Новые каротинсодержащие БАД: получение, свойства и применение для обогащения молочных продуктов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.07, кандидат наук Черкасова Анна Владимировна

• Черкасова Анна Владимировна
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Черкасова Анна Владимировна

Введение

Глава 1. Аналитический обзор литературы

1.1 Анализ структуры и ассортимента российского рынка функциональных продуктов и пищевых ингредиентов

1.2 Разработка функциональных пищевых продуктов (ФПП) и биологически активных добавок (БАД)

1.3 Роль молочных продуктов функционального назначения в

питании человека

Глава 2. Объекты и методы исследований

2.1 Объекты исследований и схема постановки эксперимента

2.2 Общие методы исследований

2.3 Специальные методы исследований

2.4 Статистические и расчетные методы исследований

Глава 3. Разработка технологии получения каротинсодержащих

БАД и изучение их свойств

3.1 Выбор способа обработки растительных компонентов, рекомендованных в состав БАД

3.2 Выбор способа обработки желтка куриного яйца

3.3 Разработка рецептуры БАД «Бетарон»

3.4 Разработка рецептуры БАД «Тыкверон»

3.5 Оценка совместимости компонентов каротиноидного состава с использованием современных методов анализа

3.6 Разработка технологической схемы производства БАД

3.7 Исследование свойств каротинсодержащих БАД

Глава 4. Разработка технологий функциональных молочных

продуктов с использованием каротинсодержащих БАД

4.1 Маркетинговое исследование воронежского рынка БАД и

выявление потребительских предпочтений

4.2 Обогащение творожного продукта БАД «Бетарон»

4.3 Получение напитка функционального назначения «Вкусняша»

на основе БАД «Тыкверон»

4.4 Разработка технологических схем производства

функциональных продуктов на основе каротинсодержащих БАД

Глава 5. Комплексная оценка БАД, инновационные предложения по импортозамещению молочных продуктов

5.1 Повышение конкурентоспособности молочных продуктов как способ их импортозамещения

5.2 Комплексная оценка качества каротинсодержащих БАД иобогащенных ими молочных продуктов

5.3 Инновационные способы импортозамещения молочных

продуктов

Выводы

Список использованных сокращений

Список использованной литературы

Приложения

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Проблема обеспечения населения полноценным питанием, способствующим укреплению здоровья, является в настоящее время актуальной и значимой. Этой проблеме посвящена «Доктрина продовольственной безопасности Российской Федерации на период до 2020 года» от 24 апреля 2012г. №1853п-П8 [67]. В этой связи не меньшую актуальность приобретает поиск источников сырья, обладающего биологической активностью и снижающего риск различных заболеваний (атеросклероза и злокачественных образований), появление которых обусловлено окислительным стрессом, вследствие протекающих в клетках биохимических реакций с образованием и участием свободных радикалов.

Ключевую роль в борьбе с такими заболеваниями играют антиоксиданты, обладающие способностью останавливать аэробное окисление органических веществ. К их числу относятся и каротиноиды.

Характерной особенностью нашего времени является стремление граждан к здоровому образу жизни, которое обусловливает смещение потребительских предпочтений в сторону натуральных продуктов питания, не содержащих в своем составе искусственных ингредиентов.

Степень разработанности темы

Разработка новых каротинсодержащих биологически активных добавок (БАД) органической природы приобретает особую актуальность в наши дни, в условиях ограничений, введённых Западом против России, и задачей импортозамещения БАД, стоящей перед всеми российскими производителями.

Все вышесказанное обуславливает пристальное внимание к проблеме поиска источников каротинсодержащего сырья и способов их обработки. Многие авторы, в их числе: Болотов В. М., Беркетова Л. В., Винницкая В.Ф., Гудвин Т. С., Комарова Е. В., Кудинова С. П., Кудрицкая С. Е., Литвинова Е. В., Нечаев А. П., Скрипников Ю.Г., Сарафанова Л. А., Поздняковский В. М. и др. внесли существенный вклад в изучение проблемы переработки моркови и тыквы для создания функциональных продуктов, обогащенных каротиноидами. Однако,

возможность комплексного использования растительного и животного каротинсодержащего сырья изучена недостаточно. При решении задачи импортозамещения БАД и обогащенных продуктов не исследована возможность повышения их конкурентоспособности на основе применения инновационных методов, в том числе ОБО, способствующих повышению прибыли и привлечению дополнительных средств, в фонд развития предприятия.

