Исследование и разработка технологии молочных продуктов с регулируемым углеводным составом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.04, кандидат технических наук Строкач, Дмитрий Андреевич

• Строкач, Дмитрий Андреевич
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Строкач, Дмитрий Андреевич

Введение

Глава 1 Патентно-информационный обзор

1.1. Особенности усвоения лактозы

1.2. Диагностика и лечение людей с гиполактазией 12 1.3.0бразование меланоидинов в молоке и молочных продуктах

1.4.Метод криоскопии для анализа качества молока и молочных продуктов

1.5. Ферментный гидролиз лактозы 31 1.6. Выводы

Глава 2. Объекты и методы исследования

2.1. Объекты исследования

2.2. Методы исследования

2.3. Постановка эксперимента

Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение

3.1 Йодометрический метод

3.2 Криоскопический метод 49 3.2.1 Влияние кислотности молока на точку его замерзания 54 3.2.2.3ависимость температуры замерзания молока от содержания лактозы и золы

3.3. Кинетика ферментативного процесса

3.3.1. Выбор гидролизующего фермента р-галактозидазы и определение условий и сроков хранения ферментных препаратов

3.3.2. Влияние концентрации ионов водорода Н+ (рН) на ферментный гидролиз лактозы

3.3.3. Влияние температуры на гидролиз лактозы в молоке

3.3.4. Влияние концентрации фермента на степень гидролиза лактозы

3.3.5. Исследование влияния продолжительности процесса на степень гидролиза лактозы

3.4. Разработка технологий производства низколактозных продуктов

3.4.1. Пастеризованное низколактозное молоко

3.4.2 Топленое низколактозное молоко

3.4.3 Стерилизованное низколактозное молоко 76 3.4.4. Кисломолочные низколактозные продукты

4. Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка технологии молочных продуктов с регулируемым углеводным составом»

В начале XXI века во всех развитых странах мира вопросы здорового питания возведены в ранг государственной политики. Доказано, что правильное питание обеспечивает нормальный рост и развитие детей, способствует профилактике заболеваний, повышению работоспособности и продлению жизни людей, создает условия для адекватной адаптации их к окружающей среде.

Особенно актуальна проблема рационального питания для России, где негативные тенденции состояния здоровья населения усугубляются нестабильностью экономической ситуации и неблагополучной экологической обстановкой. Важнейшим условием решения этой проблемы является создание технологической основы для производства качественно новых продуктов, не только удовлетворяющих физиологические потребности организма человека в пищевых веществах и энергии, но и выполняющих профилактические и лечебные функции.

Одним из основных направлений дальнейшего технического прогресса в перерабатывающей промышленности является внедрение передовых методов работы и усовершенствование технологических процессов на базе современных достижений науки и техники. К числу таких научно обоснованных и передовых методов совершенствования технологических процессов обработки растительного и животного сырья относится применение активных биохимических препаратов, выделенных из культур микроорганизмов. Для осуществления и регулирования биохимических превращений, лежащих в основе технологии многих отраслей промышленности, большое значение имеют ферменты, являющиеся катализаторами в процессах гидролитического распада. В последние 30 лет ферменты находят широкое применение в промышленности для целого ряда производств, в том числе для производства многих пищевых продуктов. Наибольшее распространение получили ферменты, выделенные из бактерий и плесневых грибов, которые применяются в различных отраслях пищевой промышленности.

Одним из наиболее перспективных ферментных препаратов является дрожжевая р-О-галактозидаза. В связи с этим, намечены основные направления по изучению применения ферментного препарата р-О-галактозидазы в различных отраслях промышленности с привлечением ряда организации, в том числе кафедры технологии молока и молочных продуктов СПбГУНиПТ и ЗАО «Санкт-Петербургский молочный завод «Пискарёвский».

