продуктов с повышенным содержанием белка; Разработаны и научно обоснованы методологические принципы градации молочных продуктов по желательному содержанию белка; Теоретически аргументировано создание функциональных ингредиентов на основе белка с помощью изменения условий среды и применения высокого давления и исследованы их свойства; Разработана и научно обоснована концептуальная схема использования и взаимодействия ингредиентов с высоким содержанием белка при получении функциональных молочных продуктов; Исследован потенциал полноценного белка в качестве основы создания структурированных молочных продуктов; Разработаны новые технологические решения структурированных продуктов с белком, оценены их потребительские свойства и уточнены параметры производства. Теоретически обосновано применение натуральных компонентов при разработке молочных продуктов с повышенным содержанием белка; Изучено влияния комбинаций натуральных компонентов на текстурные и сенсорные характеристики продуктов на молочной основе; Исследовано взаимодействие белка и пищевых волокон при формировании структуры ферментированных, взбитых и гелеобразных десертов с низкой жирностью; Разработаны технологические схемы и нормативная документация на производство разработанных ингредиентов и продуктов; Изучены физико-химические свойства и биологическая ценность разработанных молочных продуктов с повышенным содержанием белка; 285 Применение инновационных технологий по созданию продуктов с повышенным содержанием белка позволило создать функциональные десерты с общим содержанием белка около 11%, что обеспечивает потребности населения в лейцине на 20-30% в сутки при рекомендуемой суточной дозе полноценного белка в 90 г; Обоснована целесообразность применения ультратемпературной обработки в технологии производства функциональных продуктов с заданными характеристиками, подобраны адекватные параметры их производства; Проведена апробация частных технологий продуктов с повышенным содержанием белка на предприятиях молочной отрасли. Маркетинговые исследования и анализ экономической эффективности показал, что рентабельность обогащенные и современном рынке. молочные конкурентоспособность продукты и будут имеют высокую востребованы на 286 ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ПД – пищевая добавка ПВ – пищевые волокна ПС – полисахариды НЭП – низкоэтерифицированный пектин ЗАК – заменимые аминокислоты НАК – незаменимые аминокислоты УНАК – условно заменимые аминокислоты КК – казеинат кальция КН – казеинт кальция СБК – сывороточный белковый концентрат СБИ – сывороточный белковый изолят 287 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Аминина, Н. М. Перспективы использования бурых водорослей в лечебнопрофилактическом питании / Н. М. Аминина, Т. И. Вишневская // Пища. Экология. Человек: Материалы 4-й Международной научно-практической конференции. М. : МГУПБ, 2001. - С. 34-38. 2. Арсеньева, Т. П. Факторы, влияющие на стабильность сливочнорастительной эмульсии / Т. П. Арсеньева, А. А. Брусенецева // Молочная промышленность. - 2005. - № 10. - С. 54-55. 3. Баженов, В.А. Вредные химические вещества. Радиоактивные вещества / В. А. Баженова. - Л. : Химия, 1990. - 464 с. 4. Бакулина, О. В. Загустители и гелеобразователи / О. В. Бакулина, Д. А. Марташов // Пищевая промышленность. - 1999. - № 11. - С. 54-56. 5. Банникова А. В. Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Методы исследования сырья и пищевых продуктов» для студентов направления подготовки 260800.62 Технология продукции и организация общественного питания, профиль подготовки «Ресторанное дело». - ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ». Саратов, 2014.- 76 с. 6. Банникова А. В., Птичкина Н.М. Изделия из каш с функциональными добавками / А. В. Банникова, Н. М. Птичкина // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2010. - № 9. - С. 47-49. 7. Банникова, А. В. Взбитый десерт на основе молочной сыворотки с пищевыми волокнами Citri-Fi / Н.М. Птичкина, А. В. Банникова, Е.А Плеханова // Техника и технологии пищевых производств. – 2014. – №1. – с. 73-77. 8. Банникова, А. В. Десерт с пищевыми волокнами на основе творожной сыворотки / Н.М. Птичкина, А. В. Банникова, Е.А. Плеханова // Материалы IX Международной научно-практической конференции технологии - 2013», г. Одесса, 2013. – С. 224-227. «Пищевые 288 9. Банникова, А. В. Диетические десерты с натуральными цитрусовыми волокнами Citri - Fi Материалы III конференции / Н.М. Птичкина, А. В. Банникова, Е.А. Плеханова // Международной «Приоритеты и научно-практической научное обеспечение интернетреализации государственной политики здорового питания в России»,15 ноября – 15 декабря, 2013. - С. 241-245. 10. Банникова, А. В. Изучение влияния природы структурообразователя на комплекс свойств студневых систем / В.В Свиридов., Н.М. Птичкина // Известия высших учебных заведений – Пищевая технология. – 2012. - №1 (325). – С. 59-61 11. Банникова, А. В. Изучение комплекса свойств мясных и рыбных изделий, обогащенных порошком тыквы / В.В Свиридов., Н.М. Птичкина // Вестник Саратовского госагроуниверситета. – 2011. - № 7. – С. 61-63. 12. Банникова, А. В. Изучение функционально-технологических свойств взбитых десертов в зависимости от типа стабилизатора / А. В. Банникова // Вестник Саратовского госагроуниверситета. - 2010. - № 12. - С. 31-34. 13. Банникова, А. В. Изучение функциональных свойств рубленных мясных и рыбных изделий, обогащенных порошком тыквы / В.В. Свиридов, Н.М. Птичкина и // Молодые ученые – пищевой перерабатывающей промышленности АПК: материалы научно-практической конференции, 2011. – С.84-85. . 14. Банникова, А. В. Инновационный технологический подход к расширению ассортимента йогуртов с пищевыми волокнами / А.В. Банникова // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. – №3 (26). – 2014. – с. 17-22. 15. Банникова, А. В. Использование биополимеров в технологии взбитого десерта и исследование показателей процесса пенообразования / Птичкина, Е.А. Плеханова // Материалы всероссийской Н.М. школы- конференции «Химия Биологически Активных Веществ». – Саратов: ООО Издательство «КУБиК», 2012 – С. 351-352. 289 16. Банникова, А. В. Использование полисахаридов красных морских водорослей в технологии орехового крема / А. В. Банникова, Е. А. Давыдова, Н. М. Птичкина // Материалы конференции по итогам научноисследовательской и производственной работы студентов за 2009 год. Саратов, ИЦ «Наука», 2010. - С. 69-71. 17. Банникова, А. В. Использование полисахаридов растительного, водорослевого и микробного происхождения в технологии молочного десерта / А. В. Банникова Н.М. Птичкина, Е.А. Плеханова // Сборник материалов II торгового форума Сибири, Омск, 2013. - С. 246-249. 18. Банникова, А. В. Исследование активности воды в пудингах манных и запеканках пшенных с тыквенным порошком / А. В. Банникова, Е. В. Фатьянов, Н. М. Птичкина // Инструментальные методы для исследования живых систем в пищевых производствах: материалы всероссийской конференции с элементами научной школы.- Кемерово, 2009. - С. 9-10 19. Банникова, А. В. Исследование и оценка основных ингредиентов, формирующих текстуру кисломолочных продуктов. / А.В. Банникова // Научное обозрение. - № 4. – 2014. – с. 176-181. 20. Банникова, А. В. Йогурт с пищевыми волокнами: текстурные свойства с сенсорной оценкой / А.В. Банникова // Молочная промышленность. – 2014. – № 6. – с 52-53. 21. Банникова, А. В. Маркетинговые исследования нового вида десерта диетического назначения / А.В. Банникова, Н.М. Птичкина, Е.А Плеханова // Молочная промышленность. – 2013. - № 10. – с. 64-65. 22. Банникова, А. В. Маркетинговые исследования по употреблению молочного десерта с пищевыми волокнами, сахарозаменителем и сывороткой / А.В. Банникова, Н.М. Птичкина, Е.А. Плеханова // Специалисты АПК нового поколения: Материалы Всероссийской научнопрактической конференции. / Под ред. И.Л. Воротникова. – Саратов, «Буква», 2013. – С. 199-203. 290 23. Банникова, А. В. Молочные десерты с пищевыми волокнами / А.В. Банникова, Н.М. Птичкина, Е.А Плеханова // Аграрный научный журнал. – 2013. - № 9. – С. 46-49. 24. Банникова, А. В. Новые технологические решения по созданию йогуртов с пищевыми волокнами / А.В. Банникова // Техника и технология пищевых производств. – 2014. – №3. – с. 5-10. 25. Банникова, А. В. Новые технологические решения по созданию качественных и безопасных продуктов питания Плеханова // Фундаментальные и / Н.М. Птичкина, Е.А. прикладные аспекты создания биосферосовместимых систем. Материалы 1-ой международной научнопрактической конференции, Орел, 2012. - С. 165-166. 26. Банникова, А. В. Пудинг манный, обогащенный функциональными добавками / А. В. Банникова, Н. М. Птичкина // Вавиловские чтения – 2009: Материалы международной научно-практической конференции. Саратов: ООО Издательство «КУБиК», 2009. - С. 413-415. 27. Банникова, А. В. Пудинг пониженной калорийности с пищевыми волокнами на основе вторичного молочного сырья – сыворотки / Н.М. Птичкина, Е.А. Международной Плеханова, студенческой Легашов научной П.В. // Материалы конференции VI-й «Актуальные проблемы инфекционной патологии и биотехнологии», г. Ульяновск, 2013. - С. 70-72. 28. Банникова, А. В. Разработка технологии и рецептур взбитых десертов с полисахаридами / Н.М. Птичкина, Е.А. Плеханова // Материалы VIII Международной научно-практической конференции «Пищевые технологии-2012», Т. 2. – Одесса, 2012. - С. 126-130. 29. Банникова, А. В. Разработка технологии и рецептур молочных десертов диетического назначения / Н.М. Птичкина, Е.А Плеханова // Техника и технологии пищевых производств. – 2013. - № 3. - с. 53-57. 30. Банникова, А. В. Разработка технологии молочного десерта с пищевыми волокнами / Н.М. Птичкина, Е.А. Плеханова // Аграрная наука в XXI веке: 291 проблемы и перспективы: Сборник статей VII Всероссийской научнопрактической конференции. / Под ред. И.Л. Воротникова. – Саратов, 2013. – с. 271-274. 31. Банникова, А. В. Совершенствование технологии пудинга на молочной основе с использованием полисахаридов и натурального сахарозаменителя / Н.М. Птичкина, Е.А. Плеханова // Наука о питании: технологии, оборудование и безопасность пищевых продуктов: Материалы Международной научно-практической конференции. / Под ред. Ф.Я. Рудика. – Саратов: ИЦ «Наука», 2013. – С. 152-156. 32. Банникова, А. В. Совершенствование технологических стратегий по созданию новых пищевых продуктов с пищевыми волокнами / Н.М. Птичкина, Е.А. Плеханова // Технология и продукты здорового питания: Материалы V Международной научно-практической конференции / Под ред. И.Л. Воротникова. – Саратов: Издательство «КУБиК», 2012. – С. 2223. 33. Банникова, А. В., Евдокимов И.А. Изучение свойств взбитых продуктов с пищевыми волокнами и натуральным эмульгатором / И.