Цель работы: получение новых каротинсодержащих БАД органической природы для обогащения молочных продуктов и расширения их ассортимента.

В рамках поставленной цели решались следующие задачи:

- обосновать сырьевой состав каротинсодержащих БАД на основе информационно-патентного анализа и определить спрос потребителей на функциональные продукты и БАД, выполнив маркетинговое исследование;

- разработать рецептурно-компоновочные решения БАД и научно обосновать способ их получения;

- провести исследования состава и свойств новых БАД и комплексную оценку их качества при использовании в молочных системах;

- разработать практические рекомендации по обеспечению конкурентоспособности молочных продуктов;

- разработать техническую документацию на новые каротинсодержащие БАД и молочные продукты с их использованием;

- провести апробацию предложенных технических решений и рассчитать их экономическую эффективность.

Научная новизна работы

- выявлено, что при совместной переработке растительных каротиноидов (моркови или тыквы) с животными (яичным желтком) повышается их растворимость, что подтверждено экспериментально. Показано, что при внедрении растительных каротиноидов в матрицу - носитель (желток), последняя защищает активную субстанцию (каротиноиды) от влаги, кислорода, влияния перекисей, и предотвращает их от деструктивных изменений и химических взаимодействий;

- обоснованы условия получения и рецептурный состав БАД на основе использования методов математического моделирования и оптимизации в программе STATISTICA;

- установлены закономерности изменения свойств молочных систем с использованием БАД при производстве молочных продуктов.

Практическая значимость

Разработан рецептурно-компонентный состав и способ получения новых БАД на основе комплексного использования растительного (моркови или тыквы) и животного (яичного желтка) сырья. Установлены рациональные дозировки введения БАД в молочные системы, проведена сравнительная оценка каротинсодержащих БАД в технологии обогащенных молочных продуктов.

Предложены технологические схемы производства обогащенных молочных продуктов, которые апробированы в опытно-лабораторных и опытно-производственных условиях ООО «ЛКК» г. Ельца, Липецкой области.

Разработан пакет технической документации, включающий: ТУ на БАД «БЕТАРОН» (ТУ 9169-001-02068108-2014), ТУ на БАД «ТЫКВЕРОН» (ТУ 9281001-02068108-2015), а также творожный продукт «ВИТАМИННЫЙ» (ТУ 9222-00202068108-2014) и напиток «ВКУСНЯША» (ТУ 9222-002-02068108-2015).

Объем безубыточного производства творожного продукта «Витаминный» составляет 1548,58 т, молочного напитка «Вкусняша» - 205,3 т.

Результаты исследований используются в учебном процессе при подготовке бакалавров, магистров по направлению 260200,62 «Продукты питания животного происхождения» работы внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВО ВГУИТ, где используются в ходе преподавания дисциплин «УИРС с основами патентоведения», «Управление инновационным развитием» и «Экспертиза продуктов животного происхождения».

Методология и методы диссертационного исследования

Методологическая основа диссертационного исследования включает комплекс общенаучных методов. Основой работы является изучение современного состояния теории, техники и технологии получения БАД и молочных продуктов на их основе.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Технология получения новых каротинсодержащих БАД из сырья растительного и животного происхождения, технологические параметры, рецептура и свойства;

2. Технологии получения и рецептуры обогащенных молочных продуктов;

3. Оценка показателей качества и безопасности разработанных продуктов и предложения по обеспечению конкурентоспособности молочных продуктов.

Степень достоверности и апробация результатов

Апробация молочных продуктов проведена в опытно-производственных условиях ООО «ЛКК», г. Елец, Липецкой области.

