Разработка и товароведная оценка напитка молочного обогащенного бад эраконд
На правах рукописи
ПОНОМАРЕВ ЕВГЕНИЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ РАЗРАБОТКА И ТОВАРОВЕДНАЯ ОЦЕНКА НАПИТКА МОЛОЧНОГО ОБОГАЩЕННОГО БАД «ЭРАКОНД» Специальность 05.18.15 – Товароведение пищевых продуктов и технология продуктов общественного питания
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Москва – 2009
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления» филиал в г. Мелеузе
Научный консультант: доктор биологических наук, профессор Мамцев Александр Николаевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Кутина Ольга Иосифовна кандидат технических наук, доцент Колобов Станислав Викторович
Ведущая организация: Уфимский институт (филиал) ГОУ ВПО «Российский государственный торгово-экономический университет»
Защита диссертации состоится «28» декабря 2009 г. в «1100» часов на заседании Совета Д 212.122.02 по защите докторских и кандидатских диссертаций при ГОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления» (адрес: 109803, г.
Москва, ул. Талалихина, 31, ауд. 36).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «МГУТУ»
Автореферат размещен на сайте ГОУ ВПО «МГУТУ» www.mgutm.ru Автореферат разослан «28» ноября 2009 г.
Ученый секретарь Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций доктор технических наук, профессор Р.К. Еркинбаева
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. В настоящее время организм человека ежедневно подвергается воздействию целого комплекса внешних раздражителей, источниками которых служат: техногенное загрязнение среды, нарастающий радиационный фон, хронические психоэмоциональные перегрузки, которые ведут к патофизиологическим сдвигам в функциональном состоянии системы окислительного гомеостаза и, как результат, активации реакций свободнорадикального перекисного окисления липидов в органах и системах. Избыточное образование активных форм кислорода, ( R ), именуемых свободными радикалами способствует преждевременному старению, ведет к росту заболеваемости. Для защиты организма от негативного действия свободных радикалов применяются антиоксиданты, среди которых особый интерес представляют антиоксиданты природного происхождения.
С целью профилактики развития свободнорадикальной патологии необходимы исследования, направленные на производство функциональных продуктов с добавлением нетрадиционных источников пищевого сырья, содержащих природные антиоксиданты. В теорию и практику разных аспектов обогащения пищевого сырья внесли вклад работы многих ученых (Гаврилова Г.Б., Тутельян А.В., Тихомирова Н.А., Шендеров Б.А., Позняковский В.М., Цыганова Т.Б., Тырсин Ю.А., Евдокимов И.А., Хавинсон В.Х., Коновалова Г.Г., Владимиров Ю.А., Байматов В.Н., Журавлев А.И., Cutler R.G., Harman D. и др.). Однако разработка продуктов питания на основе максимального и направленного исследования ресурсов остается актуальной. В технологиях производства продуктов функционального назначения широко используют биологически активные добавки на основе лекарственных растений в целях стимуляции неспецифической резистентности организма, профилактики аллергических и сердечного-сосудистых заболеваний, явлений липидпероксидации, а также нормализации деятельности желудочно-кишечного тракта. В связи с этим несомненный интерес представляет использование биологически активной добавки «Эраконд» в технологиях производства молочных продуктов функционального назначения.
Целью работы являлось совершенствование потребительских свойств молочных напитков путем внедрения в рецептуру функциональной биологически активной добавки «Эраконд» и комплексная товароведная оценка нового продукта.
В рамках поставленной цели решались следующие задачи:
- обобщить имеющиеся научные и практические достижения в области обогащения пищевых продуктов, в частности молока и молочных продуктов, пищевыми биологически активными добавками на основе информационно патентного поиска и разработать схему экспериментальных исследований;
- провести маркетинговые исследования по изучению потребительских предпочтений жителей г. Мелеуз Республики Башкортостан, а также изучить их отношение к напиткам молочным функционального назначения;
- дать оценку антиоксидантной активности биологически активной добавки «Эраконд» в модельных тест-системах;
- разработать способ, позволяющий оценивать качественные характеристики и антиоксидантные свойства молока и молочных напитков методом хемилюминесцентного анализа;
- провести комплексную товароведную оценку напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд»;
- провести доклинические испытания напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд» на лабораторных животных с целью изучения его биологической ценности и безопасности;
- обосновать способы и разработать условия применения БАД «Эраконд» в производстве молочных напитков;
- оценить экономическую эффективность производства напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд»;
- разработать проект технической документации на напиток молочный обогащенный БАД «Эраконд».
Научная новизна. Изучен рынок потребления молочных продуктов и напитков функционального назначения в г. Мелеуз Республики Башкортостан, выявлены потребительские предпочтения, определена степень информированности населения к продуктам функционального назначения.
Изучено влияние БАД «Эраконд» на потребительские свойства молока и молочных продуктов, проведены исследования по определению условий стабильности антиоксидантной активности БАД «Эраконд» при производстве молочных напитков.
Впервые исследованы антиоксидантные свойства БАД «Эраконд» в модельной тест-системе. Установлено, что БАД «Эраконд» проявляет антиокислительные свойства в концентрации 0,01 мг/мл, что в 10 раз меньше среднесуточной физиологической нормы потребления.
Методом хемилюминесцентного анализа выявлена взаимосвязь показателя хемилюминесценции светосуммы и показателями сортности молока.
Проведена комплексная товароведная оценка нового молочного напитка:
исследованы органолептические, физико-химические свойства, изучена биологическая ценность и безопасность.
Обоснована и рекомендована новая технологическая схема производства напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд», включающая обработку продукта в вихревом тепломассообменном аппарате.
Практическая значимость. Разработан способ экспресс-оценки качества молока методом хемилюминесцентного анализа, позволяющий определять сортность при его приемке на молокоперерабатывающих предприятиях. Получено положительное решение по заявке на изобретение № 2008109138 «Способ экспресс оценки качества и биологической ценности молока» от 27.08.2009;
бюл. № 24.