А. Евдокимов // Материалы 17-ой Международной научно-практической конференции, посвященной памяти Василия Матвеевича Горбатова «Теоретические и практические аспекты управления технологиями пищевых продуктов в условиях усиленной международной конкуренции», г. Москва, 2014 – с. 34-36. 34. Банникова, А. В., Евдокимов И.А. Молочные продукты, обогащенные сывороточными белками. Технологические аспекты создания / А.В. Банникова, И.А. Евдокимов // Молочная промышленность. – 2015. – №1. – с. 46-48. 35. Банникова, А. В., Евдокимов И.А. Сенсорная и функциональнотехнологическая оценка новых видов сливок для взбивания с натуральными стабилизаторами / И.А. Евдокимов // Материалы VIII 292 Международной конференции «Технологии и продукты здорового питания», 26-27 ноября 2014 г., г. Саратов. – с. 27-30. 36. Банникова, А. В., Евдокимов И.А. Сливки для взбивания с повышенным содержанием белка: сенсорный и инструментальный анализ / А.В. Банникова, И.А. Евдокимов // Молочная промышленность. – 2015. – №2. – с. 4-6. 37. Банникова, А. В., Евдокимов И.А. Функционально-технологические свойства сывороточных белковых продуктов: влияние изменений условий среды и вида обработки / А.В. Банникова, И.А. Евдокимов // Молочная промышленность. – 2014. – №11. – с. 100-102. 38. Банникова, А. В., Ефанова, Ю.А. Оценка реологических свойств нового молочного сокосодержащего напитка с повышенным содержанием белка / Ю.А. Ефанова, А.В. Банникова // Материалы VIII Международной конференции «Технологии и продукты здорового питания», 26-27 ноября 2014 г., г. Саратов. – с. 134-137. 39. Банникова, А. В., Птичкина Н.М. Изучение функционально- технологических свойств взбитых десертов в зависимости от типа стабилизатора / А. В. Банникова, Н. М. Птичкина // Вестник Саратовского госагроуниверситета. – 2010. - № 12. - С. 31-34. 40. Банникова, А. В., Птичкина, Н. М. Перспективы применения биологически активных добавок растительного и микробного происхождения в пищевой промышленности / Н.М. Птичкина // Материалы всероссийской школыконференции «Химия Биологически Активных Веществ». – Саратов: ООО Издательство «КУБиК», 2012 – С. 309-310. 41. Банникова, А. В., Птичкина, Н. М. Перспективы применения функциональных добавок в крупяных изделиях / А. В. Банникова, Н. М. Птичкина // Современные наукоемкие технологии. - 2010. - № 5. - С. 8087. 42. Банникова, А.В. Изучение функционально-технологических свойств пудингов, обогащенных натуральными цитрусовыми волокнами «CITRI- 293 FI» / А. В. Банникова, Е.А. Плеханова, Н.М. Птичкина // Research Journal of International Studies. – 2013. - 9 (16). –Ч. 1. - с 102-104. 43. Банникова, А.В., Евдокимов, И.А. Инновационный подход к созданию обогащенных молочных продуктов с повышенным содержанием белка / А. В. Банникова, И.А. Евдокимов. - М.: ДеЛи Плюс, 2015. – 136 с. 44. Банникова, А.В., Птичкина, Н.М. Использование полисахаридных добавок в технологии крахмалосодержащих и сахаросодержащих продуктов / А.В. Банникова, Н.М. Птичкина - LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, Heinrich-Böcking-Str. 6-8, Saarbrücken, Germany, 2012. – 197 с. 45. Беляевский, И.К. Маркетинговое исследование / И.К. Беляевский. - Моск. гос. ун-т экономики, статистики и информатики. М.- 2001.- 246 с. 46. Бокова, Т. И. Эффективность использования природных полисахариднов в мясоперерабатывающей промышленности / Т. И. Бокова, А. Т. Инербаева // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2003. - № 8. - С. 18-23. 47. Бредихин, С.А. Технология и техника переработки молока / С.А. Бредихин, Ю.В. Космодемьянский, В.Н. Юрин - М.: Колос. - 2003.- 400 с. 48. Василенко, Ю.К. Сорбционные свойства пектиновых препаратов / Ю. К. Василенко // Химико-фармацевтический журнал. - 1993. - Т. 27. - № 11. - С. 44 – 46. 49. Взбитый десерт (мусс фруктово-ягодный) и способ его получения. Заявка на патент 2013152245 Российская Федерация / Плеханова Е. А., Банникова А. В., Грошева В. Н., Неповинных Н. В, Птичкина Н. М. // заявл. 27.11.2013. 50. Гликман, С. А. Введение в физическую химию высокополимеров / С. А. Гликман. – Саратов : Издательство Саратовского университета, 1959. – 380 с. 51. Голубев, В.Н. Пищевые и биологически активные добавки / В. Н. Голубев. - М. : Издательский центр «Академия», 2003. - 208с. 52. Гомза, М. М. Новое в технологии по производству мороженого «Сливочный пломбир» / М. М. Гомза // Товароведение и экспертиза товаров: проблемы 294 качества и потребительские свойства товаров. Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2007. - С. 51-57. 53. Горбатова, К.К. Биохимия молока и молочных продуктов / К.К. Горбатова // 3-е изд., перераб. и доп. - СПб.: ГИОРД. - 2001. – 320 с. 54. Горлов, И.Ф. Биологическая ценность основных пищевых продуктов животного и растительною происхождения: Волгоград. Перемена.- 2000. – 264 дунс. 55. ГОСТ 10444.15-94. Продукты пищевые. Методы определения количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов. 56. ГОСТ 108-76. Какао-порошок. Технические условия 57. ГОСТ 16833-71. Ядро ореха грецкого. 58. ГОСТ 23327-98. Молоко и молочные продукты. Метод определения доли общего азота по Кьельдалю и определение массовой доли белка 59. ГОСТ 26185-84 Водоросли морские, травы морские и продукты их переработки. Методы анализа. 60. ГОСТ 30726-2001. Продукты пищевые. Методы выявления и определения количества бактерий вида Escherichia coli. 61. ГОСТ Р 21-94. Сахар. Технические условия. 62. ГОСТ Р 51232-98. Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества. 63. ГОСТ Р 51483-99. Масла растительные и жиры животные. Определение методом газовой хроматографии массовой доли метиловых эфиров индивидуальных жирных кислот к их сумме. 64. ГОСТ Р 51881-2002. Кофе натуральный растворимый. Технические условия 65. ГОСТ Р 51921-2002. Продукты пищевые. Методы выявления определения бактерий Listeria monocytogenes. 66. ГОСТ Р 52090 - 2003. Молоко питьевое. Общие технические условия. 67. ГОСТ Р 52091-002. Сливки питьевые пастеризованные. 68. ГОСТ Р 52121-2003. Яйца куриные. Технические условия. и 295 69. ГОСТ Р 52349-2005. Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения. Введ.: 01.07.2008. - М. : Изд-во стандартов, 2008. – 27 с. 70. ГОСТ Р 52815-2007. определения количества Продукты пищевые. Методы коагулазоположительных выявления и стафилококков и Staphylococcus aureus. 71. Гурова, Н. В. Функциональные свойства гидроколлоидов. Каррагинаны: учеб. изд. «Химия пищевых гидроколлоидов» / Н. В. Гурова. М. : МГУПБ, 2001. - 35 с. 72. Донченко, Л.В. Пектинсодержащие молочные продукты / Л. В. Донченко // Переработка молока. - 2006. - № 5. - С. 30 – 31. 73. Доронин, А. Ф. Шендеров, Б.А. Функциональное питание / А. Ф. Доронин, Б. А. Шендеров. М. : ГРАНТЪ, 2002. - 296 с. 74. Дудкин М.С., Щелкунов Л.Ф. Пищевые волокна новый раздел химии итехнологии пищи / М.С. Дудкин, Л.Ф. Щелкунов // Вопросы питания. 1998. - №3. - С. 36-38. 75. Дунченко, И.И. Эксперт за молока и молочных продуктов. Качество и безопасность / И.И. Дунченко и др. под ред. В.М. Поздняковского // Уч.пособие по спец. 260300, 260303, 110500. Новосибирск: Сиб.унив. издво.- 2007. - 477с. 76. Евдокимов, И.А. Анализ переработки молочной сыворотки и создание перспективных ресурсосберегающих технологий / М.С. Золоторева, И.А. Евдокимов, Д.Н. Володин, В.С. Сомов // Наука. Инновации. Технологии. 2013. - № 1. - С. 37-44. 77. Евдокимов, И.А. Изучение взаимодействия ингредиентов в творожном продукте / А.В. Половянова, И.А. Евдокимов, В.Д. Эрешова // Материалы II-й ежегодной научно-практической конференции «Биоразнообразие, биоресурсы, биотехнологии и здоровье населения Северо-Кавказского региона», 2014. - С. 48-51. 296 78. Евдокимов, И.А. Синбиожческие молочные продукты / И.А. Евдокимов // Молочная промышленность.- №4. - 2004.- С.41. 79. Евдокимов, И.А. Творог и творожные изделия с молочной сывороткой и ее компонентами / Д.Н. Володин, В.А. Михнева, М.С. Золоторева, М.В. Головкина, В.М. Клепкер, Г.С. Анисимов // Молочная промышленностью 2011. - № 11. - с. 62-63. 80. Ельчанинов, В.В. сывороточных Некоторые технологические белков коровьего аспекты получения молока. 2. Получение молочной сыворотки и продуктов, обогащенных сывороточными белками / В.В. Ельчанинов // Молочная промышленность. – 2015. - № 3. - С. 64-66. 81. Ельчанинов, В.В., Коваль, А.Д., Белов, А.Н. Некоторые технологические аспекты получения сывороточных белков коровьего молока. 1. Вступление. Основные стратегии группового разделения сывороточных белков и казеинов / В.В. Ельчанинов, А.Д. Коваль, А.Н. Белов // Молочная промышленность. – 2015. - № 2. - С. 40-41. 82. Ельчанинов, В.В., Коваль, А.Д., Белов, А.Н. Некоторые технологические аспекты получения сывороточных белков коровьего молока. 3. Получение β-лактоглобулина и α-лактальбумина в денатурированной или частично денатурированной форме. / В.В. Ельчанинов, А.Д. Коваль, А.Н. Белов // Молочная промышленность. – 2015. - № 4. - С. 50-52. 83. Завьялов, П.С. «Маркетинг в схемах, рисунках, таблицах» / П.С. Завьялов. Издательский Дом «ИНФРА-М». - 2007.- С.34-37. 84. Зобкова, З.С. Функциональные цельномолочные продукты / З.С. Зобкова // Молочная промышленность. - 2006. - №3.- С.26-27. 85. Ипатова, Л. Г. Новые направления в создании функциональных жировых продуктов / Л.Г. Ипатова // Пищевая промышленность. - 2006. - №11. - С. 12-14. 86. Кисломолочный продукт с пищевыми волокнами и способ его получения. Заявка на патент 2014109635 Российская Федерация / Банникова А.В. // заявл. 12.03.2014. 297 87. Кислородные смузи и способ их получения. Заявка на патент 2013151235 Российская Федерация / Неповинных Н. В, Грошева В. Н., Плеханова Е. А., Банникова А. В., Птичкина Н. М. // заявл. 18.11.2013. 88. Колмакова, Н. Необычное в привычном: пектин как полезная пищевая добавка / Н. Колмакова // Пищевая промышленность. - 2004. - № 8. - С. 7778. 89. Колмакова, Н. Пектин и его применение в различных пищевых производствах / Н. Колмакова // Пищевая промышленность. - 2003. - № 6. - С. 60-62. 90. Компанцев, В. А. Комплексообразование пектинов с ионами поливалентных металлов / В. А. Компанцев, Н. Ш. Кайшева // Пищевая промышленность. - 1992. - № 1. - С. 54 - 60. 91. Кочеткова, А. А. Функциональные продукты в концепции здорового питания / А. А. Кочеткова // Пищевая промышленность. - 1999. - № 2. - С. 4 - 5. 92. Кочеткова, А. А. Агар-агар / А. А. Кочеткова // Пищевая промышленность. - 2004. - № 8. - С. 88-89. 93. Крючкова, В.В. Функциональные кисломолочные напитки: технологии и здоровье / В.В Крючкова, И.А. Евдокимов // Монография. Ставрополь: Изд-во СевКав ГТУ. - 2007. - 109 с. 94. Кудряшева, А.А. Пища XXI века и особенности ее создания / А.А. Кудряшева // Пищевая промышленность. - 1999. - № 12. - С. 48 – 50. 95. Лалаян, Г.