Основные положения работы и результаты исследований были представлены и обсуждены на следующих конкурсах и конференциях:

Международной научно-технической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности: наука, образование и производство», ВГУИТ, Воронеж, 2013 г.; конференции «Инновационные технологии на базе фундаментальных научных разработок - прорыв в будущее», Воронеж, 2014 г.; Международной конференции «Экономика. Инновации. Управление качеством», г. Орел, 2013 г.; студенческой научной конференции ВГУИТ за 2014 год, Воронеж; IV Международной научно-технической конференции «Новое в технологии и технике функциональных продуктов питания на основе медико-биологических воззрений», Воронеж, 2014 г.; Международной научно-технической конференции «Продовольственная безопасность: научное, кадровое и информационное обеспечение», Воронеж, 2014 г.; LШ отчетной научной конференциипреподавателей и научных сотрудников ВГУИТ за 2015 г., Воронеж; Студенческий научный форум РАЕ, 2015 г.; студенческой научной конференции ВГУИТ за 2015 год, Воронеж.

Публикации. Материалы диссертации изложены в 22 публикациях, в том числе 4 статьях, опубликованных в научных журналах из перечня ведущих изданий ВАК Минобрнауки РФ. Материалы конференций и статьи-18, заявка на патент-1.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, включающих литературный обзор, методы исследований и 3 главы, посвященных собственно экспериментальным исследованиям с обсуждением их

результатов, выводов, списка литературы, содержащего 152 источника отечественных и зарубежных авторов, и 8 приложений. Работа изложена на 206 страницах машинописного текста, содержит 8 приложений, 59 таблиц и 91 рисунок.

Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Анализ структуры и ассортимента российского рынка функциональных продуктов и пищевых ингредиентов

1.1.1 Роль функциональных продуктов в питании человека

Тема «здорового образа жизни» в настоящее время становится популярной во всем мире. Такой интерес вызван более высокой мотивацией: сохранить работоспособность, получить самоудовлетворенность от результатов труда и повысить качество жизни. В России в последнее время данная тенденция постепенно также находит своих приверженцев. Однако для того, чтобы вести «здоровый образ жизни» необходимо, прежде всего, правильное и сбалансированное питание, которое сложно обеспечить в условиях общей занятости, высокого ритма жизни и финансовых трудностях, поскольку появляется физиологически обусловленная потребность в получении витаминных и иных питательных добавок, поддерживающих жизнедеятельность организма.

По данным официальной статистики 64,1% граждан нашей страны не соблюдают режим питания, а само питание является несбалансированным по своему составу и не соответствует требованиям ФАО/ВОЗ. В 2014 г. уровень потребления основных продуктов питания населением Российской Федерации приближался к нормам, рекомендуемым ФАО/ВОЗ (табл.1.1) [102].

Таблица 1.1 - Уровень потребления продуктов питания населением Российской Федерации, кг/год

Наименование продуктов питания Рекомендуемая норма потреблен ия, кг/год Уровень потребления продовольственных товаров населением РФ, кг

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 % к рекоменд уемой норме

1

Мясо и мясные продукты 70-75 57 64 66 66 69 71 74 77,7 103,6

Рыба и рыбные продукты 18-20 13,1 14 14,5 14,9 15,6 16,6 17,1 22,4 112,0

Молоко и молочные 320-340 239 240 242 244 247 246 249 248,5 73,0

Хлебопродукты 95-105 120 119 119 118 120 119 119 113,0 107,6

Картофель 95-100 110 111 111 112 104 110 111 105,0 105,0

Продолжение таблицы

1

Овощи и бахчевые 119 98 101 99 102 101 106 109 97,5 81,9

Сахар и кондитерские 38,0 39 37 39 37 39 40 40 34,4 90,5

Более наглядно данные табл. 1.1 могут быть представлены в виде диаграммы (рис. 1.1).