Применение р-й-галактозидазы для гидролиза лактозы при производстве молока и молочных продуктов позволяет получить качественно новые молочные продукты лечебно-профилактического назначения, кроме того, при производстве сгущенного молока с сахаром предупреждает кристаллообразование. Отличительной особенностью ферментного гидролиза лактозы является образование моносахаридов, обладающих большей сладостью по сравнению с лактозой. Это позволяет уменьшить количество вносимой сахарозы и получить продукт заданной сладости. Вместе с тем, моносахариды увеличивают осмотическое давление, а следовательно, повышают стойкость продукта при хранении.

В настоящее время наряду с возрастающим распространением аллергических заболеваний возникает проблема лактазной недостаточности населения. Статистические данные показывают, что от

10 до 80% людей в Российской Федерации в зависимости от этнической группы не способны усваивать молоко и молочные продукты [24].

В связи с этим изучение вопросов выдвинутой проблемы позволит оптимизировать технологические процессы получения молочных продуктов лечебно-профилактического направления, а также решить ряд проблем, связанных с рациональным питанием.

Заключение диссертации по теме «Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств», Строкач, Дмитрий Андреевич

Основные результаты работы можно кратко сформулировать следующим образом.

1. На основании проведенных исследований разработаны новые методики определения степени гидролиза лактозы в молоке и молочных продуктах.

2. На основании изучения кинетики гидролиза лактозы получены зависимости степени гидролиза от активной кислотности, концентрации фермента, температуры и продолжительности процесса, а также разработана номограмма, позволяющая определять условия, при которых достигается требуемая степень гидролиза лактозы.

3. Разработана технология различных видов низколактозного молока: пастеризованного, топленого, стерилизованного. Предложены операционно-технологические схемы производства данных продуктов, предусматривающие проведение гидролиза по двум вариантам. Первый предусматривает ферментацию молока в течение 6 ч, охлажденного до температуры 6±2°С после его предварительной пастеризации. Во втором - процесс ферментации совмещен с резервированием молока при температуре 4°С в течение 12 часов.

4. В процессе исследования технологии получения топленого низколактозного молока изучено влияние продуктов гидролиза лактозы на образование меланоидинов при тепловой обработке. Показано, что предварительный гидролиз лактозы позволяет сократить процесс «топления» молока до 1,5 часов.

5. Установлено, что в низколакгозном стерилизованном молоке при его хранении наблюдается заметное повышение концентрации меланоидинов, которое необходимо учитывать при определении сроков годности продукта.

6. В результате исследования органолептических, физико-химических, микробиологических показателей в процессе хранения установлены сроки годности низколактозного пастеризованного и топленого молока: 5 суток при температуре 6±2°С; стерилизованного - 3 месяца при температуре 20±2°С.

7. Обоснована возможность получения низколактозных кисломолочных продуктов. Разработана операционно-технологическая схема их производства, предусматривающая проведение гидролиза по двум вариантам: 1 вариант - в процессе резервирования молока, 2 вариант -в процессе сквашивания кисломолочных напитков. Полученные низколактозные кисломолочные продукты полностью удовлетворяют требованиям по содержанию остаточной лактозы для использования их в лечебно-профилактических целях при употреблении людьми с лактазной недостаточностью.

8. Разработана и утверждена нормативно-техническая документация ТУ 9222-023-05300008-2000 «Пастеризованное низколактозное молоко» и ТУ 9222-018-05300008-99 «Стерилизованное низколактозное молоко». Технология внедрена на ООО «Санкт-Петербургский молочный завод «Пискарёвский»; начат серийный выпуск продукции.

Заключение

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-технических конференциях СПбГУНиПТ (Санкт-Петербург, 2000-2004 гг.), Всероссийской научной конференции «Питание военнослужащих на рубеже тысячелетий» (Санкт-Петербург, BMA, 2003г.), международной конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в 21 веке» (Санкт-Петербург 2003г.) По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.