Г. Экологическая безопасность человека в чрезвычайных условиях / Г. Г. Лалаян. - М.: Полиграф-Информ, 2000. - 305 с. 96. Лифляндский, В.Г. Питание против болезней / В. Г. Лифляндский. - С.Петербург: Комплект, 1996. - 112 с. 97. Мельникова, Е. И. Имитатор молочного жира для синбиотических продуктов / Е.И. Мельникова, Н. А. Подгорный, Е. Б. Станиславская // Молочная промышленность. – №7. – 2010. – С. 55 – 56. 298 98. Мельникова, Е.И. Газохроматографический анализ заменителей молочного жира для творожных продуктов / С.Ю. Богунов, Е.И. Мельникова, Е.С. Рудниченко // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. – 2013. - № 5-6. - С. 24-26. 99. Мельникова, Е.И. Низкокалорийное мороженое с микропартикулятом сывороточных белков / Е. И. Мельникова, Е. Е. Попова, Е. Б. Станиславская // Пищевая промышленность. - 2012. - № 10. - С. 60-61. 100. Мельникова, Е.И. Получение ферментативных гидролизатов белков молочной сыворотки с использованием протеолитических ферментов / А.Ю. Просеков, В.Г. Будрик, С.Г. Ботина, Е.Ю. Агаркова, Е.В. Ульрих, С.Ю. Носкова, Е.И. Мельникова // Фундаментальные исследования. – №6 (часть 5). – 2013. – С.1089-1093. 101. Мельникова, Е.И. Функциональные свойства кисломолочных продуктов с гидролизатами сывороточных белков / О.В. Королёва, Е.Ю. Агаркова, С.Г. Ботина, И.В. Николаев, Н.В. Пономарёва, Е.И. Мельникова, В.Д. Харитонов, А.Ю. Просеков, А.Г. Кручинин, М.В. Крохмаль, К.А. Берёзкина, И.В. Рожкова, Т.А. Раскошная, Е.А. Юрова, Н.А. Жижин // Молочная промышленность. – 2013. - № 11. - С. 52-55. 102. Мкртчян, Т. А. Новое пектинсодержащее сырье / Т. А. Мкртчян, Г. Г. Снапян // Пищевая промышленность. - 1997. - № 11. - С. 76-77. 103. Молочные сливки для взбивания с пониженным содержанием жира. Заявка на патент № 2014151293 Российская Федерация / Банникова А.В. // заявл. 18.12.2014. 104. Молочные сливки для взбивания. Заявка на патент 2014131261 Российская Федерация / Банникова А.В., Шелубкова Н. С. // заявл. 28.07.2014 105. Молочный пудинг. Заявка на патент 2013130101 Российская Федерация / Банникова А. В., Плеханова Е. А., Грошева В. Н., Неповинных Н. В, Птичкина Н. М. // заявл. 01.07.2013, опубл. 10.01.2015 106. МУК 4.2.1847-04. Санитарно-эпидемиологическая оценка обоснования сроков годности и условий хранения пищевых продуктов. 299 107. МУК 4.2.1955-05. Метод выявления и определения бактерий рода Salmonella и Listeria monocytogenes на основе гибридизационного ДНКРНК анализа. 108. Муминов, Н. Ш. Особенности получения пектина из хлопковой створки / Н. Ш. Муминов // Пищевая промышленность. - 1997. - № 11. - С. 22-23. 109. Нечаев, А. П. Пищевые добавки / А. П. Нечаев, А. А. Кочеткова, А.И. Зайцев. – М.: Колос. – 256 с. 110. Пирогов, А.Н., Осинцев, А.М., Захарова, Л.М., Чувашов, Н.С. Распознавание реологических образов молочно-белковых сгустков // А.Н. Пирогов, А.М. Осинцев, Л.М. Захарова, Н.С. Чувашов // Молочная промышленность. - 2013. - № 6. - С. 78-79. 111. Остроумов, Л. А. Методологические аспекты системного анализа пенообразных масс / Л. А. Остроумов, А. Ю. Просеков // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2000. - №12. - С. 9 -10. 112. Остроумова Т.Л., Просеков А.Ю. Влияние белковых веществ на пенообразующие свойства молока / Т.Л. Остроумова, А.Ю. Просеков // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. - 2007. - № 2. С. 43-46. 113. Остроумова, Т. Л. Новые виды взбитых продуктов / Т. Л. Остроумова, Е. Ю. Агаркова // Молочная промышленность. - 2004. - № 9. - С. 41-42. 114. Пикуз С.С. Стабилизационные системы торговой марки «Мейпрожен» // Пищевая промышленность, 2003. № 8. С. 104-106. 115. Плащина, И. Г. Гуммирабик: функциональные свойства и области применения / И. Г. Плащина, М. А. Булатов, Д. М. Хаддад // Пищевая промышленность. - 2002. - № 6. - С. 54-55. 116. Покровский В.И. Политика здорового питания. Федеральный и региональный уровни / В.И. Покровский, Г.А. Романенко, В.А. Княжев, Н.Ф. Герасеменко, Г.Г. Онищенко, В.А. Тутельян, В.М. Позняковский. – Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2002. – 344 с. 300 117. Производство молока в России [Электронный ресурс] : URL: htpp://www.dairyunion.ru 118. Просеков, А.Ю. Молочно-белковые концентраты в продуктах с пенообразной структурой / А.Ю. Просеков, С.А. Иванова, В.С. Сметанин // Молочная промышленность. - 2011. - № 5. - С. 64-65. 119. Просеков, А.Ю. Научные основы производства продуктов питания: Лабораторный практикум / А. Ю. Просеков. - Кемерово, 2004. - 54 с. 120. Просеков, А.Ю. Перспективы использования гидролизатов сывороточных белков в технологии кисломолочных продуктов / О.В. Королёва, Е.Ю. Агаркова, С.Г. Ботина, И.В. Николаев., Н.В. Пономарёва, Е.И. Мельникова, В.Д. Харитонов, А.Ю. Просеков, М.В. Крохмаль, И.В. Рожкова // Молочная промышленность. - 2013. - № 7. - С. 66-68. 121. Просеков, А.Ю. Реологические свойства растительных аналогов фармацевтического желатина / А.Ю. Просеков, Е.В. Ульрих, О.О. Бабич // Фармация. - 2014. - № 1. - С. 32-33. 122. Птичкин, И. И., Птичкина Н. М. Пищевые полисахариды: структурные уровни и функциональность / И. И. Птичкин, Н. М. Птичкина. - Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2009. - 164 с. 123. Рогов, И.А. Питание и экология / И. А. Рогов // Инженерная экология. 1995. - № 5. - С. 66 – 75. 124. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. 125. СанПиН 2.3.2.1078-01 Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов 126. СанПиН 2.3.2.1293-03. Гигиенические требования по применению пищевых добавок. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. 127. СанПиН 2.3.2.1324-03. Гигиенические требования к срокам годности и условиям хранения пищевых продуктов. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. 301 128. Сарафанова, Л.А. Энциклопедия. Пищевые добавки. – ГИОРД. – СпБ, 2004. – 809 с. 129. Силагадзе, М. А. Пектин плодов фейхоа и киви / М. А. Силагадзе, К. Г. Киласония // Пищевая промышленность. - 2001. - № 10. - С. 68-69. 130. Скурихин, И.М. Все о пище с точки зрения химика / И. М. Скурихин. - М. : Высш. шк., 1991. - 288 с. 131. Скурихин, И.М. Химический состав пищевых продуктов / И. М. Скурихин // Справ. таблицы содержания аминокислот, жирных кислот, витаминов, макро- и микроэлементов, органических кислот и углеводов. М. : Агропромиздат, 2002. - 360 с. 132. Скурихин, И.М., Тутельян, В.А. Химический состав российских пищевых продуктов: Справочник / Под ред. член-корр. МАИ, проф. И. М. Скурихина и академика РАМН, проф В. А. Тутельяна. М. : ДеЛи принт, 2002. - 236 с. 133. Сорока, Н.Ф. Питание и здоровье / Н. Ф. Сорока. - Минск: Беларусь, 1994. - 350 с. 134. Спиричев В. Б. Научные принципы обогащения пищевых продуктов микронутриентами / В. Б. Спиричев // Ваше питание. - 2000. - № 6. - С. 8 – 9. 135. Спиричев, В. Б. Витамины, витаминоподобные и минеральные вещества: справочник для провизоров и фармацевтов / В. Б. Спиричев. - М. : МЦФЭР, 2004. - 240 с. 136. Спиричев, В. Б. Медико-биологические аспекты обогащения пищевых продуктов витаминами и минеральными веществами / В. Б. Спиричев // Федеральные и региональные аспекты политики здорового питания. Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2002. - С. 45 - 51. 137. Спиричев, В. Б. Обогащение пищевых продуктов витаминами и минеральными веществами. Наука и технология / В. Б. Спиричев ; под общ. ред. В. Б. Спиричева. - Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2005. - 548 с. 302 138. Спиричев, В. Б. Обогащение пищевых продуктов микронутриентами: научные подходы и практические решения / В. Б. Спиричев, Л. Н. Шатнюк, В. М. Поздняковский // Пищ. промышленность. - 2003. - № 3. С. 26 – 31. 139. Спиричев, В. Б. Сколько витаминов человеку надо / В. Б. Спиричев.- М., 2000. - 185 с. 140. Способ получения кислородного коктейля. Патент 22539843 Российская Федерация / Неповинных Н. В, Грошева В. Н., Плеханова Е. А., Банникова А. В., Птичкина Н. М. // заявл. 01.07.2013, опубл. 27.01.2015. 141. Способ получения мясных продуктов функционального назначения. Патент 423882 Российская Федерация / Кунташов Е. В., Птичкина Н. М., Банникова А. В. // заявл. 14.05.2010, опубл. 20.07.2011 142. Сухих, Т.Н. Низкоэтерифицированные пектины в начинках для кондитерских изделий / Т.Н. Сухих [и др.] // Кондитерское производство. 2005. - №5. С. 36. 143. Сэндер, У. Дж. Использование альгинатов для выведения важных радионуклеидов / У. Дж. Сэндер, Дж. Х. Бэйрд, Ф. У. Уэйз // Заседание американского общества ядерной физики: Доклад. Даллас, 1987. 144. Тагер, А. А. Физикохимия полимеров / А. А. Тагер. – М. : Химия, 1978. – 544 с. 145. Талабаева, С. В. Изучение свойств гидрогелей каррагинана – основы для производства продуктов различного происхождения / С. В. Талабаева, И. А. Кадникова // Пища. Экология. Человек: Материалы 4-ой Междунар. науч.-практич. конф. М. : МГУПБ, 2001. - С. 25-30. 146. Твердохлеб, Г.В. Химия и физика молока и молочных продуктов / Г.В. Твердохлеб. - М.: ДеЛиПринт, 2006. – 358 с. 147. ТУ 9111-101-54904577-02. Фруктоза Новассвит Голд. Технические условия. 303 148. Тужилкин, В. И. Экологически безопасные технологии производства пектинопродуктов / В. И. Тужилкин, А. А. Кочеткова // Пищевая промышленность, 2009 - № 12. - С. 32-33. 149. Тутельян, В. А. Микронутриенты в питании здорового и больного человека: справочное руководство по витаминам и минеральным веществам / В. А. Тутельян, В. Б. Спиричев, Б. П. Суханов - М. : Колос, 2002. - 423 с. 150. Усов, А. И. Полисахариды красных морских водорослей / А. И. Усов // Прогресс химии углеводов. М. : Наука, 1985. - С. 77-96. 151. Филлипс, Г. О. Справочник по гидроколлоидам / Пер. с англ. под ред. А. А. Кочетковой и Л. А. Сарафановой. СПб. : ГИОРД, 2006. - 536 с. 152. Фоломеева, О. Г., Тапиоковый крахмал как стабидизатор молокосодежащих продутов / О. Г. Фоломеева, Е. Л. Искакова // Молочная промышленность. - 2005. - № 5. - С. 40-41. 153. Функциональный продукт для геродиетического питания. Заявка на патент 2015102871 Российская Федерация / Банникова А.В., Евдокимов И.А. // заявл. 28.01.2015 154. Харитонов, В.Д. Концепция создания молочных продуктов со сниженной аллергенностью / Н.В. Пономарева, Е.И. Мельникова, В.Д. Харитонов, Е.В. Богданова / Экономика. Инновации. Управление качеством. - 2013. - № 4 (5). - С. 104-105. 155. Харитонов, В.Д. Определение структуры и свойств восстановленных молочных продуктов сложного сырьевого состава методом инженерной реологии / В.Д. Харитонов, В.В. Павлова // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2001. - № 4. - С. 38. 156. Харитонов, В.Д. Создание молочно-белковых концентратов / Харитонов, В.Д. // Молочная промышленность. - 1999. - № 12. - С. 33. 157. Харитонов, В.Д. Тенденции развития технологий переработки молока / В.Д. Харитонов, И.А. Евдокимов, промышленность. - 2003. - № 10. - С. 5-8. Л.