300

250

200

150

100

50

2006

Годы потребления

Мясо и мясные продукты Рыба и рыбные продукты

""^Хлебопродукты Картофель

""^Сахар и кондитерские изделия

2011

2012

2013

■Молоко и молочные продукты Овощи и бахчевые

0

Рисунок 1.1 - Динамика потребления продуктов питания населением Российской Федерации, кг/год

За период 2007-2014 г. среднегодовое душевое потребление картофеля увеличилось на 1% (с 110 до 111 кг), овощей и бахчевых культур на 12% (с 96 до 109 кг) мяса на 28% (с 53 до 74 кг), молока на 5% (с 236 до 249 кг молочного эквивалента), рыбы на 26% (с 12,6 до17,1 кг), сахара на 5% (с 38 до 40 кг), а хлебобулочных продуктов менее чем на 2% (с 118 до 119 кг).

Наибольшее отставание от рекомендуемых норм потребления, как видно из данных, представленных в табл.1.1, наблюдалось у молока и молочных продуктов, по остальным видам - оно было минимальным. В настоящее время в связи с введением санкций против РФ странами ЕС, США и их партнерами, положение дел с питанием населения ухудшилось, поскольку возросли цены на

многие белковые продукты и фрукты, из-за прекращения их поставок из-за рубежа, что, в свою очередь, привело к замене белковых продуктов на более дешевые - хлеб, картофель и сахар.

Создавшиеся условия существенным образом влияют на здоровье наших граждан, поскольку оно зависит от продуктов, которые они употребляют, а также условий, в которых живут.

Для ликвидации негативных последствий для здоровья населения дефицита витаминов, макро- и микроэлементов, железа, кальция, йода и др. (Спиричев и др., 1995, 2006; Вржезинская и др., 2003; Оглобин и др., 2005, 2007; Тутульян, 2005; Батурин и др., 2006, Лапардин и др.; Бекетова и др., 2007, Щеплягина и др., 2007), обнаруживаемого во все сезоны года, Постановлением Правительства Российской Федерации №1873-р от 25 октября 2010 г была утверждена «Концепция государственной политики в области здорового питания населения» на период до 2020 г. которая рекомендовала для укрепления здоровья россиян применение функциональных продуктов, обогащенных полезными макро- и микронутриентами, в том числе витаминами [67].

В этой связи, актуальным является разработка каротинсодержащих БАД, предназначенных для обогащения ими пищевых продуктов (рис. 1.2).

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Новые каротинсодержащие БАД: получение, свойства и применение для обогащения молочных продуктов»

Рисунок 1.2 - Актуальность темы

Анализ, выполненный Кодинцевой, Вржезинской и др. 2009 г. показал, что практически для любого пищевого продукта существует его обогащенный аналог (Вржесинская и др., Шатнюк, 2002, Коденцова, Вржесинская, 2007) [30,127].

Мировой опыт обогащения микронутриентами пищевых продуктов насчитывает уже более 100 лет. Содержание витаминов и железа в пищевых продуктах за счет их обогащения неуклонно растет, увеличившись в США в 1,5-3 раза по сравнению с таковым в 1919 гг. ^етог et а1., 2004; Ша1иЬо1а. 2005).

Одновременно увеличивается использование в питании обогащенных или функциональных пищевых продуктов, оказывающих регулирующее действие на организм человека, способствующих повышению устойчивости организма к воздействию внешних факторов различной природы и восстановлению организма после экстремальных нагрузок.

В отечественной науке термин «функциональное питание» появился в 1993 г. Функциональные продукты и БАД способствуют укреплению здоровья, нормализуют кишечную микрофлору, поддерживают естественное равновесие в организме и активируют его защитные силы, положительно влияя на самочувствие [82,131]. При конструировании продуктов функционального питания рекомендуется традиционные пищевые продукты обогащать теми ингредиентами, дефицит в которых наиболее существен в той или иной местности у тех или иных групп населения. Важно, чтобы в процессе создания продуктов функционального питания их питательные качества и потребительские характеристики не изменялись в худшую сторону [31, 116]. Причем употребление функциональных продуктов питания и нутрицевтиков может продолжаться практически неограниченно всеми категориями россиян для сохранения оптимальной функции адаптационных механизмов и поддержания функциональных резервов организма [120]. На рис. 1.3 представлена схема оптимального питания.