Разработана технология производства напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд» и предложена конструкция аппарата, обеспечивающая смешение ингредиентов в объеме молока. Конструкция вихревого тепломассообменного аппарата защищена патентом РФ на полезную модель № 74819 от 20.07.2008;
бюл.
№ 20.
Разработан проект нормативной документации на напиток молочный обогащенный БАД «Эраконд».
Проведена апробация промышленного выпуска напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд» на ЗАО «Мелеузовский молочноконсервный комбинат».
Материалы диссертации используются на ЗАО «Мелеузовский молочноконсервный комбинат», а также внедрены в учебный процесс по специальности 080401 «Товароведение и экспертиза товаров» на кафедре «Технологии пищевых производств» в филиале «МГУТУ» г. Мелеуз при проведении лекций, лабораторных и практических занятий по курсам «Товароведение продовольственных товаров», «Товароведение и экспертиза товаров».
Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на Российской научно-практической конференции «Интеграция вузовской науки и производства как важнейшее условие повышения качества подготовки специалистов» (Мелеуз, 2004);
Всероссийской научной конференции «Инновации в интеграционных процессах образования, науки, производства» (Уфа, 2007);
XIII Международной научно-практической конференции «Стратегия развития пищевой промышленности» (Москва, 2007);
Международной научной конференции «Инновации в интеграционных процессах образования, науки, производства» (Мелеуз, 2008);
Международной конференции по патофизиологии животных, посвященной 200-летию ветеринарного образования в России и 200-летию СПбГАВМ (Санкт-Петербург, 2008);
Международной научно-практической конференции «Достижения супрамолекулярной химии и биохимии в ветеринарии и животноводстве» (Москва, 2008);
Международной научно-практической конференции «Инновационная роль науки в подготовке современных технических кадров» (Караганда, 2008);
Международной научной конференции «Инновации в интеграционных процессах образования, науки, производства» (Мелеуз, 2009);
Научной конференции с международным участием «Food science, engineering and technologies 2009» (Болгария, Пловдив, 2009).
Публикации. Основные положения работы опубликованы в 14 научных статьях, из них 2 в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК (журнал «Достижения науки и техники АПК», № 12, 2007;
«Вестник Башкирского университета», № 1, 2009);
1 патент РФ на полезную модель и положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 131 странице машинописного текста. Состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, обсуждения полученных результатов, выводов и приложений. Работа иллюстрирована рисунками, 28 таблицами. Список литературы включает 204 источника ( отечественных и 33 зарубежных авторов).
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы и определены основные направления исследований.
Глава 1. Обзор литературы Осуществлен аналитический обзор данных литературы, касающихся проблем питания населения России. Обобщены современные сведения о пищевой, биологической ценности молочных продуктов, а также их физико-химических, органолептических и технологических свойствах. Проведен анализ литературных данных по биохимическим и физико-химическим показателям в процессе хранения молочных продуктов. Изучен вопрос о применении биологически активной добавки «Эраконд» в производстве некоторых пищевых продуктов (кефир, хлеб, вафли, пиво) и её влиянии на вкусовые и потребительские свойства. Проведен анализ существующих технологий производства молочных продуктов функционального назначения. Изучено влияние различных биологически активных веществ на системы антиперекисной и антирадикальной защиты организма человека. В результате сформулированы цель и задачи исследований.
Глава 2. Объекты, материалы и методы исследований Исследования проводились в филиале «Московского государственного университета технологий и управления» в г. Мелеуз на базе научно исследовательской лаборатории «Пищевые технологии», аккредитованной в системе аккредитации аналитических лабораторий по ГОСТ Р ISO/МЭК 17025- (международного стандарта ISO/МЭК 17025:2005) и производственной лаборатории ЗАО «Мелеузовский молочноконсервный комбинат». Производственные испытания проводили в цехе цельномолочной продукции ЗАО «ММКК».
Для достижения поставленных целей и задач нами разработана схема экспериментальных исследований, представленная на рисунке 1.
Изучение состояния вопроса Анализ литературных данных по производству продуктов функционального назначения, в том Патентный поиск числе с применением БАД «Эраконд» Маркетинговые исследования потребительского рынка Выявление потребительских предпочтений и Исследования потребительских предпочтений определение степени информированности о молочных продуктов функционального назначения функциональных продуктах Исследование антиоксидантной активности БАД «Эраконд» Исследование процессов перекисного окисления Исследование процессов генерирования активных липидов форм кислорода Разработка способа экспресс-оценки качества молока методом хемилюминесцентного анализа Определение антиоксидантной активности методом Исследование физико-химических показателей хемилюминесцентного анализа качества Комплексная товароведная оценка напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд» Органолептическая Исследование Исследование оценка физико-химических антиоксидантной Оценка безопасности показателей активности Разработка технологии производства напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд» Оценка биологического действия напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд» по результатам доклинических испытаний на лабораторных животных Исследование ферментов антиоксидантной системы (каталаза, глутатионпероксидаза, супероксиддисмутаза) Оценка экономической эффективности технологии производства напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд» Разработка нормативно-технической документации Рисунок 1 - Схема эксперимента В соответствии с целью и задачами работы объектами исследований служили:
биологически активная добавка «Эраконд», молоко коровье сырье, напиток молочный обогащенный БАД «Эраконд».
Биологически активная добавка «Эраконд» вырабатывается по ТУ 9197-001 73774057-05 путем экстракции дистиллированной водой под давлением сухой стеблированной массы люцерны с последующим упариванием и сушкой. При этом экстрагент содержит смесь солей микроэлементов (Sn, Co, Cr, V, Zn, Mn, Mo).
Выпускают в форме порошка и 40%-го водного раствора.
Молоко сырье исследовали на анализаторе качества молока «MilkoScan Minor 6» в соответствии с методикой измерения.