Р. Алиева // Молочная 304 158. Харитонов, В.Д. Тенденции, особенности и перспективы развития молочной промышленности России / В.Д. Харитонов, Ю.А. Незнанов // Молочная промышленность. - 2004. - № 4. - С. 4-6. 159. Храмцов А.Г. Справочник мастера по промышленной переработке молочной сыворотки / А.Г. Храмцов, С.В. Василисин. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - 172 с. 160. Храмцов А.Г., Василисин С.В. Справочник мастера по промышленной переработке молочной сыворотки // Легкая и пищевая промышленность, 1983. - 172 с. 161. Храмцов, А.Г. Технология молока и молочных продуктов / А.Г. Храмцов, Г. Н. Крусь; ред. Г.А. Гусева. - М.: КолосС. - 2005.- 455с. 162. Юдина, Т. П. Оптимизация состава и структуры кремов функционального назначения с использованием эмульгатора из корней мыльнянки / Т. П. Юдина // Известия вузов. Пищевая технология. - 2006. - № 6. - С.51-54. 163. Abd El-Salam, M. H., El-Shibiny, S., & Salem, A. Factors affecting the functional properties of whey protein products: A Review / M.H. Abd El-Salam, S. El-Shibiny & A. Salem // Food Reviews International. – 2009. – 25. – P. 251– 270. 164. Abou-Samra, R. & Keersmaekers, L. Effect of different protein sources on satiation and short-term satiety when consumed as a starter / R. Abou-Samra, & L. Keersmaekers // Nutrition Journal. - 2011. – 10. – p. 139-145. 165. Aguilera, J.M. & Rademacher, B. Protein gels. In R. Yada (Ed.) "Proteins in Food Processing", Woodhead Publication, Cambridge, 2004. - p. 468-482. 166. Alqahtani, N. K. Consistency of UHT beverages enriched with insoluble fibre during storage / N. K. Alqahtani, J. Ashton, L. Katopo, E. Haquea, , O.A.H. Jones, S. Kasapis // Bioactive Carbohydrates and Dietary Fibre. – 2014. – 4. – p. 84–92. 167. Alting, A.C., Hamer, R.J., De Kruif, C.G. & Visschers, R.W. Formation of disulfide bonds in acid-induced gels of preheated whey protein isolate / A.C. 305 Alting, R.J. Hamer, C.G. De Kruif & R.W. Visschers // Journal of Agricultural and Food Chemistry. – 2000. – 48. – p. 5001–5007. 168. Andersen, I. L. Some biological functions of matrix components in benthic algae in relation to their chemistry and the composition of seawater / I. L. Andersen, O. Skipnes, P. C. Hemmer // ACS SympSer. - 1977. - Vol. 48. - P. 361-381. 169. Anderson, J. W., Baird, P., Davis , R.H., Ferreri, S., Knudtson, M., Koraym, A.,Waters, V. & Williams, C.L. Health benefits of dietary fiber / J. W. Anderson, P. Baird, R.H. Davis, S. Ferreri, M. Knudtson, A. Koraym, V. Waters & C.L. Williams // Nutrition Reviews. – 2009. – 67. – 4. – p. 188–205. 170. Andrews, A. T., Brooker, B. E. & Hobbs, D. G. Properties of aseptically packed ultra-heat-treated milk. Electron microscopic examination of changes occurring during storage / A. T. Andrews, B. E. Brooker & D. G. Hobbs // Journal of Dairy Research. – 1977. - 44(2). – p. 283–292. 171. Armisen, R. Agar / R. Armisen // Thickening and Gelling Agents for Food. London: Blackie Academic and Professional, 1999. - P. 1-21. 172. Auldist, M. J., Walsh, B. J. & Thomson, N. A. Seasonal and lactation influences on bovine milk composition in New Zealand / M. J. Auldist, B. J. Walsh & N. A. Thomson // Journal of Dairy Research. – 1998. – 65. – p. 401-411. 173. Babich, O.O. Screening and identification of pigmental yeast producing lphenylalanine ammonia-lyase and their physiological and biochemical characteristics / O.O. Babich // Foods and Raw Materials. 2014. № 2. С. 75-87. 174. Baird, J.K. Simple colorimetric method for the specific analysis of food-grade galactomannans / J. K. Baird // Food Hydrocolloids. - 1989. - V.3. - No 5. - P. 413-418. 175. Baker, C. W. Distribution of D-galactosyl groups in guar and locust bean gum / C. W. Baker, R. I. Whistler // Carbohydrate Research. - 1996. - V. 3. - P. 141151. 176. Balerin, C. Effect of formulation and processing factors on the properties of liquid food foams / C. Balerin, P. Aymard, F. Ducept, S. Vaslin & G. Cuvelier // Journal of Food Engineering. – 2007. – 78. – p. 802-809. 306 177. Balny, C. Review: What lies in the future of high-pressure bioscience? / C. Balny // Biochimica et Biophysica Acta. – 2006. – 1764. – p. 632-639. 178. Bannikova, A. Analysis on the effectiveness of co-solute on the network integrity of high methoxy pectin / O. Almrhag, P. George, L. Katopo, A. Bannikova, Chaudhary, D. & S. Kasapis // Food Chemistry. – 2012. – 135. – 3. – pp. 1455-1462. 179. Bannikova, A. Controlled release of thiamin in a glassy high-solid kappa carrageenan/glucose syrup matrix / N. Panyoyai, A. Bannikova, D.M. Small & S. Kasapis // Carbohydrate Polymers. – 2015. - 115. - p. 723-731 180. Bannikova, A. Diffusion kinetics of ascorbic acid in a glassy matrix of highmethoxy pectin with polydextrose / N. Panyoyai, A. Bannikova, D.M. Small & S. Kasapis // Accepted by Food Hydrocolloids, 2015. 181. Bannikova, A. Effect of high hydrostatic pressure on structural properties and bioactivity of immonoglobulins extracted from whey protein / P. George, N. Mantri, S. Kasapis, A. Bannikova, M. Palmer & B. Meurer // Food Hydrocolloids. – 2013. – 32. – p. 286-293. 182. Bannikova, A. Inactivation of bacterial proteases and foodborne pathogens in condenced globular proteins folowing application of high pressure / S. Savadkoohi, A. Bannikova, T. T. Hao Van & S. Kasapis // Food Hydrocolloids. – 2014. – 42. – 2, - p. 244-250. 183. Bannikova, A. Investigation on the phase behaviour of gelatine/agarose mixture in an environment of reduced solvent quality / O. Almrhag, P. George, A. Bannikova, L. Katopo, Chaudhary, D. & S. Kasapis // Food Chemistry. – 2013. – 136. – 2. – p. 835-842. 184. Bannikova, A. Morphology of condensed glycinin systems following application of high pressure / S. Savadkoohi, A. Bannikova, N. Mantri & S. Kasapis // Accepted by Food Hydrocolloids, 2015. 185. Bannikova, A. Networks of polysaccharides with hydrophilic and hydrophobic characteristics in the presence of co-solute / O. Almrhag, P. George, A. 307 Bannikova, L. Katopo & S. Kasapis // International Journal of Biological Macromolecules. – 2012. – 51. - 1–2. – pp. 138–145. 186. Bannikova, A. Physicochemical properties of flours and starches derived from traditional Indonesian tubers and roots / A. Aprianita, T. Vasiljevic, A. Bannikova & S. Kasapis // Journal of Food Science and Technology. – 2014. Volume 51. - Issue 12. – pp. 3669-3679. 187. Bannikova, A. Physicochemical properties of wheat-canna and wheat-konjac composite flours / A. Aprianita, T. Vasiljevic, A. Bannikova, S. Kasapis // Journal of Food Science and Technology. - 2014. - Volume 51. - Issue 9. – pp. 1784-1794. 188. Bannikova, A. Preservation of oleic acid entrapped in a condensed matrix of high-methoxy pectin with glucose syrup / V.D. Paramita, A. Bannikova & S. Kasapis // Accepted by Food Hydrocolloids, 2015. 189. Bannikova, A. Release mechanism of omega-3 fatty acid in κ- carrageenan/polydextrose undergoing glass transition / V.D. Paramita, A. Bannikova & S. Kasapis // Carbohydrate Polymers. 2015. - Volume 126. – pp. 141–149. 190. Bannikova, A. Structural behavior in condensed bovine serum albumin systems following application of high pressure / S. Savadkoohi, A. Bannikova, S. Kasapis & B. Adhikari // Food Chemistry. – 2014. – 150. – pp. 469-476. 191. Bannikova, A. Structural behaviour in condensed glycinin systems following application of high pressure / S. Savadkoohi, A. Bannikova & Kasapis, S. // In the International Conference on Halal Gums, December 5-7, 2012, Penang, Malaysia. – p. 86-91. 192. Bannikova, A. Structural properties of condensed ovalbumin systems following application of high pressure / S. Savadkoohi, A. Bannikova, N. Mantri & S. Kasapis // Accepted by Food Hydrocolloids, 2015. 193. Bannikova, A. V. & Ptichkina, N.M. Using polysaccharides of algae origin as regulating agents of disperse systems / A.V. Bannikova, N. M. Ptichkina // 308 Published by The 10-th International Hidrocolloids conference / June 20-24, 2010, Shanghai, China. - P. 146 – 147. 194. Bannikova, A. V. Ascorbic acid diffusion kinetics in the vicinity of the glass transition temperature of a high-solid matrix / N. Panyoyai, A. Bannikova, D.M. Small & S. Kasapis // In the 12th International Hydrocolloids Conference, May 5-9, 2014e, Taipei, Taiwan. - In press. 195. Bannikova, A. V. Controlled release of thiamin in a glassy -carrageenan/ glucose syrup matrix / N. Panyoyai, A. Bannikova, D. M. Small & S. Kasapis // In Australian Food Science Summer School, RMIT University, January 28-30, 2015. – In press. 196. Bannikova, A. V. Development the dairy dessert with functional properties / E.A. Plekhanova, A.V. Bannikova & N.V. Ptichkina // In the 17th Gums & Stabilisers for the Food Industry Conference, Glyndwr University, Wrexham, UK, June 25th -28th, 2013 - In press. 197. Bannikova, A. V. Diffusion kinetics of ascorbic acid in high-solid polysaccharide matrix undergoing glass transition phenomena / N. Panyoyai, A. Bannikova, D. M. Small & S. Kasapis // In the 47th Annual AIFST Convention, Melbourne, June 22-25, 2014. – In press. 198. Bannikova, A. V. Diffusion kinetics of ascorbic acid in high-solid polysaccharide matrix undergoing glass transition / N. Panyoyai, A. Bannikova, D. M. Small & S. Kasapis // In Australian Food Science Summer School, RMIT University, January 28-30, 2015. – In press 199. Bannikova, A. V. Effect of high hydrostatic pressure on rheological, thermal and mechanical properties of glycinin / S. Savadkoohi, A. Bannikova & S. Kasapis // In Australian Food Science Summer School, The University of Melbourne, Victoria, 1-3 February, 2012. - P. 18. 200. Bannikova, A. V. Molecular understanding of the effect of high pressure on the structural properties of condensed globular proteins / S. Savadkoohi, A. Bannikova & S. Kasapis // In the 12th International Hydrocolloids Conference, May 5-9, 2014g, Taipei, Taiwan. - In press. 309 201. Bannikova, A. V. Molecular understanding of the effect of high pressure on the structural properties of condensed globular proteins / S. Savadkoohi, A. Bannikova & S. Kasapis // In Australian Food Science Summer School, RMIT University, January 28-30, 2015. – In press 202. Bannikova, A. V. Preservation of essential fatty acids encapsulated in high-solid matrices with glassy consistency / V.D. Paramita, A. Bannikova & S. Kasapis // In the 12th International Hydrocolloids Conference, May 5-9, 2014, Taipei, Taiwan. - In press. 203. Bannikova, A. V. Preservation of essential fatty acids encapsulated in high-solid matrices with glassy consistency / V.D. Paramita, A. Bannikova & S. Kasapis // In the 47th Annual AIFST Convention, Melbourne, June 22-25, 2014. – In press. 