Разработанные методики определения степени гидролиза лактозы утверждены и используются в технологических процессах производства низколактозных молочных продуктов. Получено свидетельство о метрологической аттестации: №2-01-057-02. Разработана и утверждена нормативно-техническая документация на пастеризованное и стерилизованное низколактозное молоко: ТУ 9222-023-05300008-2000, ТУ 9222-018-05300008-99. Технология внедрена на ООО «Санкт-Петербургский молочный завод «Пискарёвский»; начат серийный выпуск продукции. На международных выставках «Российский Фермер» (1998г.) и «Роспродторг» (1999г.) низколактозное молоко было удостоено золотой и серебряной медали.

Автор благодарит руководителей кафедры технологии молока и молочных продуктов СПбГУНиПТ и руководителей ООО «Санкт-Петербургский молочный завод «Пискарёвский» за предоставленную возможность выполнить диссертационную работу, а также сотрудников принимавших участие в проведении экспериментов.

Автор искренне благодарен научному руководителю, кандидату технических наук, доценту Арсеньевой Тамаре Павловне за помощь и постоянное внимание к работе.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Строкач, Дмитрий Андреевич, 2004 год

1. Абдель С. Разработка технологических режимов хранения стерилизованного молока гарантированного качества. Автореферат. Дис.к.т.н.- М.: 1991.

2. Врио Н.П., Конокотина Н.П., Титов А.И. Технохимконтроль в молочной промышленности. М:. Пищепромиздат, 1962.

3. Валенкевич Л.И., Яхонтова О.И. Гиполактазия: Клинические и диагностические аспекты: оценка результатов// Материалы симпозиума-семинара Тарту, 1991.- С.56.

4. Ганина В.И., Калинина Л.В., Большакова Е.В. р-галактозидазная активность молочнокислых бактерий и бифидобактерий// Молочная промышленность. 2002. №8. с. 36-37.

5. Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов. М:. Легкая и пищевая промышленность, 1984.

6. Горбатова К.К. Химия и физика белков молока.- М.: Колос,1993.-192 с.

7. Данилов М.Б. Активность р-галактозидазы микроорганизмов, используемых в производстве молочных продуктов//Хранение и переработка сельхозсырья. 2001. №7 . с. 30-31.

8. Давидов Р.Б. Молоко и молочное дело. М. Колос, 1973. 256 с.

9. Диксон М., Уэбб. Э. Ферменты. М:. Мир, с. 54-148.

10. Ю.Диланян З.Х. Роль бактериальных заквасок в повышении качества молочных продуктов. Молочная промышленность, 1981, № 4, с. 28-30.

11. Дьяченко П.Ф., Шидловская В.П. Новое в биохимии молока.- М.: ЦИНТИпищепром, 1962, с. 47

12. Ермолаева Г.А., Сапронова Л.А., Шабурова Л.Н. О меланоидиновой реакции// Хранение и переработка сельскохозяйственного сырья. 1998. №2. С. 27.

13. Зобкова З.С. "Совершенствование ассортимента молочных продуктов" //Мол. и мяс. Промышленность 1989.- №6 с.9-10.

14. Инструкция по микробиологическому контролю производства на предприятиях молочной промышленности. М.: 1988 , с. 64.

15. Калибатене Д.Ю., Тамулевичюте Д.И. Сопоставительное изучениепереносимости молока и молочного сахара среди литовского населения // Гиполактазия. Клинические и диагностические аспекты. Материалы симпозиума-семинара.-Тарту, 1991. с. 57-58.

16. Кирсанов В.И. Метод криоскопии для оценки качества сырого молока и молочных продуков //2001 Мол. Пром. 6. 45-46.

17. Коваленко М.С. Образование вкусароматических веществ в молоке и молочных продуктах.// Сб. тез. докладов Всесоюзного научно-технического совещания молодых специалистов молочной промышленности. М.1975.

18. Коваленко М.С. Технология молока и молочных продуктов//М.:1974. с.54.

19. Козлов А.И., Отавина М.Л. Влияние соматостатина на мальабсорбцию лактозы в урало-сибирских популяциях// Гиполактазия. Клинические и диагностические аспекты. Материалы симпозиума-семинара.-Тарту, 1991. с. 73.