Для оценки антиоксидантных свойств «Эраконда» использовали модельные тест-системы, в которых имитировалось образование активных форм кислорода и реакции перекисного окисления липидов. Регистрацию хемилюминесценции проводили на хемилюминомере ХЛ-003. В качестве первой модельной тест-системе использовали 20 мл фосфатного буфера с добавлением цитрата натрия и люминола (Фархутдинов Р.Р.). Во второй модельной тест-системе изучали антиоксидантную активность «Эраконда» по его способности ингибировать процессы свободнорадикального перекисного окисления липидов в среде, содержащей липопротеиновые комплексы. В качестве модельной системы использовали суспензию липопротеидов желтка куриных яиц (Клебанов Г.И. и др.).
Молоко и молочные напитки для анализов отбирали по ГОСТ 26809-86.
Измерение активной кислотности проводили в соответствии с ГОСТ 26781-85.
Массовую долю жира определяли по общепринятой методике с использованием соответствующих реактивов и приборов по ГОСТ 5867-90. Оценку органолептических показателей молока проводили в соответствии с ГОСТ 28283-89.
Плотность оценивали согласно ГОСТ 28283-89. Температуру измеряли по ГОСТ 26754. Определение массовой доли белка проводили методом Къельдаля - ГОСТ 23327-98.
Микробиологические показатели оценивали следующими методами:
определение количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов, КОЕ - по ГОСТ Р 51446-99;
определение бактерий группы кишечных палочек (колиформенных бактерий) по ГОСТ Р 50474-93;
определение Staphylococcus aureus по ГОСТ 10444-94;
определение патогенных микроорганизмов по ГОСТ 50480-93.
Оценку безопасности напитка проводили по следующим показателям:
определение токсичных элементов (свинец и кадмий) проводили на вольтамперометрическом анализаторе с приставкой «ЕМ-04» в соответствии с методикой определения;
определение ртути по МО 5178-90;
определение мышьяка по ГОСТ 26930-86;
определение афлатоксина М1 по ГОСТ 30711-01;
определение остаточных количеств пестицидов по ГОСТ 23452-79;
определение антибиотиков (левомицетин и тетрациклин) с помощью тест-систем для иммуноферментного анализа «RIDASCREEN Chloramphenicol» и «RIDASCREEN Tetracyclin» в стандартной комплектации.
Доклинические исследования, проводимые для подтверждения антиоксидантных эффектов БАД «Эраконд», проводили на лабораторных крысах в условиях вивария. Эксперимент проведен на 72-х белых беспородных крысах самцах с исходной массой 150-180 г. Исследовали активность ферментов антиоксидантной системы: уровень активности каталазы оценивали по методу М.А.
Королюк и соавт.;
активность супероксиддисмутазы (СОД) оценивали с помощью реактивов набора «RANSOD Randox» фирмы Labor. Ltd;
активность глутатионпероксидазы (ГПО) определяли с помощью набора «RANDOX Glutathione Peroxidase».
Маркетинговые исследования в области молочных продуктов и напитков функционального назначения, степени информированности в вопросах обогащения молочных продуктов функциональными ингредиентами среди жителей г. Мелеуз проводили социологическим методом с использованием стандартизированного интервью.
Результаты экспериментов подвергали вариационно-статистической обработке с использованием описательной статистики Microsoft Excel. По всем количественным данным рассчитывали параметрические критерии достоверности оценок, а также применяли закон t-распределения Стьюдента, а в таблице определяли критические точки (tst) для различных уровней значимости и чисел степеней свободы k (Лакин Г.Ф.).
Глава 3. Маркетинговые исследования потребительского спроса Нами были проведены маркетинговые исследования в виде социологического опроса с интервью по выявлению наиболее популярных молочных продуктов и напитков функционального назначения с целью их производства. Из рисунка 2 видно, что большую часть покупателей составляют женщины - 60,5 %, причем в возрасте от до 30 лет. По результатам распределения респондентов в зависимости от рода занятий выявлено, что молочные продукты и напитки пользуются большим спросом среди служащих и рабочих, на их долю приходится 75 % рынка.
Мужчины Женщины % 29, 24, 19, 10, 10, 10 3,3 1, 1, От 18 до 30 От 31 до 40 От 41 до 50 Свыше Возраст, лет Рисунок 2 - Половозрастная характеристика опрошенных респондентов Выявлено, что опрошенные респонденты отдают предпочтения 4 основным видам молочных продуктов, в %: молоко питьевое (пастеризованное, стерилизованное, топленое, молочные напитки) - 53,7;
кисломолочные продукты (ряженка, кефир, бифидокефир, биоряженка) - 25,8;
консервированные молочные продукты (молоко сгущенное, сливки концентрированные) - 14,3;
сухие молочные продукты (сухое цельное молоко, сухое обезжиренное молоко) - 4,3. Результаты опроса показали, что население недостаточно информировано об обогащенных молочных продуктах и в целом слабо представляет себе, что это такое, но при этом большинство респондентов - 76,1 % считают необходимым употребление таких продуктов.
Таким образом, социологический опрос показывает, что потребительские предпочтения жителей г. Мелеуз и их отношение к функциональным молочным напиткам положительные и большая часть опрошенных согласна включить их в свой ежедневный рацион.
Глава 4. Оценка антиоксидантной активности БАД «Эраконд» Нами был выбран метод хемилюминесцентного анализа, так как измерение хемилюминесценции позволяет в естественных условиях следить за изменением скорости и интенсивности свободнорадикального окисления липидов в минимальном объеме различного материала, выявлять даже нестабильные радикалы, которые другими способами не регистрируются. Проведение исследований, основанных на изучении процессов сверхслабого свечения продукта, не нуждается в особых лабораторных условиях, специальной подготовке проб к анализу.
БАД «Эраконд» вводили в модельные тест-системы в среднефизиологической дозе (0,1 мл), а также в количестве 1,0 мл и 0,01 мл – соответственно дозы в 10 раз большая и в 10 раз меньшая. Концентрацию вещества в пробе рассчитывали соответственно средней физиологической дозе, создаваемой в организме человека при употреблении данной БАД: «Эраконд» создает в крови концентрацию равную 0,1 мг/мл (500 мг : 5000 мл = 0,1 мг/мл) при употреблении рекомендуемой профилактической дозы в сутки 0,5 г.