204. Bannikova, A. V. Release mechanism of omega-3 fatty acid in carrageenan/polydextrose system undergoing glass transition / V.D. Paramita, A. Bannikova & S. Kasapis // In Australian Food Science Summer School, RMIT University, January 28-30, 2015. – In press 205. Bannikova, A. V. Structural behaviour in condensed glycinin systems following application of high pressure / S. Savadkoohi, A. Bannikova & S. Kasapis // In the International Conference on Halal Gums, December 5-7, 2012, Penang, Malaysia. – P. 85-91. 206. Bannikova, A. V. Structure-function relationships in polysaccharides and their mixtures used as stabilisers of whipped cream foams / A.V. Bannikova, N.M. Ptichkina & S. Kasapis // In “Tackling Tomorrow Today” – 44th Annual AIFST Convention, Sydney, July 10-13, 2011. - p. 45. 207. Bannikova, A. V. Structure-function relationships in polysaccharides and their mixtures used as stabilisers of whipped cream foams / A. Bannikova, N.M. Ptichkina & S. Kasapis // In the 11th International Hydrocolloids Conference, May 14-18, 2012f, Purdue University, USA. - In – press. 208. Bannikova, A. V. The application of microbial polysaccharides for improving functionality of liquid dough / L.A. Kudanovich, A.V. Bannikova & N. M. 310 Ptichkina // In the 17th Gums & Stabilisers for the Food Industry Conference, Glyndwr University, Wrexham, UK, June 25th -28th, 2013. - In press. 209. Bannikova, A. V. Unexpected structural behaviour and nutritional profile in condensed Bovine Serum Albumin systems following application of high pressure / A. Bannikova, M. Dissanayake, P. George & S. Kasapis // In Australian Food Science Summer School, CSIRO/FNS and The University of Melbourne, 1-3 February, 2012. – P. 20. 210. Bannikova, A. V. Unexpected structural behaviour, microbial kill and nutritional profile in condensed globular protein systems following application of high pressure / A. Bannikova, S. Savadkoohi, M. Dissanayake, P. George, S. Kasapis, B. Adhikari & M. Palmer // In the 11th International Hydrocolloids Conference, May 14-18, 2012, Purdue University, USA. - In – press. 211. Bannikova, A. V. Using of polysaccharides for specialized oxygen cocktails / V.N. Grosheva, N.V., Nepovinnykh, A.V. Bannikova & N.M. Ptichkina // In the 17th Gums & Stabilisers for the Food Industry Conference, Glyndwr University, Wrexham, UK, June 25th -28th, 2013. - In press. 212. Bannikova, A.V. Development the dairy dessert with functional properties / A.V. Bannikova, E.A. Plekhanova, N.M. Ptichkina // 17th Gums & Stabilisers for the Food Industry 17: The Changing Face of Food Manufacture: The Role of Hydrocolloids. – 2014. - pp. 377-382. 213. Bannikova, A.V. Effect of high hydrostatic pressure on structural properties and bioactivity of immonoglobulins extracted from whey protein / A.V. Bannikova, P. George, N. Mantri, S. Kasapis, M. Palmer & B. Meurer // Food Hydrocolloids. – 2013. – 32. – p. 286-293. 214. Bannikova, A.V. Phase behavior of gelatin/polydextrose mixtures at high levels of solids / A.V. Bannikova, O. Almrhag, P. George, L. Katopo, Chaudhary, D. & S. Kasapis // Food Chemistry. – 2012. – 134. – 4. – p. 1938–1946. 215. Bannikova, A.V. Structure-function relationships in polysaccharides and their mixtures used as stabilisers of whipped cream foams / A.V. Bannikova, N.M. 311 Ptichkina & S. Kasapis // In “Tackling Tomorrow Today” – 44th Annual AIFST Convention, Sydney, July 10-13, 2011 - pp. 45. 216. Bannikova, A.V. Use of polysaccharides for specialized oxygen cocktails / V.N. Grosheva, N.V. Nepovinnykh, N.M. Ptichkina // 17th Gums & Stabilisers for the Food Industry 17: The Changing Face of Food Manufacture: The Role of Hydrocolloids. – 2014. - 263-270. 217. Barbara, O.S. Dietary fibre / O.S. Barbara // Food technology. - 1989. - 43. №10 - P. 133-139. 218. Battle, I. Carob tree, Ceratonia siliqua L., International Olant Genetic Resources’ Institute / I. Battle, J. Nous // Via della Sette Chiese, Rome, Italy, 1997. - P. 142-152. 219. Bayoumi, H.M., Mohamed, A.G., Sheikh, M.M.E., Farrag, A.F. & Eissa, H.A. Effect of ultrafiltration permeates on the quality of chocolate milk / H.M. Bayoumi, A.G. Mohamed, M.M.E. Sheikh, A.F. Farrag & H.A. Eissa // Journal of American Science. - 2011. – 7. – p. 609- 615. 220. Boirie Y, Dangin M, Gachon P, Vasson MP, Maubois JL, Beaufre`re B. Slow and fast dietary proteins differently modulate postprandial protein accretion / Y. Boirie, M. Dangin, P. Gachon, M.P. Vasson, J.L. Maubois, B. Beaufre`re // Proceedings of the National Academy of Sciences. – 1997. – 94. – p. 14930– 14935. 221. Bottger, I. Pectin application – Some practical problems / I. Bottger // Gums and Stabilisers for the Food Industry 5. - IRL Press, Oxford, 1990. - P. 247-256. 222. Bourne, M. C. Food Texture and Viscosity: Concept and Measurement (2nd ed.) / M.C. Bourne - San Diego: Academic Press, 2012. – 356 p. 223. Brandit, L. Emulsifiers in baked goods. In “Food Emulsifiers and Their Applications”, Hasenhuettl, G. L. and Hartel, R. H. (ed.), Springer, 1996. – p. 64-76. 224. Bremner, H.A. Towards practical definitions of quality for food science / H.A. Bremner // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. – 2000. – № 40. – p. 83-90. 312 225. Bringe, N. A. & Kinsella, J. E. Forces involved in the enzymatic and the acidic coagulation of casein micelles. In “Developments in Food Protein”, B. J. F. Hudson (Eds.), London: Elsevier Applied Sciences, 1987. - pp.159–194. 226. Broersen, K. Do sulfhydryl groups affect aggregation and gelation properties of ovalbumin? / K. Broersen, A.M.M. Van Teeffelen, A. Vries, A.G. J. Voragen, R.J. Hamer, & H.H.J. de Jongh // Journal of Agricultural and Food Chemistry. – 2006. - 54(14). – pp. 5166-5174. 227. Bryant, C. M. & McClements, D. J. Molecular basis of protein functionality with special consideration of cold-set gels derived from heat-denatured whey / C.M. Bryant & D.J. McClements // Trends in Food Science & Technology. – 1998. - 9. – p. 143-151. 228. Bryant, C.M. & McClements, D.J. Influence of NaCl and CaCl 2 on cold-set gelation of heat-denatured whey protein / C.M. Bryant & D.J. McClements // Journal of Food Science. – 2000. – 65. – 5. – p. 801-804. 229. Burton, L.A. & Sumukadas, D. Amino acids and muscle loss with aging / L.A. Burton & D. Sumukadas // The Journal of Nutrition. – 2010. - 136. – p. 277280. 230. Burton, L.A. & Sumukadas, D. Optimal management of sarcopenia / L.A. Burton & D. Sumukadas // Clinical Interventions in Aging. – 2000. – 5. – p. 217–228. 231. Castro, A.J., Swanson, B.G., Barbosa-Canovas, G.V. & Zhang, Q.H. Pulsed electric field modification of milk alkaline phosphatase. In “Pulsed Electric Fields in Food Processing-fundamental aspects and applications. Food preservation technology”, G.V. Barbosa-Canovas, & Q.H. Zhang, (Ed.), (Technomic Publishing Co. Lancaster (PA), 2001, pp. 65-82. 232. Cayot, P., & Lorient, D. (1997). Structure-function relationships of whey proteins. In S. Damodaran, & A. Paraf (Eds.) “Food proteins and their applications”, New York, USA: Marcel Dekker, Inc., p.199-223. 313 233. Cheftel, J.C. Review: high-pressure, microbial inactivation and food preservation / J.C. Cheftel // Food Science and Technology International. – 1995. – 1. – p. 75-90. 234. Chen, C. C., Tu, Y. Y., & Chang, H. M. Thermal stability of bovine milk immunoglobulin G (IgG) and the effect of added thermal protectants on the stability / C. C. Chen, Y. Y. Tu, & H. M. Chang // Journal of Food Science. – 2000. – 65. – p. 188-193. 235. Chodankar, S. Effect of pH and protein concentration on rheological and structural behavior of temperature-induced bovine serum albumin gels / S. Chodankar, V.K. Aswal, P.A. Hassan & A.G. Wagh // Journal of Macromolecular Science. – 2010. – 49. – 4. – p. 658-668. 236. Claessens, M., Calame, W., Siemensma, A.D., van Baak, M.A., Saris, W.H. The effect of different protein hydrolysate/carbohydrate mixtures on postprandial glucagon and insulin responses in healthy subjects / M. Claessens, W. Calame, A.D. Siemensma, M.A. van Baak, W.H. Saris // European Journal of Clinical Nutrition, 2009. - 63(1). – pp. 48-56. 237. Clark, A.H., Kavanagh, G.M. & Ross-Murphy, S.B. Globular protein gelation— Theory and experiment / A.H. Clark, G.M. Kavanagh & S.B. Ross-Murphy // Food Hydrocolloids. – 2001. – 15. – p. 383–400. 238. Coïsson, J.D., Travaglia, F., Piana, G. Capasso, M. & Arlorio, M. Euterpeoleracea juice as a functional pigment for yogurt / J.D. Coïsson, F. Travaglia, G. Piana, M. Capasso & M. Arlorio // Food Research International. – 2005. - 38. – p. 893-897. 239. Considine, K.M. High-pressure processing-effects on microbial food safety and food quality / K.M.Considine, A.L. Kelly, G.F. Fitzgerald, C. Hill & R.D. Sleator // Federation of European Microbiological Societies Microbiology Letters. – 2008. – 281. – p. 1-9. 240. Crane, N. T. Evaluating food fortification options: general principles revisited with folic acid / N. T. Crane, D. B. Wilson, D. A. Cook, C. J. Lewis, E. A. 314 Yetley, & J. I. Rader // American Journal of Public Health. - 1995. – 85. - p. 660-666. 241. Cucheval, A. Interfacial interactions between pectin and k-casein / A. Cucheval, Y. Hemar, D. Otter // Published by The 15-th Gums and stabilizers for the food industry conference / June 22-25, 2009, Wrexham, UK. P. 116. 242. Dalgleish, D. G., Senaratne, V. & Francois, S. Interactions between lactalbumin and - lactoglobulin in the early stages of heat denaturation / D. G. Dalgleish, V. Senaratne & S. Francois // Journal of Agricultural and Food Chemistry. - 1997. – 45. – p. 3459-3464. 243. Damodaran, S., Parkin, K. L. & Fennema, O. R. (2008). Fennema’s Food Chemistry (4th ed.) / S. Damodaran, K. L. Parkin, & O. R. Fennema. - Boca Raton, FL: CRC Press. – 810 p. 244. Dangin, M. The digestion rate of protein is an independent regulating factor of postprandial protein retention / M. Dangin, Y. Boirie, C. Garcia-Rodenas, P. Gachon, J. Fauquant, P. Callier, O. Balle`vre, B. Beaufre`re // American Journal of Physiology - Endocrinology and Metabolism. – 2001. – 280. - pp. 340–348. 245. Datta, N. & Deeth, H. C. Age gelation of UHT Milk- a review / N. Datta & H. C. Deeth // Institution of Chemical Engineers Trans IChemE. – 2001. – 79. – pp. 197-210. 246. Daugaard, L. Whey protein texturizer – hot news for cold mayonnaise processes / L. Daugaard // Food Marketing & Technology. - 1994. - 8 (4). – p. 34 - 37. 247. de Wit, J.N. Nutritional and Functional Characteristics of whey proteins in food products / J.N. de Wit // Journal of Dairy Science. – 1998. - 81. – p. 597-608. 