20. Ладодо К.С., Боровик Г.Э., Рославцева Е.А. и др. Использование низколактозных продуктов в диетотерапии гиполактозии у детей// Гиполактазия. Клинические и диагностические аспекты. Материалы симпозиума-семинара.-Тарту, 1991. с. 76-77.

21. Лембер М., Тамм А., Реймонд К. и др. Селективная мальабсорбция лактозы у русского населения Западного Причудья//Материалы I съезда гастроэнтерологов Эстонии. Таллин, 1989. - С.67-68.

22. Ленинджер А. Биохимия. М.: Иностранная литература, 1974 г., 358

23. Лившиц Е.Г., Медне Т.А. Синдром мальабсорбции в педиатрической клинике.- Рига: Зинатне, 1979. 191с.

24. Логинов A.C., Парфенов А.И. Болезни кишечника. М.: Медицина, 2000. С.385.

25. Логинов A.C., Лорие Н.Ю., Парфенов А.И. и др. Диагностические возможности определения водорода в выдыхаемом воздухе нового функционального теста при заболевании кишечника//Тер.арх,- 1991. -№2. С.74-76.

26. Лорие Н.Ю., Петраков A.B., Парфенов А.И. и др. Водородный тест: диагностические возможности при заболеваниях кишечника// Клин. Мед.1990.- №9.- С.87-90.

27. Любченко П.Н., Бендиков Э. А., Холод О.Л. Активность бета-галакто-зидазы у рабочих при профессиональных химических воздействиях// Гиполактазия. Клинические и диагностические аспекты. Материалы симпозиума-семинара.-Тарту, 1991. с. 70.

28. Микробиологические основы молочного производства. / Банникова Л.А.,Королева Н.С.,Семенихина В.Ф. и др.; под ред. к.т.н. Костина Я.И. -М.: Агропромиздат, 1987., 396 с.

29. Молотов С.А., Данилевич В.Н., Линд P.M., Суходолец В.В.Синтез и экскреция ß-галактозидазы клетками Str. termophilus// Биотехнология.1991.№2. С.33-37.

30. Нечаев А.П. Пищевая химия// СПб.: Гиорд,2001. с.276- 288.

31. Новые молочные продукты для детского питания//Переработка молока.- 2000.- №11 . С.8.

32. Норкина A.M. Изменение цвета молочных консервов в процессе их производства и хранении. Сб. тезисов докладов Всесоюзной межвузовской конференции. Ленинград. 1966.

33. Палева Н.И., Парфенов А.И. Креон в лечении больных с нарушениями кишечного пищеварения// Рос. Журн. Гастронтерологии, гепатологии, колопрактологии.- 1995. T.VII. №5 с.300-301.

34. Пасенков C.B. и др Изменение некоторых физико-химических показателей молока в процессе хранения. В кон.: «Технология молочных продуктов». Омск, 1984, с. 67.

35. Паулина Я.Б., Марх А.т. Продукты меланоидинообразования в сгущенном молоке с сахаром// Известия вузов СССР.Пищеая технология. 1979. №1. С.56.

36. Плакунов В.К. Основы энзимологии. М:. Логос, 2001.с.24.

37. Прахин Е.И., Белоусова М.Н., Шпарлова Г.В. Лактазная недостаточность^ детей народностей Севера// Гиполактазия. Клинические и диагностические аспекты. Материалы симпозиума-семинара.-Тарту, 1991. с. 61.

38. Рипелиус К., Двинский Б.М. Максилакт ферментная обработка молока решает проблему непереносимости лакгозы//1995 Мол. Пром. 5. 23-24.

39. Рогозина В.А. Применение рентгеноконтрастных маркеров с целью с целью изучения моторно-эвакуаторной фуекции толстой кишки// Материалы IV Всесоюз. съезда. -Т.2. М., Л., 1985. С. 530-531.