На рисунке 3 приведены кривые хемилюминесценции в первой модельной тест-системе, где генерировались активные формы кислорода при добавлении БАД «Эраконд».
1 Рисунок 3 - Запись хемилюминесценции в первой модельной системе:
1 - контроль;
2-4 - добавление водного раствора БАД «Эраконд» в концентрациях 0,01 мг/мл (2), 0,1 мг/мл (3), 1 мг/мл (4) Как видно из рисунка 3, водный раствор БАД «Эраконд» в концентрации 0, мг на 1 мл дистиллированной воды вызывает понижение светосуммы хемилюминесценции на 21,9 % по сравнению с контролем – с 43,70 ± 1,27 у.е. в контроле до 34,13 ± 1,11 у.е. (р 0,001) в опыте. Полученные данные свидетельствуют о том, что биологически активная добавка проявляет антиоксидантные свойства. В более высоких концентрациях 0,1 мг/мл и 1,0 мг/мл БАД «Эраконд» также проявлял антиоксидантные свойства. При этом среднеарифметическое значение показателя светосуммы в опыте (при концентрации БАД «Эраконд» 0,1 мг/мл) составило 33,47 ± 1,62 у.е. (р 0,001), тогда как в контроле - 43,70 ± 1,27 у.е. – снижение интенсивности свечения на 23,4 %. Более высокая концентрация биологически активной добавки в среде инкубации (1, мг/мл) вызывала уменьшение светосуммы хемилюминесценции на 33,05 % по отношению к контролю – в контроле - 43,70 ± 1,27 у.е., а в опыте – 29,26 ± 2,21 у.е.
(р 0,001).
При изучении антиоксидантной активности БАД «Эраконд» во второй модельной тест-системе оценивали ее способность ингибировать процессы свободнорадикального перекисного окисления липидов в среде, содержащей липопротеиновые комплексы. Для этого биологически активную добавку добавляли к желточным липопротеидам. Установлено, что БАД «Эраконд» снижает светосумму и максимальную светимость хемилюминесценции желточных липопротеидов и, следовательно, проявляет антиокислительные свойства, при этом доза в 10 раз меньше среднефизиологической нормы снижала светосумму хемилюминесценции на 7,3 %;
среднефизиологическая – на 18,9 %;
концентрация в 1 мг/мл - на 29,9 % по отношению к контролю.
Глава 5. Разработка способа экспресс-оценки качественных характеристик молока и напитков молочных Для разработки способа, позволяющего оценить качество и биологическую ценность, использовали хемилюминесцентный метод анализа. Для регистрации хемилюминесценции использовали хемилюминомер «ХЛ-003», который настраивали по следующим параметрам: «Термостат - включен», «Мешалка быстро», «Время измерения – 5 минут». При этом объем молока составлял 10 мл, температура молока – 25 0С, рН молока – от 6,65 до 6,75. В качестве инициатора процессов перекисного окисления липидов использовали железо двухвалентное в концентрации 5·10-2 М.
Исследовали молоко сырьё, поступающее на Мелеузовский молочноконсервный комбинат от следующих поставщиков: города Баймак, поселков Давлеканово, Прибельский, сёл Мраково, Стерлибашево, фермерских хозяйств «Артыш», «Регион Сервис», колхозов «Фрунзе», «Урал» и деревни Отрада с целью выявления качественных характеристик продукта на этапе приемки. Были проведены: исследования по содержанию жира (%), белка (%) и определению плотности (кг/м3), титруемой кислотности (0Т), пробы на редуктазу и группы чистоты с целью определения сортности молока. Также для оценки качества применяли метод хемилюминесцентного анализа молока в сравнительном аспекте.
Как показали проведенные исследования, несортовому молоку, а также молоку II-го сорта соответствовали относительно высокие значения светосуммы хемилюминесценции (ХЛ). Так, показатель светосуммы ХЛ у молока, доставленного из Давлеканово (II-й сорт), составил 3,81 ± 0,06 у.е. Сортовое молоко (I-го и высшего сорта), напротив, отличалось слабой светимостью, что, как известно, отражает интенсивность и скорость процессов перекисного окисления липидов. Так, молоко высшего сорта, поступившее из колхоза «Фрунзе» и «Урал», по данным хемилюминесцентного анализа, имело относительно низкие значения светимости показатели светосуммы составляли соответственно 2,23 ± 0,09 у.е. и 2,09 ± 0,04 у.е.;
молоко I-го сорта из фермерского хозяйства «Артыш» и поселка Прибельский соответственно 2,67 ± 0,08 у.е. и 2,95 ± 0,03 у.е. Высокие значения показателя светосуммы свечения ХЛ отмечали в молоке из г. Баймак - 3,91 ± 0,03 у.е.
(несортовое). Показатели светосуммы свечения молока, доставленного с показателем II-й сортности из деревни Отрада, сёл Мраково и Стерлибашево, соответственно составили 3,78 ± 0,07 у.е., 3,65 ± 0,06 у.е. и 3,79 ± 0,06 у.е.
Следовательно, в несортовом молоке и молоке II-го сорта интенсифицируются процессы сверхслабого свечения, что позволяет принимать во внимание показатели хемилюминесцентного анализа в оценке качественных характеристик молока.
Таким образом, результаты проведенных исследований (с использованием стандартных методов оценки сортности и хемилюминесцентного анализа) позволяют вынести заключение о качественных характеристиках молока и, соответственно, его биологической ценности. При значениях светосуммы ХЛ в пределах от 2,09 ± 0,04 у.е. до 2,23 ± 0,09 у.е. молоко сырье можно относить к высшему, а в пределах от 2,67 ± 0,08 у.е. до 2,95 ± 0,03 у.е. соответственно к первому сорту. По результатам исследования молочного сырья методом хемилюминесцентного анализа получено положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение - заявка № 2008109138 от 27.08.2009;
бюл. № 24 «Способ экспресс-оценки качества и биологической ценности молока».