Сбалансированное базовое питание

Целенаправленное дополнение рациона питания: метаболически ориентированными или сбалансированными смесями, нутрицевтиками и фармоконкурентами

Индивидуально подобранное

Рисунок 1.3 - Схема оптимального питания

Концепция позитивного (здорового, функционального) питания впервые сформулирована в Японии в начале 80-х годов прошлого столетия, где приобрели большую популярность так называемые функциональные пищевые продукты. Под этим термином подразумевают продукты, предназначенные для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами населения, снижающие риск развития заболеваний, связанных с питанием, сохраняющие и улучшающие здоровье за счет наличия в его составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов.

Японские исследователи выделили три условия, определяющие функциональную пищу:

— это пища (а не капсула, таблетка или порошок), приготовленная из природных натуральных ингредиентов; ее можно и нужно употреблять в составе ежедневного рациона;

— при употреблении она обладает определенным действием, регулирующим определенные процессы в организме, например, усиление механизма биологической защиты, предупреждение определенного заболевания, контроль физического и душевного состояния, замедление процесса старения.

Эта группа получила название FOUSHU - Foods for specifid helth use. Требования к входящим в нее продуктам (в т.ч. с бифидобактериями, кальцием и соевыми белками) были определены национальным стандартом, введенным в 1991 г.

Д. Поттер выделил семь основных видов функциональных ингредиентов, придающих продуктам позитивного питания функциональные свойства:

— пищевые волокна (растворимые и нерастворимые);

— витамины (А, группа В, D и т.д.);

— минеральные вещества (такие, как кальций, железо);

— полиненасыщенные жиры (растительные масла, рыбий жир, омега-3-жирные кислоты);

— антиоксиданты: бета-каротин и витамины (аскорбиновая кислота - витамин С и альфа-токоферол -витамин Е); — олигосахариды (как субстрат для полезных бактерий);

— группа, включающая микроэлементы, лактобактерии, бифидобактерии и другие.

Международное и отечественное законодательство относит функциональные продукты к группе пищевых продуктов специализированного назначения [136,149,150].

Учитывая особенности состава и свойств функциональных пищевых продуктов по сравнению с традиционными, с учетом технологической специфики можно выделить три основные категории функциональных продуктов:

— традиционные продукты, содержащие в нативном виде значительные количества физиологически функциональных ингредиентов или их группы;

— традиционные продукты, в которых технологически понижено содержание вредных для здоровья компонентов, присутствие которых в продукте препятствует проявлению биологической и физиологической активности или биоусвояемости входящих в его состав функциональных ингредиентов (технологический прием -избирательное извлечение, разрушение, частичная или полная замена вредных для здоровья ингредиентов другими более ценными);

— традиционные продукты, дополнительно обогащенные функциональными ингредиентами с помощью различных технологических приемов [149].

Рассмотрим общие тенденции, складывающиеся на рынке функциональных продуктов.

1.1.2 Характеристика рынков функциональных продуктов

Мировой рынок функциональных продуктов интенсивно развивается, ежегодно увеличиваясь на 15-20%. Сегодня мировой рынок продаж функциональных продуктов превышает 50 млрд. долл. США. В Японии рынок функционального питания оценивается в 8-9 млрд. долл. в год, а его производство стало стратегическим направлением страны. В США ежегодно из федерального бюджета выделяются миллионы долларов на дотацию для обогащения пищевых продуктов натуральными БАД. По официальным данным, почти 40% рынка функциональных продуктов

предлежит США. Во Франции объем производств пробиотических продуктов и продуктов, содержащих БАД, за последнее десятилетие возрос в 350 раз.

Динамика объема мирового рынка пищевых микроингредиентов представлена на рис.1.4.

Источник: Leatherhead Food International, оценка РБК. Research

Рисунок 1.4 - Объем мирового рынка пищевых микроингредиентов до 2015 года, $ мпрд. в год

Невысокие темпы развития объясняются насыщенностью мирового рынка пищевых микроингредиентов.

Максимальное количество микроингредиентов производится в Китае и применяется в странах североамериканского континента и странах ЕС - 58%. Китай является одним из самых динамично развивающихся рынков пищевых микроингредиентов.