248. Dea, I. C. M. Association of like and unlike polysaccharides mechanism and specificity in galactomannans, interacting with and unlike bacterial polysaccharides, and related systems / I. C. M. Dea, E. R. Morris, D. A. Rees // Carbohydr. Res. - 1977. - V. 57. - P. 249-272. 249. Dea, I.C.M. Structure/function relationship of galactomannans in food-grade cellulosics / I.C.M. Dea // Gums and Stabilisers for the Food Industry 5. IRL Press, Oxford, 1990. - P.373-385. 315 250. Dickenson, E. & Walstra, P. Food colloids and polymers: stability and mechanical properties / E. Dickenson, P. Walstra // Food Colloids and Polymers. - Royal Sociaty of Chemistry, 1993. - V.8. - P. 23-35. 251. Dickenson, E. Hydrocolloids as emulsifiers and emulsions stabilizers / E. Dickenson // Food Hydrocolloids. - 2009. - V.17. - P.1473-1482. 252. Dickenson, E. Hydrocolloids in interfaces and the influence on the properties of dispersed systems / E. Dickenson // Food Hydrocolloids. - 2003. - V.17. - P.2539. 253. Dickenson, E. Interfacial structure and stability of food emulsions as effect by protein- polysaccharides interactions / E. Dickenson // Soft Matter. - 2008. Vol. 4. - P. 932-942. 254. Dickenson, E. Structure and composition of adsorbed protein layers and the relation to emulsion stability / E. Dickenson // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1992. - V. 88. - P. 2979-2983. 255. Dickinson, E. & Hong, Soon-Taek. Surface coverage of -Lactoglobulin at the oil-water interface: influence of protein heat treatment and various emulsifiers / E. Dickinson & Soon-Taek Hong // Journal of Agricultural and Food Chemistry. - 1994. – 42. - pp.1602-1606. 256. Domínguez, E., Perez, M. D. & Calvo, M. Effect of heat treatment on the antigen-binding activity of anti-peroxidase immunoglobulins in bovine colostrum / E. Domínguez, M. D. Perez & M. Calvo // Journal of Dairy Science. – 1997. – 80, - p. 3182-3187. 257. Dumay, E. M., Kalichevsky, M. T. & Cheftel, J. C. High-pressure unfolding and aggregation of -lactoglobulin and the baroprotective effects of sucrose / E. M. Dumay, M. T. Kalichevsky & J. C. Cheftel // Journal of Agricultural and Food Chemistry. - 1994. – 42. – pp. 1861–1868. 258. Earle, M., Earle, R. & Anderson, A. Food Product Development / M. Earle, R. Earle & A. Anderson. Cambridge: Woodhead Publishing Ltd., 2001. – 356 p. 316 259. Einhorn, U. Milk proteins and pectins – compartibility and conjugation / U. Einhorn, C. Guyot, B. Senge // Published by The 15-th Gums and stabilizers for the food industry conference / June 22-25, 2009, Wrexham, UK. - P. 115. 260. El-Shattory, Y. Perfomance characteristics of some synthetic emulsifiers / Y. El-Shattory, S. M. Aly, M. G. Megahed // Gums and stabilizers for the food industry 7. New York : IRL Press, 1994. - P. 69 – 76. 261. Evdokimov, I.A. Technology development for the food industry: a conceptual model / A.G. Khramtsov, I.A. Evdokimov, A.D. Lodygin, R.O. Budkevich // Foods and Raw Materials. - 2014. - Т. 2. - № 1. - С. 22-26. 262. Everett, D. W. & McLeod, R. E. Interactions of polysaccharide stabilisers with casein aggregatesin stirred skim-milk yoghurt // International Dairy Journal. – 2005. – 15. – p. 1175–1183. 263. Foegeding, E.A., Davis, J.P., Doucet, D., McGuffey, M. K. Advances in modifying and understanding whey protein functionality / E.A. Foegeding, J.P. Davis, D. Doucet, M. K. McGuffey // Trends in Food Science & Technology, 2002. - 13 (5). – pp. 151–159. 264. Food fortification. Technology and quality control / Report of FAO technical meeting. Rome, Italy, 20-23 November, 1995 // Food and Agricultural Organization. Rome, 1996. - 104 p. 265. Foster, T. J. Technofunctionality of hydrocolloids and their impact on food structure / T. J. Foster // Gums and stabilizers for the food industry 15. UK : OSCPublishing, 2010. - P. 103 – 112. 266. Fox, P. F. Milk: an overview. In “Milk proteins: From expression to food”, A. Thompson, M. Boland & H. Singh (eds.), USA: Academic press Elsevier Inc., 2009. - p. 1-44. 267. Fox, P. F. The milk protein system. In “Developments in Dairy Chemistry – 4. Functional Milk Proteins”, P. F. Fox, (Ed.), London, UK: Elsevier Science Publishers Ltd., 1989. - p. 1-53. 268. Fujita S. & Volpi, E. Amino acids and muscle loss with aging / S. Fujita & E. Volpi // The Journal of Nutrition. – 2006. – 136. – p. 277-280. 317 269. Fuller, G. W. New Food Product development: From Concept to Marketplace (2nd ed.). Boca Raton, Florida: CRC Press, 2005. – 345 p. 270. Ganter, J.L.M.S. Study of solution properties of galactomannan from mimosa scabrella / J.L.M.S. Ganter, J.B.S. Correa, E. Reicher // Carbohydrate Polymers – 1992. – V. 17. – P. 171 – 181. 271. Gaucher, I. Effects of storage temperature on physico-chemical characteristics of semi-skimmed UHT milk / I. Gaucher, D. Molle, V. Gagnaire, F. Gaucheron // Food hydrocolloids. – 2008. – 22. – p. 130-143. 272. Gerdes, S. Functional dairy products / Gerdes, S. John Libbey & Company Ltd., London, England, 2000. – 347 p. 273. Goldberg, I. Functinal Foods. Designer Foods, Pharmafoods, Nutraceuticals / Ed. I. Goldberg // An Aspen Publication. Gaithersburg, Maryland, 1999. - 571 p. 274. Gonzalves, M. P. Stidies on -Carrageenan/Locust Bean Gum Mixtures in the Presence of Sodium Chloride and Sodium Iodide / M. P. Gonzalves, C. Gomes, M. J. Langdon // Biopoly. - 1997. - V. 41. - P. 657-671. 275. Goswani, A. Emerging applications for guar and biopolimers in “green” specialty chemical products / А. Goswani, I. W. Cottrell // Phone-Poulec Inc. USA: Chemical Specialties, 1995. - P. 93. 276. Guzman-Gonzalez, M., Morais, F. & Amigo, L. Influence of skimmed milk concentrate replacement by dry dairy products in a low-fat set-type yoghurt model system. Use of caseinates, co-precipitate and blended dairy powders / M. Guzman-Gonzalez, F. Morais & L. Amigo // Journal of the Science of Food and Agriculture. – 2000. – 80. - 433-438. 277. Hansen, R.W. Determination of galactomannan (gum) in guar (Cyamopsis lelragonolobus) by high performance liquid chromatography / R.W. Hansen, S.W. Byrnes, A.D. Johnson // Journal of the Science of Food and Agriculture. 1992. - V. 59. - P. 419-425. 278. Harper, W.J. & Zadow, J.G. Heat induced changes in whey protein concentrates as related to bread manufacture / W.J. Harper & J.G. Zadow // New Zealand Journal of Dairy Science and Technology. - 1984. – 19. - p. 229-237. 318 279. Harris, P. Gelatin in Food Gels / P. Harris // Elsevier, London, 1990. - P. 233289. 280. Hassan, N.B.H., Abdalla, M.O.M. & Nour, A.A.A.M. Microbiological quality of heat –treated milk during storage / N.B.H. Hassan, M.O.M. Abdalla, & A.A.A.M. Nour // Pakistan journal of nutrition. – 2009. – 8. – 12. – pp. 18451848. 281. Hayakawa, I. Denaturation of bovine serum albumin (BSA) and ovalbumin by high pressure, heat and chemicals / I. Hayakawa, J. Kajihara, K. Morikawa, M. Oda & Y. Fujio // Journal of Food Science. – 1992. – 57. – p. 288–292. 282. Hayakawa, I., Linko, Y., & Linko, P. Mechanism of high pressure denaturation of proteins / I. Hayakawa, Y. Linko & P. Linko // LWT-Food Science and Technology. – 1996. – 29. – p. 756–762. 283. Helstad, K. Liquid droplet-like behaviour of whole casein aggregates adsorbed on graphite studied by nanoindentation with AFM / K. Helstad, M. Rayner, T.V. Vliet, M. Paulsson & P. Dejmek // Food Hydrocolloids. – 2007. – 21. – p. 726– 738. 284. Hoffman, J.R. & Falvo, M.J. Protein - which is best? / J.R. Hoffman & M.J. Falvo // Journal of Sports Science and Medicine. – 2004. – 3. – pp. 118-130. 285. Hoover, D. G. Biological effects of high hydrostatic pressure on food microorganisms / D. G. Hoover, C. Metrick, A. M. Papineau, D. F. Farkas & D. Knorr // Food Technology. – 1989. – 43. – p. 99- 107. 286. Hosseini-Nia, T., Ismail, A. A., & Kubow, S. Effect of high hydro-static pressure on the secondary structure of BSA and apo- and holo-alphalactaalbumin employing Fourier transform infared spectroscopy / T. HosseiniNia, A. A. Ismail & S. Kubow // Journal of Food Science. – 2002. – 67. – p. 1341–1347. 287. Hulmi, J. J., Lockwood, C. M., & Stout, J. R. Effect of protein/essential amino acids and resistance training on skeletal muscle hypertrophy: A case for whey protein / J. J. Hulmi, C. M. Lockwood Metabolism. – 2010. - 7(51). – pp. 1-11. & J. R. Stout // Nutrition and 319 288. Hutchinson, K. Encapsulation of soft gels for pharmaceutical advantage / K. Hutchinson // Proceedings of a Symposium, Royal Society of Chemistry, 1992. - P. 86-97. 289. Iserliyska, D., Chinnan, M.S. & Resurreccion, A.V.A. Physicochemical and sensory properties of a peanut drink / D. Iserliyska, M.S. Chinnan & A.V.A. Resurreccion // Agricultural Engineering International: CIGR Journal – 2012. – 14. – pp. 49-56. 290. Jafarpour, A., Sherkat, F., Leonard, B. & Gorczyca, E.M. Colour improvement of common carp (Cyprinus carpio) fillets by hydrogen peroxide for surimi production / A. Jafarpour, F. Sherkat, B. Leonard & E.M. Gorczyca // International Journal of Food Science and Technology. - 2008. – 43. – pp. 1602– 1609. 291. Jan, M.S. Milk ingredients as nutraceuticals / M.S. Jan // International Journal of Dairy Technology. – 2001. – 54. – p. 81–88. 292. Jiang, B. Application of the coupling model to the relaxation Dynamics of polysaccharide/co-solute systems / B. Jiang, S. Kasapis // Gums and stabilizers for the food industry 15. UK : OSCPublishing, 2010. - p. 84 – 92. 293. Joice, N. pH Influence on stability of foams with protein - polysaccharide complexes at their interfaces / N. Joice, S. C. S. Miquelim, R. Lannes, R. Mezzenda // Food Hydrocolloids. - 2010. - V. 24. - P. 398-405. 294. Kasapis, S. Gelatin vs. polysaccharide in mixture with sugar / S. Kasapis, I. M. Al-Marhoobi, M. Deszczynnsky, J. R. Mitchel // Biomacromolecules. - 2003. V. 4. - P. 1142-1149. 295. Katsanos, C. S. A high proportion of leucine is required for optimal stimulation of the rate of muscle protein synthesis by essential amino acids in the elderly / C. S. Katsanos, H. Kobayashi, M. Sheffield-Moore, A. Aarsland & R. R. Wolfe // American Journal of Physiology Endocrinology and Metabolism. – 2006. – 291. – p. 381-387. 320 296. Kawakami K. Dissocation of dimirized xanthan in aqueous solution / K. Kawakami, Y. Okabe, T. Norisoye // Carbohydr. Res. - 1993. - Vol. 14. - P. 189-203. 297. Kenny, S., Wehrle, K., Auty, M. & Arendt, E. K. Influence of sodium caseinate and whey protein on baking properties and rheology of frozen dough / S. Kenny, K. Wehrle, M. Auty & E. K. Arendt // Cereal Chemistry Journal. – 2001. – 78. – pp. 458-463. 298. Keogh, M.K. & O’Kennedy, B.T. Rheology of Stirred Yogurt as Affected byAdded Milk Fat, Protein and Hydrocolloids / M.K.Keogh & B.T. O’Kennedy, // Journal of Food Science. – 1998. - № 63 (1). – p. 108-112. 