Глава 6. Комплексная товароведная оценка напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд» Для проведения товароведной оценки нами было произведено 3 опытные партии напитка молочного с различной массовой долей жира - 1,5 %, 2,5 % и 3,2 %.
Рецептуры данных напитков приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Рецептуры на напитки молочные, обогащенных БАД «Эраконд» (в кг на 1000 кг без учета потерь) Количество ингредиентов, кг Наименование сырья Рецептура № 1, Рецептура № 2, Рецептура № 3, жирность 1,5 % жирность 2,5 % жирность 3,2 % Молоко обезжиренное сухое распылительной сушки, м.д.ж. 0,5 % 25,9 - 42, Сливки сухие, м.д.ж. 42 % - - 75, Молоко цельное сухое, м.д.ж. 20% 74,4 - Молоко цельное сухое, м.д.ж. 25% - 99,0 Молоко обезжиренное, м.д.ж. 0,05 % - 126,0 БАД «Эраконд» 1,0 1,0 1, Вода питьевая 898,7 774,0 880, Итого 1000,0 1000,0 1000, В качестве контроля использовали напиток молочный, приготовленный по тем же рецептурам, но без добавления БАД «Эраконд». Молочные напитки хранились при одинаковых условиях в течение 5 суток – режим холодильного хранения 2-4 0С.
В исследуемых образцах определяли физико-химические показатели, органолептические свойства, проводили хемилюминесцентные и микробиологические исследования, оценивали их безопасность.
Как видно из рисунков 4 и 5, БАД «Эраконд» влияет на значение титруемой кислотности напитков молочных. Так, если показатель кислотности в напитке молочном без добавления биологически активной добавки, в зависимости от рецептуры, возрос на 10,3 %, 11,0 % и 10,4 %, то в напитке молочном обогащенном БАД «Эраконд» аналогичный показатель на 5-е сутки хранения не повысился, оставаясь на уровне 1-х суток хранения.
Рецептура № 1 Рецептура № 2 Рецептура № 3 Рецептура № 1 Рецептура № 2 Рецептура № 21 20,3 18, 20, 20,1 20, 18, 18, 18, Титруемая кислотность Титруемая кислотность 19,5 18, 18,1 18,1 18, 18, 18,2 18,1 18, 18, 17, 17, 17,5 17, 17 17, 16, 1-е сутки 5-е сутки 1-е сутки 5-е сутки Продолжительность хранения, сутки Продолжительность хранения, сутки Рисунок 4 - Показатели титруемой кислотности Рисунок 5 – Показатели титруемой кислотности напитка молочного (контроль) напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд» Следовательно, БАД «Эраконд» оказывает ингибирующее действие на процессы образования свободных жирных кислот и других кислых соединений в продукте функционального назначения.
Анализ по таким показателям, как содержание жира, белка, СОМО и плотность показывает, что данные характеристики не претерпевают значительных изменений в процессе хранения, оставаясь в пределах аналогичных значений, определенных в 1-е сутки хранения. Таким образом, введение БАД «Эраконд» в состав напитка молочного способствует сохранению физико-химических характеристик.
Результаты органолептического анализа напитков молочных обогащенных БАД «Эраконд» по рецептурам № 1, 2 и 3 на 5-е сутки хранения: вкус кофейный без привкуса подгорелости;
запах, напоминающий запах чернослива, то есть свойственный биологически активной добавке «Эраконд»;
консистенция – однородная, без осадка;
цвет – светло-кремовый. Все напитки молочные без БАД «Эраконд», используемые в качестве контрольного образца, имели слабый окисленный привкус.
Изучение показателей безопасности по таким критериям как содержание токсичных элементов, афлатоксина М1, пестицидов и антибиотиков показали, что напиток молочный обогащенный БАД «Эраконд» является безопасным для потребления.
Исследование микробиологических показателей показало, что напиток молочный обогащенный БАД «Эраконд», выработанный по рецептурам № 1, 2 и 3, является безопасным и отвечает требованиям.
Для определения антиоксидантной активности напитков молочных обогащенных БАД «Эраконд» были проведены исследования методом хемилюминесцентного анализа в процессе хранения. Средние значения показателей хемилюминесценции напитка молочного (контроль) и напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд», приготовленном по рецептуре № 1, на 1-е, 3-и и 5-е сутки хранения приведены в таблице 2. Интенсивность процессов липидпероксидации в напитке молочном обогащенном БАД «Эраконд» на 5-е сутки хранения менее выражена, чем в контроле, так как показатели светосуммы, величина которой определяет способность липидов подвергаться окислению, составили 3,10 ± 0,15 у.е. и 4,62 ± 0,14 у.е. (р 0,001) соответственно. Таким образом, при изучении интенсивности процессов цепного свободнорадикального перекисного окисления липидов на этапах хранения в сравниваемых между собой напитках молочных было установлено, что БАД «Эраконд», содержащий в своем составе биоантиоксиданты, способствует сохранению качественных характеристик продукта, оказывая ингибирующее воздействие на неферментативные окислительные процессы.
Таблица 2 - Показатели хемилюминесценции напитков молочных на этапах хранения, (М ± m, n =10) Показатели хемилюминесценции Светосумма, Спонтанная Вспышка, Макси- Наклон, у.е. светимость, у.е. мальная у.е.
Общие сведения у.е. светимость у.е.