40. Состав и свойства молока, как сырья для молочной промышленности. Алексеева Н.Ю., Аристова В.П., Патратий А.П. и др.Справочник под редакцией Я.И. Костина.- М:. Агропромиздат, 1986.

41. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. М:.Высш.шк., 1999. с. 195-198.

42. Таммур Р.Х. Непереносимость лактозы среди детей, подростков и в семьях, имеющих гиполактазию// Гиполактазия. Клинические и диагностические аспекты. Материалы симпозиума-семинара,- Тарту, 1991. с. 23-24.

43. Тёпел А. Химия и физика молока. М.: Пищевая промышленность, 1979.-С.9-18.

44. Тихомирова А.С. Стабильность растворов р-галактозидазы.// Прикладная биохимия и микробиология. 1988. Т.7. вып.2 с.8.

45. Уголев A.M. Эволюция пищеварения и принципы эволюции функций. -Л.: Наука, 1985. 358 с.

46. Харитонов В.Д., Зобкова З.С. и др. Новые виды молочных продуктов.- Молочная промышленность, 1995, № 3, с. 12-14.

47. Шидловская В.П. Неферментное покоричневение молока и молочных продуктов при тепловой обработке и хранении// Молоч. Промышленность.2000. №12 С.41.

48. Anh N.T., Thue Т.К., Welsh J.D. Lactose malasorption in adult vietnaese// Amer.J. clin. Nutr.- 1977.-Vol 30.- P.468-469.

49. Berris В., Kang I.V., Math et al. Lactase deficiency in Singapue-born and Canadian-born chiness// Dig.Dis. Sci. 1989.-Vol. 34, #7.-P.1085-1088.

50. Brand. J.C., Holt S. Relative effectiveness of milk with redused amouts of lactose in alleviating milk intolerance// Amer. J. clin. Nutr.-1991.-Vol.54 #1. -P. 148-151.

51. Bozzani A., Penagini R., Kelio P. et al. Lactose malabsorption and intolerance in Italians.clinical implication// Dig. Dis. Sci. -1986.- Vol.31. -P.1313-1316.

52. Brand J.C., Holt S. Relative efficieness of milk with redused amouts of lactose in alleviating milk intolerance// Amer.J.clin.Nutr.-1991.- Vol.54, #1.-P.148-151.

53. Burton H. The bacteriological, chemical, biochemical and physical changes that occur in milk at temperatures of 100-150°C IDF., Com.F., Doc.90,1982. P.1-25.

54. Caspary W.F. Evidence for a carrier-mediate, Na+- independent uptake mechanism for calcium //Proc.Soc.biol.Chem.1972. Vol.353.P.5-12.

55. Corhen-Bazin, Monod G. Purification of galactosidase E.coli// Biochem.et Biophys. Acta.7. p.153.

56. Cuddewec Y.,Delbruck H., Flatz G. Distribution of the adult lactose phenotypeslactose absorber and malabsorber in a group of army recruits// Gastroenter. Clin. Biol. -1982. - Vol.6. - P. 776-779.

57. Czeizel A., Flatz G., Flatz S.D. Prevalence of primary adult lactose malabsorption in Hungary// Hum. Genet.- 1983.- Vol. 64. P. 398-401.

58. Desai J.D. Stability of frozen milk// J.Dairy Sci. 44. P.215.

59. Ereckson W., Sreers D.O. Comparative inductive responses of two galactosidases of Neurospora//J. Bacteriol. 93. P. 1631.

60. Flatz G., Bernsan J., Behrens A. Lactose absorption and malabsorption in German children: Improved phenotypic resolution by simultaneous determination of breath hydrogen and carbondioxide// Europ. J. Pediat. -1982. Vol.138. - P.304-306.

61. Holzel A. Sugar malabsorption due to deficaciencies of disacharidase activités and monosacharode transport// Arch.Dis.Childh.- 1967.- #42.- P. 341-352.