299. Ko, S. & Gunasekaran, S. In situ microstructure evaluation during gelation of lactoglobulin / S. Ko & S. Gunasekaran // Journal of Food Engineering. – 2009. – 90. - pp. 161-170. 300. Koffi, E., Shewfelt, R. & Wicker, L. Storage stability and sensory analysis of UHT-processed whey- banana beverages / E. Koffi, R. Shewfelt & L. Wicker // Journal of Food Quality. – 2005. – 28. - 386–401. 301. Koh, B., Jiang, B., Kasapis, S. & Woo Foo, C. Structure, sensory and nutritional aspects of soluble-fibre inclusion in processed food products / L. Koh, B. Jiang, S. Kasapis & C. Woo Foo // Food hydrocolloids. – 2011. - №25. – P. 159-164. 302. Kontogiorgos, V., Jiang, B. & Kasapis, S. Numerical computation of relaxation spectra from mechanical measurements in biopolymers / V. Kontogiorgos, B. Jiang & S. Kasapis // Food Research International. – 2009. – 42. – pp. 130-136. 303. Kontogiorgos, V., Ritzoulis, C., Biliaderis, C.G. & Kasapis, S. Effect of barley-glucan concentration on the microstructural and mechanical behaviour of sodium caseinate gels/ V. Kontogiorgos, C. Ritzoulis & S. Kasapis // Food Hydrocolloids. – 2006. – 20. - 749-756. 304. Lanier, T.C. Measurement of Surimi Composition and Functional Properties. In: Surimi Technology, edited by T.C. Lanier & C.M. Lee. New York: Marcel Dekker, INC, 1992. – pp. 123–163. 321 305. Larmond, E. Laboratory metnods for sensory evaluation of food / E. Larmond – Canadian Government Publishing Centre, - 1977. – 74 p. 306. Lawless, H.T. & Heyman, H. Sensory evaluation of food / H.T. Lawless & H. Heyman - Springer Science+Business Media, LLC. - 2010. - 475 c. 307. Ledenbach, L. H & Marshal, R. T. Microbiological spoilage of dairy products. Compendium of the Microbiological Spoilage of Foods and Beverages. In “Food Microbiology and Food Safety”, M. P. Doyle (ed.). GA, USA: Centre of Food Safety, University of Georgia, 2009. - p. 41-67. 308. Lee, J. & Kaletunc, G. Inactivation of Salmonella enteritidis strains by combination of high hydrostatic pressure and nisin / J. Lee & G. Kaletunc // International Journal of Food Microbiology. – 2010. – 140. – p. 49-56. 309. Leibman, D. Y., Tiktopulo, E. I. & Privalov, P. L. Conformational changes of serum albumin studied by scanning microcalorimetry / D. Y. Leibman, E. I. Tiktopulo & P. L. Privalov // Biofizika. – 1975. – 20. – p. 376–379. 310. Lewis, M. J. Advances in the heat treatment of milk. In “Modern Dairy Technology”, volume 1 “Advances in Milk Processing”, R. K. Robinson, (Ed). NY: Elsevier Applied Science Publishers, 1986. - p.1-50. 311. Li, S.-Q. Comparison of effects of high pressure processing and heat treatment on immunoactivity of bovine milk immunoglobulin G in enriched soymilk under equivalent microbial inactivation levels / S.-Q. Li, H. Q. Zhang, V. M. Balasubramaniam, Y.-Z. Lee, J. A. Bomser, S. J. Schwartz & C.P. Dunne // Journal of Agricultural and Food Chemistry. – 2006. – 54. – p. 739–746. 312. Li-Chan, E. Stability of bovine immunoglobulins to heat treatment and processing / E. Li-Chan, A. Kummer, J. N. Losso, D. D. Kitts & S. Nakai // Food Research International. – 1995. – 28. – p. 9-16. 313. Loenneke, J.P. & Pujol, T.J. Sarcopenia: an emphasis on occlusion training and dietary protein / J.P. Loenneke & T.J. Pujol // Hippokratia. - 2011. – 15. – p. 132– 137. 314. Loffi, M. J., Mannar, M. G. & Merx, R. J. Micronutrient Fortification of Foods. Current Practicles, Research and Opportunities / M. J. Loffi, M. G. Mannar, R. J 322 Merx // The Micronutrient Iniative; International Development Research Center; International Agrucultural Center. Ottawa, Canada, 1996. - 108 p. 315. Mackey, B. M. The effect of high hydrostatic pressure on Salmonella thompson and Listeria monocytogenes examined by electron microscopy / B. M. Mackey, K. Forestie`re, N. S. R. S. Isaacs & B. Brooker // Letters in Applied Microbiology. – 1994. – 19. – p. 429– 432. 316. Mackle, T. R. Nutritional influences on the composition of milk from cows of different protein phenotypes in New Zealand / T. R. Mackle, A. M. Bryant, S.F. Petch, J. P. Hill & M. J. Auldist // Journal of Dairy Science. – 1999. – 82. – p. 172-180. 317. Madureira, A. R. Bovine whey proteins – Overview on their main biological properties / A. R. Madureira, C. I. Pereira, A. M. P. Gomes, M. E. Pintado & F. X. Malcata // Food Research International. – 2007. – 40. – p. 1197-1112. 318. Mahon, D.I. & Brown, R.I. Composition, structure and integrity of casein micelles: A Review / D.I. Mahon & R.I. Brown // Journal of Dairy Science, 1984. - V. 67. - № 3. – p. 499-512. 319. Marchesseau, S. Casein interactions studied by the surface plasmon resonance technique / S. Marchesseau, J. C. Mani, P. Martineau, F. Roquet, L. Cuq & M. Pugnie`re // Journal of Dairy Science. – 2002. – 85. – p. 2711-2721. 320. Marshall, K. Therapeutic Applications of Whey / K. Marshall // Alternative Medicine Review. – 2004. - 9 (2). – p. 136-156. 321. Matsunashi, T. Food gels / T. Matsunashi // Elsever Applied Science. - 1990. P. 1-51. 322. McCleary, B. V. Enzyme hydrolysis, fine structure and gelling interaction of legumeseed D-galacto-D-mannan / B. V. McCleary // Carbohydrftr Research 1979. - V. 138. - P. 205-214. 323. McClements, D. J. Food Emulsions: Principles, Practice and Techniques. - CRC Press. Boca Raton, Florida, 1999. - 378 p. 323 324. Melton, L.D. Covalent structure of the extracellular polysaccharide from Xantomonas compestris: evidence from partial hydrolysis studies / L. D. Melton // Carbohydrate Research. - 1976. - V. 24. - P.245-254. 325. Michnik, A. Thermal stability of bovine serum albumin: DSC study / A. Michnik // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. – 2003. – 71. - 509– 519. 326. Mikkelsen, A. Density distribution of calcium-induced alginate gels a numerical study / A. Mikkelsen // Biopolymers. - 1995. - Vol. 36. - P. 17-41. 327. Milas, M. The viscosity dependence on concentration, molecular weight and shear rate of xanthan solution / M. Milas, M. Rinaudo, B. Tinland // Polymer Bulletin. – 1985. – V. 14. – P. 157 – 161. 328. Mitchel, J.R. The influence of water on mobility, structure and dispersibility of hydrocolloids / J. R. Mitchel // Gums and Stabilisers for the Food Industry 8. IRL Press, New York, 1996. - P.3-16. 329. Mitra, A. K. Hyperimmune cow colostrum reduces diarrhoea due to rotavirus: A doubleblind, controlled clinical trial / A. K. Mitra, D. Mahalanabis, H. Ashraf, L. Unicomb, R.Eeckels & S. Tzipori // Acta Paediatrics. – 1995. – 84. – p. 9961001. 330. Morris, E. R. Mixed Polymer Gels / E. R. Morris // Elsever Applied Science Series, 1990. P. 291-359. 331. Morris, E. R. Order-disorder transition for a bacterial polysaccharide in solution: a role for polysaccharide conformation in recognition between Xanthomonas pathogen and its plant host / E. R. Morris, D. A. Rees, G. Young // Mol. Biol. 1977. - Vol. 110. - P. 1-16. 332. Morris, E. R. Role of conformation in the synergistic interactions of xanthan / E. R. Morris, T. J Foster // Carbohydr. Polym. - 1994. - Vol. 23. - P. 133-135. 333. Morris, E.R. Cation – specific Aggregation of Carrageenan Helicer: Domain Model of Polymer Gel Structure / E. R. Morris // J. Mol. Biol. - 1980. - V. 138. - P. 349-362. 324 334. Morris, E.R. Rheological and organoleptic properties of food hydrocolloids / E. R. Morris // Food Hydrocolloids: Structures, Properties and Functions. - New York and London: Plenum Pres, 1993. - P.201-210. 335. Mulvihill, D. M. Caseins and caseinates: Manufacture / D.M. Mulvihill. - In P. F. Fox, (Ed) “Developments in Dairy Chemistry-4: Functional Milk Proteins”, London, UK: Elsevier Applied Science Publishers, 1989. - pp.97-130 336. National Research Council. Nutrient Requirements of Dairy Cattle, 7th rev. ed. Nat. Acad. Press, Washington, DC, 2001. 337. Nawar, M.A. The optimal ammonium sulphate concentration for high recovery of immunoglobulins prepared from buffaloes blood serum and colostrum / M.A. Nawar // Alexandria Journal of Agricultural Research. – 1999. – 44. – p. 151159. 338. Newton, J.P., Yemm, R., Abel, R.W., Menhinick, S. Changes in human jaw muscles with age and dental state / J.P. Newton, R. Yemm, R.W. Abel, S. Menhinick // Gerodontology. – 1993. – 10. – p. 16-22. 339. Norton, I. T. Hydrocolloids in real food systems / I. T. Norton, T. J. Foster // Gums and Stabilisers for the Food Industry 11, 2002. - P. 187-200. 340. O’Brien, B. Effect of frequency of milking on yield, composition and processing quality of milk / B. O’Brien, G. Ryan, W.J. Meaney, D. McDonagh & A. Kelly // Journal of Dairy Research. – 2002. – 69. – p. 367-374. 341. Oey, I. Does high pressure processing influence nutritional aspects of plant based food systems? / I. Oey, I. Van der Plancken, A. Van Loey & M. Hendrickx // Trends in Food Science & Technology. – 2008. – 19. – p. 300-308. 342. Onsoyen, E. Commercial applications of alginates / E. Onsoyen // Carbohydr. Eur. - 1996. - Vol. 14. - P. 26-31. 343. Ottawey. P.B. Food fortification and suplementation / P.B. Ottawey. Woolhead Publishong Ltd.. Cambridge, England, 2008. – 312 p. 344. Oviatt, H. W. Thermal treatment of semi-dilute xanthan solutions yields week gels with properties resembling hyaluronic asid / H. W. Oviatt, D. A. Brant // Int. j. of Biol. Macromol. - 1995. - V. 15. - P. 3 – 10. 325 345. -lactoglobulin and its similarity to plasma retinol-binding protein / M. Z. Papiz, L. Sawyer, E. E. Eliopoulos, A. C. T. North, J. B. C. Findlay, R. Sivaprasadarao & P. J. Kraulis // Nature. – 1986. – 324. – p. 383-385. 346. Paqueta, E. Effects of apple juice-based beverages enriched with dietary fibres and xanthan gum on the glycemic response and appetite sensations in healthy men / E. Paqueta, A. Be´dard, S. Lemieux, S. L. Turgeon // Bioactive Carbohydrates and Dietary Fibre. – 2014. – 4. – p. 39–47. 347. Patel, H. A. Pressure-induced unfolding and aggregation of the proteins in whey protein concentrate solutions / H. A. Patel, H. Singh, P. Havea, T. Considine & L. K. Creamer // Journal of Agricultural and Food Chemistry. – 2005. – 53. – p. 9590–9601. 348. Paul, G.L. The Rationale for Consuming Protein Blends in Sports Nutrition / G.L. Paul // Journal of the American college of Nutrition. - 2008. – 28. – p. 464– 472. 349. Pettit, D. J. Xanthan gum / D. J. Pettit // Food Hydrocolloids, 1982. P.127-149. 