1-е сутки хранения Напиток молочный – 3,82 0,44 2,14 1,65 0, контроль ± 0,11 ± 0,03 ± 0,43 ± 0,21 ± 0, Напиток молочный *** * ** * обогащенный БАД 2,73 0,32 1,60 0,85 0, «Эраконд» ± 0,18 ± 0,04 ± 0,13 ± 0,06 ± 0, 3-и сутки хранения Напиток молочный – 4,07 0,49 3,87 1,78 0, контроль ± 0,11 ± 0,03 ± 0,53 ± 0,19 ± 0, Напиток молочный *** ** обогащенный БАД 2,94 0,48 3,47 1,34 -0, «Эраконд» ± 0,14 ± 0,02 ± 0,52 ± 0,13 ± 0, 5-е сутки хранения Напиток молочный – 4,62 0,47 4,63 2,14 0, контроль ± 0,14 ± 0,02 ± 0,65 ± 0,21 ± 0, Напиток молочный *** обогащенный БАД 3,10 0,49 3,32 1,56 0, «Эраконд» ± 0,15 ± 0,02 ± 0,36 ± 0,21 ± 0, Примечание: * - различие с контролем статистически значимо ( р 0,05) ** - различие с контролем статистически значимо (р 0,01) *** - различие с контролем статистически значимо (р 0,001) При оценке влияния БАД «Эраконд» на процессы перекисного окисления липидов в молочном напитке, приготовленном по рецептуре № 2, на 1-е сутки хранения выявлено, что биологически активная добавка вызывает понижение светосуммы хемилюминесценции на 24,5 % по сравнению с контролем – с 7,44 ± 0, у.е. в контроле до 5,62 ± 0,08 у.е. (р 0,001), что свидетельствует о проявлении антиоксидантных свойств исследуемого обогащенного напитка.
На рисунке 6 представлены типичные записи хемилюминесценции напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд» в сравнении с контролем. Весь анализируемый спектр параметров хемилюминесценции в опыте на 5-е сутки хранения отличался низкими значениями относительно контроля: так, если светосумма в напитке молочном обогащенном БАД «Эраконд» составила 6,96 ± 0, у.е. (р 0,001), то в контроле – 9,68 ± 0,16 у.е. Показатели спонтанной светимости, вспышки, максимальной светимости и наклона были соответственно ниже на 10,3 %, 73,0 %, 62,2 % и 74,9 % относительно контроля.
Рисунок 6 - Хемилюминограмма напитков молочных на 5-е сутки хранения, приготовленных по рецептуре № 2: 1 - напиток молочный – контроль;
2 - напиток молочный обогащенный БАД «Эраконд» В ходе исследований изучено влияние БАД «Эраконд» на процессы перекисного окисления липидов в напитке молочном, приготовленном по рецептуре № 3. БАД «Эраконд» при добавлении в напиток молочный вызывал понижение светосуммы в 1,4 раза по отношению к контролю - с 34,08 ± 0,41 у.е. до 24,55 ± 1, у.е. в контроле (р 0,05). Также оставались на относительно низких значениях и другие параметры хемилюминесценции: так, если в контроле показатель спонтанной светимости составил 1,55 ± 0,07 у.е., вспышки - 10,41 ± 0,52 у.е., максимальной светимости - 11,53 ± 0,26 у.е. и наклона - 1,81 ± 0,17 у.е., то аналогичные показатели в напитке молочном обогащенном БАД «Эраконд» соответственно составили 1,11 ± 0,08 у.е., 7,38 ± 0,72 у.е. (р 0,01), 10,56 ± 0,54 у.е. и 0,96 ± 0,24 у.е. (р 0,01). При изучении процессов сверхслабого свечения на 5-е сутки хранения было установлено, что в значительной степени активизировались процессы липидпероксидации как в контроле, так и в опыте. Однако степень их выраженности была ниже в напитке обогащенном БАД «Эраконд». Светосумма в контроле возросла на 5-е сутки до 38,55 ± 1,39 у.е., а в напитке обогащенном - до 27,40 ± 2, у.е. (р 0,001).
Проведенные исследования позволяют рекомендовать применение БАД «Эраконд» для совершенствования потребительских свойств напитков молочных.
Помимо придания антиоксидантных свойств, характеризующихся пониженными значениями светосуммы хемилюминесценции, сохранения органолептических и физико-химических свойств, значение титруемой кислотности остается на уровне 1-х суток хранения, что позволяет рекомендовать удлиненные сроки хранения напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд».
Глава 7. Доклинические испытания напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд» Определена активность ферментов антиоксидантной системы у крыс при экспериментальном гепатозе и его коррекции БАД «Эраконд». Выявлено корригирующее влияние БАД «Эраконд» на активность антирадикального фермента – супероксиддисмутазы. Так, при содержании крыс на общевиварном рационе активность супероксиддисмутазы оставалась на относительно низких значениях, составляя 41,69 ± 3,46 Ед/мг/белка против 70,90 ± 6,94 Ед/мг/белка в контроле (р0,01), а в группе, где животным в течение 30-и суток внутрижелудочно вводили раствор БАД «Эраконд», аналогичный показатель составил 68,86 ± 7,61 Ед/мг/белка.
Напиток молочный обогащенный БАД «Эраконд» в составе рациона крыс также способствовал нормализации активности ферментов I-го звена эндогенной антиоксидантной системы – активность СОД составила 65,04 ± 4,52 Ед/мг/белка.
Также наблюдали активизацию системы антиперекисной защиты: если в группе крыс, которые после введения в экспериментальный гепатоз находились на общевиварном рационе, активность каталазы составила 1860,10 ± 43, мкмоль/г/белка (р0,001) против 2954,19 ± 87,94 мкмоль/г/белка в контроле, то в группах, получавших БАД «Эраконд» в нативном состоянии и напиток молочный обогащенный БАД «Эраконд», аналогичные показатели составили соответственно 2703,48 ± 74,86 мкмоль/г/белка (р0,005) и 2543,11 ± 66,30 мкмоль/г/белка (р0,005). Таким образом, анализируемые показатели у крыс, находившихся на рационах, обогащенных БАД «Эраконд», приблизились к аналогичным значениям крыс контрольной группы.