Эксперты рынка прогнозируют, что за последние 5 лет на рынке создались предпосылки для изменения структуры международного рынка пищевых микроингредиентов. И в перспективе рынок США может стать вторым после рынка Китая.

За последние шесть лет на рынке пищевых микроингредиентов в мире отмечается интенсивный рост натуральных микроингредиентов. Самые высокие

темпы роста за 5 лет показали натуральные красители (+12,9%). Натуральные пищевые микроингредиенты растут быстрее функциональных - сегмент пребиотиков вырос за 5 лет на 10,5%.

Основная причина роста - стремление потребителей к «здоровому образу жизни», и как следствие, рост потребительского спроса на натуральные микроингредиенты.

Рынок пищевых микроингредиентов в России является относительно молодым, активно развивающимся за последние 15-20 лет. Такое положение дел объясняется тем, что в Советском Союзе производства и сбыта пищевых добавок и микро-ингредиентов практически не существовало. Несмотря на отсутствие опыта производства и сбыта пищевых микроингредиентов, российская пищевая промышленность за это время сумела сделать гигантский скачок в освоении и использовании обширной группы пищевых микроингредиентов почти во всех своих отраслях.

Динамика изменения объемов российского рынка пищевых микроингредиентов представлена на рис. 1.5.

Источник: Leatherhead Food International, оценка РБК. Research

Рисунок 1.5 - Объем отечественного рынка пищевых микроингредиентов до 2015 года, $ мпрд. в год

Наряду с ростом рынка пищевых микронунтриентов в России растет и аптечный рынок БАД. Так, например, по данным DSM Group, объем российского аптечного рынка БАД, в стоимостном выражении в январе 2015 г. сократился на 13,1% (относительно декабря 2014 г.) и составил 2,68 млрд. руб.

В натуральном выражении объем аптечного рынка БАД в первом месяце 2015 года уменьшился на 4,3%, по сравнению с аналогичным периодом 2013 г. и составил 22,3 млн. упаковок. Средневзвешенная цена упаковки БАД в январе 2015 г. по сравнению с декабрем 2014 г. выросла на 18,9% и составила 120,5 руб. [4].

Правовые отношения в области оборота БАД на территории РФ регулируются законами «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» (№ 52-ФЗ от 30 марта 1999 г.;) [75], «О качестве и безопасности пищевых продуктов» (№ 29-ФЗ от 02 января 2000 г.) [74], «О защите прав потребителей» (№ 196-ФЗ от 30 декабря 2001 г.), а также рядом других документов федерального уровня действия, к которым относятся «Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)». Важное место в системе обеспечения контроля оборота БАД имеют приказы Министерства здравоохранения, Роспотребнадзора, постановления Главного государственного санитарного врача РФ и другие ведомственные документы.

Решением Совета Евразийской экономической комиссии № 58 от 20.06.2012 г. утвержден Технический регламент Таможенного союза 029/2012 «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств» [119]. Введение данного ТР дает возможность гармонизировать требования, предъявляемые к ПД на территории РФ с требованиями ЕС и обеспечивает россиянам их безопасность.

Регулярно БАДы в нашей стране употребляют только 2% населения и еще 22% делают это периодически (согласно данным ВЦИОМ, опубликованным в 2013 году). В то же время в странах Западной Европы и США более 50% населения употребляют добавки регулярно, в Японии, стране с самой высокой продолжительностью жизни, этот показатель приближается к 90% [98,135,152].

Возможно, такое отставание связано с более поздним (примерно на 20 лет) появлением БАД на российском рынке. Культура потребления БАД у россиян только зарождается, и потребитель очень настороженно относится к ним.

Исследования, выполненные ВЦИОМ в 2012 г. (в опросе приняли участие 1600 человек в 138 населенных пунктах в 46 областях, краях и республиках России) показали, что 21,0% респондентов оказались сторонниками БАД, 22,0% -противниками, а 44,0% россиян утверждали, что от биодобавок нет ни вреда, ни пользы. Важно отметить, что среди тех, кто хотя бы однажды принимал БАД, значительно чаще звучало мнение о том, что с их помощью можно решить проблемы со здоровьем [4].