350. Phillips, G. O. Gums and Stabilisers for the Food Industry 10 / G. O. Phillips, P. A. Williams. - IRL Press, New York, 2000. - 452 p. 351. Phillips, G. O. Gums and Stabilisers for the Food Industry 6 / G. O. Phillips, D. J. Wedlock, P. A. Williams. - IRL Press, New York, 1992. - 334 p. 352. Phillips, G. O. Gums and Stabilisers for the Food Industry 7 / G. O. Phillips, D. J. Wedlock, P. A. Williams. - IRL Press, New York, 1994. - 412 p. 353. Phillips, G. O. The chemical identification of PNG – carrageenan / Phillips G. O. // Gums and stabilizers for the food industry 9. UK, 1996. - P. 403 – 421. 354. Phillips, S.M. Dietary protein for athletes: from requirements to metabolic advantage / S.M. Phillips // Applied Physiology, Nutritional, and Metabolism. – 2006. – 31. – 6. – p. 647-654. 355. Price, N. C. Conformational issues in the characterization of proteins / N. C. Price // Biotechnology and Applied Biochemistry. – 2000. – 31. – p. 29–40. 326 356. Ptichkina, N. M. Pectin extraction from pumkin with the aid of microbial enzymes / N. M. Ptichkina, O. A. Markina, G. N. Rumyantseva // Food Hydrocolloids. - 2008. - V.22. - P. 192-195. 357. Ptichkina, N. M. Pumpkin pectin: Gel formation at unusually low concentration / N. M. Ptichkina, A. G. Ishin, G. Doxastakis, S. Kasapis, E. Morris // Carbohydrate Polymers. – 2007. - V. 23. - P. 265-273. 358. Purwantia, N. New directions towards structure formation and stability of protein rich foods from globular proteins / N. Purwantia, A.J.V. Goota, R. Boom & J. Vereijkena // Trends in Food Science and Technology. – 2010. – 21. – p. 85-94. 359. Raikos, V. Effect of heat treatment on milk protein functionality at emulsion interfaces. A review / V. Raikos // Food Hydrocolloids. – 2010. – 24 – p. 259265. 360. Rees, D. A. Structure, conformation and mechanism in the formation of polysaccharide gels and networks / D. A. Rees // Adv. Carbohydr. Chem. Biochem. - 1969. - V. 24. - P. 267-332. 361. Rees, D.A. Polysaccharide Shapes. Outline studies in biology / D. A. Rees // J. Welley and Sons, 1977. - No 4. - P. 21-41. 362. Rees, D.A. Shapes and interactions of carbohydrate chains / D. A. Rees // in G.O.ASpinal (ed.) 1, Academic Press, New York, 1982. - P. 195-299. 363. Remeuf, F., Mohammed, S., Sodini, I. & Tissier, J. P. Preliminary observations on the effects of milk fortification and heating on microstructure and physical properties of stirred yogurt / F. Remeuf, S. Mohammed, I. Sodini, & J. P. Tissier // International Dairy Journal. – 2003. - 13. – p. 773-782. 364. Renard, D. Effects of pH and salt environment on the association of lactoglobulin revealed by intrinsic fluorescence studies / D. Renard, J. Lefebvre, M.C.A. Griffin & W.G. Griffin // International Journal of Biological Macromolecules. – 1998. – 22. – p. 41–49. 327 365. Richardson, P. H. Dilute solution properties of guar and locust bean gum in sucrose solution / P. H. Richardson // Food Hydrocolloids. - 1998. - V. 12. - P. 339-348. 366. Rinaudo, M. On the viscosity of sodium alginates in the presence of external salt / M. Rinaudo, D. Graebling // Polymer Bulletin. – 1986. – V. 15. – P. 209 – 227. 367. Ritz, M. Effects of high hydrostatic pressure on membrane proteins of Salmonella typhimurium / M. Ritz, M. Freulet, N. Orange & M. Federighi // International Journal of Food Microbiology. – 2000. – 55. – p. 115-119. 368. Robinson, G. Role of Double Helices in Carrageenan Gelation / G. Robinson // J. Chem. Soc. Commun. - 1980. - V. 4 . - P.152-153. 369. Rom, O., Kaisari, S., Aizenbud, D. & Reznick, A.Z. Lifestyle and SarcopeniaEtiology, Prevention, and Treatment / O. Rom, S. Kaisari, D. Aizenbud & A.Z. Reznick // Rambam Maimonides Medical Journal. – 2012. – 3. – p. 1-12. 370. Saint-eve, A., Juteau, A., Atlan, S., Martin, N. & Souchon, I. Complex viscosity induced by protein composition variation influences the aroma release of flavored stirred yogurt / A. Saint-eve, A. Juteau, S. Atlan, N. Martin, & I. Souchon // Journal of Agricultural and Food Chemistry. – 2006. – 54. – p. 39974004. 371. Schmidt, R.H., Packard, V.S., Morris, H.A. Effect of Processing on whey protein functionality / R.H. Schmidt, V.S. Packard, H.A. Morris // Journal of Dairy Science. - 1984. – 67. – p. 2723-2733. 372. Schmitt, C. Protein - polysaccharide complexes: from basics to food applications / C. Schmitt, E. Kolodziejczyk // Gums and stabilizers for the food industry 15. UK : OSCPublishing, 2010. - P. 211 – 223. 373. Scott, K., Jefferson, L.S. Signaling Pathways and Molecular Mechanisms through which Branched-Chain Amino Acids Mediate Translational Control of Protein Synthesis / K. Scott, L.S. Jefferson // The Journal of Nutrition. - 2006. 136 (1). – pp. 227-245. 328 374. Sherwin, C. Technical Bulletin: Use of whey and whey products in baked goods / C. Sherwin // American Institute of Baking, Manhattan, KS. - 1995. - 17(11). 375. Sims, T. J. Structural aspects of cooked meat / T. J. Sims, A. J. Bailey // The Chemistry of Muscle-based Foods. - 1992. - P. 106-127. 376. Slavin, J. L. Dietary fibre and society – not all fibre is alike / J. L. Slavin // Gums and stabilizers for the food industry 15. UK : OSCPublishing, 2010. - P. 333 – 340. 377. Smelt, J.P.P.M. Recent advances in the microbiology of high pressure processing / J.P.P.M. Smelt // Trends in Food Science & Technology. – 1998. – 9. – p. 152-158. 378. Smithers, G. W. Whey and whey proteins from ‘gutter-to-gold’ / G. W. Smithers // International Dairy Journal. - 2008. – 18. – p. 695-704. 379. Sworm, G. Influence of preparation method on the quality of xantan-locust bean gum mixed gels / G. Sworm, E. Kerdavid // Published by The 15-th Gums and stabilizers for the food industry conference / June 22-25, 2009, Wrexham, UK. P. 101. 380. Sworm, G. Xanthan gum / G. Sworm // Handbook of Hydrocolloids. Woodhead Publishing Ltd., Cambridge, 2000. - P. 103-116. 381. Tacket, C. O. Protection by milk immunoglobulin concentrate against oral challenge with enterotoxigenic Escherichia coli / C. O. Tacket, G. Losonsky, H. Link, Y. Hoang, P. Guesry & H. Hilpert // New England Journal of Medicine. – 1988. – 318. – p. 1240 - 1243. 382. Tamime, A.Y. & Robinson, R.K. Yoghurt, Science and Technology / A.Y. Tamime & R.K. Robinson. - Cambridge, UK: Woodhead Publishing Limited, 1999. - 536 p. 383. Tarnopolsky, M.A., Atkinson, S.A., MacDougall, J.D., Chesley, A., Phillips, S. & Schwarcz, H. P. Evaluation of protein requirements for trained strength athletes / M.A. Tarnopolsky, S.A. Atkinson, J.D. MacDougall, A. Chesley, S. Phillips & H. P. Schwarcz // Journal of Applied Physiology. – 1992. – 73. – p. 1986-1995. 329 384. Thomas, W. R. Carrageenan / W. R. Thomas // in Thickening and Geling Agents for Food. - 1997. - P. 45-59. 385. Thompson, J. L. Performance mapping of commercial chocolate milk / J. L. Thompson, M.A. Drake, K. Lopetcharat & M.D. Yates // Journal of Food Science. - 2008. – 69. – p. 406 - 413. 386. Tobitani, A. & Ross-Murphy, S.B. Heat-induced gelation of globular proteins. 2. Effect of environmental factors on single-component and mixed-protein gels / A. Tobitani & S.B. Ross-Murphy // Macromolecules. -1997. – 30. – p. 48554862. 387. Tolstoguzov, V. B. Functional properties of food proteins and role of proteinpolysaccharide interaction / V. B. Tolstoguzov // Food Hydrocolloids. - 1991. V. 4. - P. 429-468. 388. Tolstoguzov, V. B. Some physicochemical approaches to the problem of protein texturization / V. B. Tolstoguzov, A. Y. Grinberg, A. N. Gurov // Food Chem. 1985. - V. 33. - P. 151-159. 389. Tolstoguzov, V. B. Thermodynamic aspects of dough formation and functionality / V. B. Tolstoguzov // Food Hydrocolloids. - 1997. - V. 11. - № 1. P. 181 – 193. 390. Trowell, H.C., Burkitt, D.P. The development of the concept of dietary fibre / H.C. Trowell, D.P. Burkitt // Molecular Aspects of Medicine. – 1987. - 9 (1). p. 7-15 391. Truds, J. E. Carrageenan: control of gelling and melting temperature / J. E. Truds // Published by The 15-th Gums and stabilizers for the food industry conference / June 22-25, 2009, Wrexham, UK. - P. 105. 392. Tuinier, R. & de Kruif, C. G. Stability of casein micelles in milk / R. Tuinier & C. G. de Kruif // Journal of Chemical Physics. – 2002. - 117 (3). – p. 1290-1295. 393. Usov, A.I. Sulfated polysaccharides of red seaweeds / A. I. Usov // Food Hydrocolloids. - 1992.- V. 6. - № 1. - P. 9 – 23. 394. Valeriol, A., Antona, G. & Nisoli, E. Branched-chain amino acids, mitochondrial biogenesis, and health span: an evolutionary perspective / A. 330 Valeriol, G. Antona & E. Nisoli // Open access impact journal on Aging. – 2011. - 3(5). - 464-478. 395. Voragen, A.G.J. Pectins / A. G. J. Voragen, W. Pilkin, J. – F. Thibault, M.A.V. Axelos, C.M.G.C. Renard // in A.M. Stephen (ed.) Food Polysaccharides and Their Applications. – New York : Marcel Dekker, Inc., 1995. - P. 287-339. 396. Vries, J.A. Distribution of Methoxyl Groups in Pectins / J. A. Vries // Carbohydr. Polym. - 1986. - V. 6. - P. 165-176. 397. Walstra, P. Physical Chemistry of Foods. - CRC Press, U.S.A., 2002. – 832 pages. 398. Westerlund, E. Investigation of the distribution of methyl ester groups in pectin by high-field C NMR / E. Westerlund // Carbohydr. Polym. - 1991. - V. 14. - P. 179 – 187. 399. Williams, P. A. Interactions in Mixed Polysaccharide Systems / P. A. Williams, G. O. Phillips // Food Biopolysaccharides and Their Applications. New York : Marcel Dekker, Inc., 1995. - P. 463-500. 400. Williams, P. A. Protein - polysaccharide complexes / P. A. Williams // Published by The 10-th International Hydrocolloids conference / June 20-24, 2010, Shanghai, China. - P. 96. 401. Wit, J.N. Nutritional and Functional Characteristics of Whey Proteins in Food Products / J.N. Wit // Journal of Dairy Science, 1999. – 81. – pp. 597-608. 402. Yamasaki, M., Yano, H. & Aoki, K. Differential scanning calorimetric studies on bovine serum albumin: II. Effects of neutral salts and urea / M. Yamasaki, H. Yano & K. Aoki // International Journal of Biological Macromolecules. – 1991. – 13. – p. 322-328. 403. Yang, B. Inactivation of foodborne pathogens in raw milk using high hydrostatic pressure / B. Yang, Y. Shi, X. Xia, M. Xi, X. Wang, B. Ji & J. Meng // Food Control. – 2012. – 28. – p. 273-278. 331 ПРИЛОЖЕНИЯ 332 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 333 334 335 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 336 337 338 ПРИЛОЖЕНИЕ 3 339 340 341 ПРИЛОЖЕНИЕ 4 342 343 344 ПРИЛОЖЕНИЕ 5 345 346 347 ПРИЛОЖЕНИЕ 6 348 349 ПРИЛОЖЕНИЕ 7 350 351 ПРИЛОЖЕНИЕ 8 352 353 ПРИЛОЖЕНИЕ 9 354 355 ПРИЛОЖЕНИЕ 10 356 ПРИЛОЖЕНИЕ 11 357 ПРИЛОЖЕНИЕ 12 358 359 ПРИЛОЖЕНИЕ 13 360 361 ПРИЛОЖЕНИЕ 14 362 363 ПРИЛОЖЕНИЕ 15 364 365 ПРИЛОЖЕНИЕ 16 366 367 ПРИЛОЖЕНИЕ 17 368 369 ПРИЛОЖЕНИЕ 18 370 ПРИЛОЖЕНИЕ 19 371 ПРИЛОЖЕНИЕ 20 372 ПРИЛОЖЕНИЕ 21 373 ПРИЛОЖЕНИЕ 22 ПРИЛОЖЕНИЕ 23 374 ПРИЛОЖЕНИЕ 24 375 376 ПРИЛОЖЕНИЕ 25 377 ПРИЛОЖЕНИЕ 26 378 ПРИЛОЖЕНИЕ 27 379 ПРИЛОЖЕНИЕ 28 380 ПРИЛОЖЕНИЕ 29 381 ПРИЛОЖЕНИЕ 30