Результаты ферментативного анализа свидетельствовали об активации селензависимой глутатионпероксидазы на этапах эксперимента во всех опытных группах: активность глутатионпероксидазы в группе крыс общевиварного рациона составила 384,70 ± 18,57 Ед/г/белка;
в группе, где животным в течение 30-и суток внутрижелудочно вводили раствор БАД «Эраконд» - 548,95 ± 29,83 Ед/г/белка, а в группе крыс, которым вводили напиток молочный с БАД «Эраконд» - 412,87 ± 14, Ед/г/белка против 302,70 ± 13,51 Ед/г/белка у крыс, в состоянии экспериментального гепатоза. Это подтверждает биологическую ценность и безвредность напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд».
Глава 8. Разработка технологии производства напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд» За основу разработки технологии напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд» была взята традиционная аппаратурно-технологическая схема производства молока пастеризованного. Усовершенствованная технология производства напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд» проходит по следующей схеме, представленной на рисунке 7.
Рисунок 7 - Аппаратурно-технологическая схема производства напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд» Технологический процесс происходит следующим образом: исходное сырьё из молоковозов насосом (1) поступает на весы (2), откуда самотеком сливается в резервуар (3), где перемешивается мешалкой. При этом из молоковозов на приемке отбирают молоко для проведения физико-химических исследований (содержание жира, белка, определение титруемой кислотности, плотности, обсемененности проба на редуктазу, определение чистоты). Из резервуара перекачивается для охлаждения в пластинчатый теплообменник (5). Охлажденное сырье поступает на резервирование (6). Далее охлажденное сырье насосом (7) подается в сепаратор очиститель (8), затем в пластинчатый теплообменник (9) и далее в емкость (10) для нормализации по жирности. Нормализованный напиток молочный проходит контроль качества по анализам проб (по ТУ и ТИ). Далее в молоко вводится необходимое количество БАД «Эраконд» - нами рекомендуется вводить 0,5 г БАД «Эраконд» на 500 мл молока или напитка молочного перед пастеризацией в теплообменнике (15) типа «труба в трубе» при t = 85-87 0С. Заданная температура обеспечивается за счет обогрева острым паром. Необходимое поддержание расхода БАД в потоке из емкости обеспечивается регулировкой уровня поплавка в ротаметре (13), а смешение биологически активной добавки в потоке молока обеспечивается за счет установки на трубопровод вихревого тепломассообменного аппарата (14) - пат. РФ № 74819 от 20.07.2008 г. После пастеризации напиток насосом (16) перекачивается в холодильник (17), где охлаждается до температуры С. Далее напиток поступает в резервуар (18), откуда насосом (19) перекачивается на фасовку и упаковку.
Если же производится напиток молочный обогащенный БАД «Эраконд» по рецептурам № 1, 2, 3, то ингредиенты, входящие в состав напитка, кроме БАД «Эраконд», вводятся непосредственно в резервуар, где происходит нормализация по жирности. Дальнейший технологический процесс происходит аналогично описанному выше.
Глава 9. Оценка экономической эффективности производства напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд» Производство опытно-промышленных партий осуществлялось в консервном цехе Мелеузовского молочноконсервного комбината. Расчет оптовой цены на напитки молочные обогащенные БАД «Эраконд» с массовой долей жира 1,5 %, 2,5 % и 3,2 %, фасованные в полимерные пакеты объемом 0,5 л, выполнены на основе реальных статей затрат предприятия ЗАО «Мелеузовский молочноконсервный комбинат». В процессе расчета оптовой цены были учтены цены на основное сырье, включая стоимость биологически активной добавки. Установлена оптово-отпускная цена одной упаковки молочного напитка, которая в зависимости от рецептуры варьирует от 15,53 до 19,74 рублей.
ВЫВОДЫ 1. Обобщены имеющиеся научные и производственные достижения в области обогащения продуктов питания с целью придания им функциональных свойств на основе информационно-патентного поиска и установлено, что для придания антиоксидантных свойств молочным продуктам целесообразно применять пищевые биологические добавки растительного происхождения, например «Эраконд».
2. Проведены маркетинговые исследования потребительских предпочтений жителей г. Мелеуз Республики Башкортостан, а также изучено их отношение к напиткам молочным функционального назначения, показана востребованность расширения ассортимента функциональных напитков.
3. Обоснован выбор БАД «Эраконд» для придания молочным продуктам функциональных свойств антиокислительного действия. Установлено, что БАД «Эраконд» проявляет антиоксидантные свойства в модельной тест-системе в концентрации 0,01 мг/мл, что в 10 раз меньше среднефизиологической нормы потребления, равной 0,1 мг/мл, снижая показатели светосуммы свечения на 20%, максимальной светимости – на 12% по сравнению с контролем, в качестве которого использована тест-система без добавления БАД «Эраконд».
4. Разработан способ экспресс-оценки качества молока путем хемилюминесцентного анализа, позволяющий определять сортность молока при его приемке на молокоперерабатывающих предприятиях, защищенный патентом на изобретение № 2008109138 «Способ экспресс-оценки качества и биологической ценности молока» от 27.08.2009 г. Установлено, что при температуре молока 25 0С и рН - 6,65-6,75, по значениям светосумммы хемилюминесценции в пределах от 2,09 ± 0,04 у.е. до 2,23 ± 0,09 у.е. молоко будет соответствовать высшему сорту, а при значениях от 2,67 ± 0,08 у.е. до 2,95 ± 0,03 у.е. - первому сорту.
5. Исследования органолептических, физико-химических свойств, биологической ценности и безопасности нового молочного напитка подтвердили целесообразность применения БАД «Эраконд» для совершенствования потребительских свойств с целью придания функциональных свойств антиоксидантного характера молочному напитку. Установлено, что кроме придания продукту антиоксидантных свойств, характеризующихся понижением светосуммы свечения хемилюминесценции, при всех равных показаниях органолептических и физико-химических свойств, нормируемых технической документацией на напитки молочные, присутствие БАД «Эраконд» сохраняет значение титруемой кислотности на уровне 1-х суток хранения, что позволяет рекомендовать удлиненные сроки хранения нового напитка молочного.