62. Huang S.S., Bayless T.M. Milk and lactose intolerance in healthy orientals.//Science.- 1968.-Vol. 160.-P.83-84.

63. Johnson A.O., Semenya J.G., Buchowski M.S., Enwomwu C.O., Scrimshaw N.S. Correlation of lactose maldigestion, lactose intolerance, and milk intolerance//Am.J.Clin.Nutr. 1993. 57, C.399-401.

64. Jussila J., Isokoski M., Launiala K. Prevalence of lactose malabsorbtion in Finish rural population// Scand.J. Gastroent. -1970.- Vol. 5. P. 49-56.

65. Kint P.R. Comparison of slow and fast acid-producing Str. Lactis// J. Physiol. Chem. 14. P.237-254.

66. Kosikowski F.V., Wierzbicki L.E. Latose hydrolysis of raw and pasteurized milks by Saccharomyces lactis lactase//J. Dairy.Sci.56. 1. P. 146.

67. Ladas S.D., Katsiyiannaki-Latoufi E., Raptis S. Lactose maldigestion and milk intolerance in healttry Greek schoolchildren// Amer.J.clin. Nutr. 1991.-Vol.53, #3.- P676-680.

68. Lamy P. What is left of lactose intolerance? // Ann.Gastroent. Hepatol. -1990. -Vol.26, #2. -P.61-65.

69. Lester M., Baers R.S. Preliminary observation of the Chromosomes of Newrospora crassa//Amer.J.Botany. 32. P.671.

70. C'Brien l,M., Morrissey P.A. The Maillard reaction in milk products. -Bull.JDF"Heat-induced changes in milk" Doc.238,1989.Chapter .P.53-61.

71. Onwuata C.L., Rao D.B., Vankineni C. Relative efficienc of yogurt, sweet acidophilus milk, hydrolyze-lactose milk and a commercial lactose tablet in alleviating lactose maldigestion// Amer.J.clin. Nutr.- 1989.- Vol. 49. #6,- P. 1233-1237.

72. Pomeranz V. Lactase. Possibilities in the food industries// Food. Technol. 96. P.690.

73. Potter F.E., Webb B. The ensymatice hydrolysis of lactose in skim milk and whey// Butter, cheese, milk prod.J.42. 2. P.24.

74. Reithel S., Kim F. //J.Biochem.Microbiol.Technol.Eng.,2.P.113.

75. Renner E., Schmidt R. Chemical and Phisico-chemical aspects. Bull. IDF "New monograph on UHT-milk", 1981, Doc. 133. Chapter 3.P.49-61.

76. Samer J.W. Production and properties of lactase// Biol.Chem., 93. P.347.

77. Sampley G.J., Neubeck C.E. Increesing solids non-fat in ice-cream// Trade. J. 51.3. P.52.

78. Scrimshaw N.S., Murray E.B. Lactose tolerance and milk consumtion:myfas a realities//Arch.Latinoam.Nutr. 1988.-Vol. 38, #3. P. 543-567.

79. Segal I., Gagiel P., Essop P. et al. Lactose deficiency in the South Africa black// Amer. J. clin. Nutr.- 1983. Vol.38. - P.901-905.

80. Stimpson E.G., Starnberg O.E. Conversion of lactose to glucose, galactose and sugars in the presence of lactase activators. U.S. Patent 2749242.

81. Tamm A. Managment of lactose intolerance// Scand. J. Gasroenterol.-1994.29.Suppl. 202.C.55-63.

82. Wallenfels K., Malhorta O.P.//Galactosidases. Advances in Carbohydrate Chem.,16.P.233.

83. Wasserman A.E. Aminoacid and Vitamin composition of saccharomyces fragilis in whey//J.Dairy.Sci.,4. P.379.85. www.lactaid.com/86. www.doctor.elis.cmw.ru/wnew/kurort/kurorta/kurort-a.html

84. Watters J.C., Ezvani R., Rlein E. Reduction of the lactose content of skim milk by continues countercurrent cascade ultrafiltration.// Separ . Sei. and Technol. 1989.-24, 5-6.- C.369-382.