6. Доказана биологическая ценность и безопасность напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд» по результатам проведения доклинических испытаний на лабораторных животных. Выявлено, что нормализуются показатели антиоксидантной системы, в частности, ферментативная активность каталазы, глутатионпероксидазы и супероксиддисмутазы.
7. Обоснован способ и разработаны условия применения БАД «Эраконд» в производстве напитков молочных. Разработана аппаратурно-технологическая схема производства напитка молочного обогащенного БАД «Эраконд», включающая обработку продукта в вихревом тепломассообменном аппарате, и предложена конструкция аппарата, защищенная патентом на полезную модель № 74819 от 20.07.2008 г.
8. Проведена лабораторная и промышленная апробация разработанной технологии молочного напитка обогащенного БАД «Эраконд» в условиях ЗАО «Мелеузовский молочноконсервный комбинат». Доказана экономическая эффективность, рассчитана оптово-отпускная цена одной упаковки напитка молочного, которая в зависимости от рецептуры варьирует от 15,53 до 19,74 рублей.
9. Разработан проект технической документации на напиток молочный обогащенный БАД «Эраконд».
Статьи, опубликованные в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК 1. Мамцев, А.Н. Оценка качества молочного сырья методом хемилюминесцентного анализа / А. Н. Мамцев, Е.Е. Пономарев, А.В. Царьков // Достижения науки и техники АПК. – 2007. - № 12. – С. 33-35.
2. Мамцев, А.Н. Изменение скорости реакций свободнорадикального окисления липидов на технологических этапах производства молока / А.Н. Мамцев, Е.Е. Пономарев // Вестник Башкирского университета. – 2009. - № 1. – С. 54-56.
Патенты 1. Пат. RU 74819 U 1 B 01 D 3/30 Вихревой тепломассообменный аппарат / А.Н. Мамцев, В.П. Николаев, Е.Е. Пономарев, Е.А. Маврин. - Заявл. 08.04.2008;
Опубл. 20.07.2008. // Бюл. – 2008. - № 20.
2. Заявка на изобретение RU 2008109138 G01N Способ экспресс-оценки качества и биологической ценности молока /А.Н. Мамцев, Е.Е. Пономарев, Р.Р.
Фархутдинов и др. – Заявл. 19.02.2008;
Опубл. 27.08.2009.//Бюл. – 2009. - № 24.
Статьи и материалы конференций 1. Козлов, В.Н. Биогеохимический круговорот эссенциальных микроэлементов в климато-географических условиях Южного региона РБ / В.Н.
Козлов, Л.Ф. Пономарева, Е.Е. Пономарев // Интеграция вузовской науки и производства как важнейшее условие повышения качества подготовки специалистов: Мат. Росс. науч.-практ. конф. - Мелеуз, 2004. - С. 39-42.
2. Мамцев, А.Н. Влияние «Эраконда» на качественные показатели пастеризованного молока / А.Н. Мамцев, Е.Е. Пономарев // Защита прав потребителя и рынка от контрафактной, фальсифицированной и некачественной продукции: Сб. науч. тр. XIII Междунар. науч.-практ. конф. «Стратегия развития пищевой промышленности». – М., 2007. – Вып. 12, Т. 2. – С. 143-144.
3. Мамцев, А.Н. Влияние экстракта люцерны на процессы перекисного окисления липидов в молочном продукте / А.Н. Мамцев, Е.Е. Пономарев, В.Н.
Байматов // Интеграция науки и образования: Сб. науч. статей. – М., 2007. – С. 72 74.
4. Мамцев, А.Н. Исследование антиокислительной активности БАД «Долюцар» / А.Н. Мамцев, Е.Е. Пономарев, В.Н. Козлов, В.Н. Байматов // Инновации в интеграционных процессах образования, науки, производства: Сб.
науч. тр. Всерос. науч. конф., 17-18 апреля 2007 г., Мелеуз. – Уфа, 2007. - С. 18-22.
5. Пономарев, Е.Е. Влияние «Эраконда» на процессы перекисного окисления липидов молока / Е.Е. Пономарев // Мат. Междунар. конф. по патофизиологии животных, посвященной 200-летию ветеринарного образования в России и 200-летию СПбГАВМ. – СПб., 2008. – С. 80-81.
6. Пономарев, Е.Е. К вопросу о технологиях производства молочных продуктов, обогащенных биологически активными соединениями растительного генеза / Е.Е. Пономарев // Инновации в интеграционных процессах образования, науки, производства: Сб. тр. Междунар. науч. конф., 17-18 апреля 2008 г., Мелеуз. – Уфа, 2008. – С. 35-67.
7. Мамцев, А.Н. Генерация активных форм кислорода в модельной тест системе с «Эракондом» / А.Н. Мамцев, Е.Е. Пономарев // Достижения супрамолекулярной химии и биохимии в ветеринарии и зоотехнии: Мат. Междунар.
науч.-практ. конф. – М., 2008. – С. 34.
8. Мамцев, А.Н. Вихревой тепломассообменный аппарат / А.Н. Мамцев, Е.Е. Пономарев // Инновационная роль науки в подготовке современных технических кадров: Тр. Междунар. науч.-практ. конф., 18-19 декабря 2008 г. – Караганда, 2008. – В. 1, Ч. 2. - С. 249-251.
9. Мамцев, А.Н. Влияние структуры потока на процессы смешения в аппаратах трубчатого типа / А.Н. Мамцев, Е.Е. Пономарев // Инновации в интеграционных процессах образования, науки, производства: Сб. науч. тр.
Междунар. науч. конф., 25-26 марта 2009 г., Мелеуз. – Уфа, 2009. – С. 111-113.
10. Mamtsev, A.N. Innovative technologies of industrial food production, enriched in biomicrocells / A.N. Mamtsev, V.N. Kozlov, E.E. Ponomarev et al. // Scientific conference with international participation «Food science, engineering and technologies 2009». – Plovdiv: UFT Academic Publishing House. -Volume LVI, Issu 1. – P. 607-608.