Проведенный опрос позволил определить основные мотивы потребления БАД у россиян (рис.1.6).

Сердечно-сосудистые заболевания

Проблемы со щитовидной железой

Снижение веса

Нормализация давления

Профилактика желудочно-кишечных заболеваний

Пр едупреждение пр остудных заболеваний

Улучшение состояния кожи, волос и костей

Восполнение витаминов и микроэлементов

Поддержание иммунитета и профилактика заболеваний

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0

10

3,0 ]

3,0 |

4,0 |

6,0

7,0

27,0

30,0

Рисунок 1.6 -Основные мотивы потребления БАД у россиян

Источник: Всероссийский Центр Изучения Общественного Мнения, 2012

Как видно на рисунке 1.6, основными мотивами потребления БАД является общее укрепление здоровья и профилактика заболеваний. Характеризуя портрет потребителей БАД, (данные компании «КОМКОН - Фарма») следует отметить, что потребитель БАД «моложе» потребителей лекарственных средств. Его возраст в среднем составляет от 20-44 лет (50,0% респондентов). Примерно такой же процент людей потребляет лекарственные средства в возрасте от 45-65 лет. Доля

людей с высокой потребительской активностью среди покупателей БАД в два раза выше доли таких людей населения в целом и в полтора раза больше среди потребителей лекарств [87].

По своему психографическому профилю потребители БАД относятся в целом к типу «новаторы, достигшие успеха» Они активны, уверены в себе, тщательно следят за своей внешностью и здоровьем. Новаторы предпочитают свое время тратить на активный отдых, в повседневной жизни активно используют нововведения, упрощающие жизнь.

В настоящее время российский рынок БАД стремительно развивается в контексте общих тенденций мирового рынка, поэтому так необходимо знать отношение зарубежных потребителей к БАД [4,87,96].

Анализ зарубежных литературных источников [4,87,107] показал, что на уровень потребления БАД влияет множество факторов, в том числе: пол, возраст, уровень образования, социально-экономический статус, курение, индекс массы тела, а также принадлежность к определенной этнической группе, состояние здоровья, наличие хронических заболеваний и другие факторы.

Структурирование медицинских проблем по возрастным группам позволило сгруппировать их следующим образом: 18-39 лет - усталость; 40-49 лет -здоровье глаз; 50+ - сохранение памяти и умственных способностей.

Исследования, выполненные американской компанией МНАЫЕЗ (Экспертиза общественного здравоохранения) в 2014 г., работающей на рынке БАД с 1971 г., показали, что потребительский интерес к БАД в последнее время снижается. Так, например, если в 2012 г. он составлял - 59,0%, то в 2014 г - 51,0%. Наиболее востребованными становятся натуральные добавки, которые потребители предпочитают лекарствам. В их число входят и лекарственные растения рынок которых в 2015 г достиг 6,4 млрд. $, что на 7,1 % выше уровня 2014 г. [96,107].

Широкое распространение у потребителей получают антоцианы, относящиеся к полифенолам и содержащиеся в лекарственных растениях. Растительные полифенолы - это мощные антиоксиданты, они защищают клетки нашего организма от повреждающего действия свободных радикалов и

поддерживают их нормальные функции, а также замедляют процессы старения. Опрос потребителей позволил определить, что 63,0% взрослых респондентов знали о полезных свойствах полифенолов, а 21,0% регулярно их употребляли. Содержащийся в сосновой коре гидрокситиразол, также широко применялся американскими потребителями, как антиоксидантное и противовоспалительное средство. [96,107]

В 2014 г. 138,9 млн. взрослых американских потребителей использовали витаминно-минеральные БАД. Распределение БАД по видам показано на рис. 1.7.

14.0

■поливитаминные ■ омега-3

■витамины В или О

■кальциевые ■витамин С ■магнии или железо ■витамин Е

Рисунок 1.7 - Распределение витаминно-минеральных БАД по видам среди потребителей

Продажи витаминов превысили 11,7 млрд. $, при этом объем продаж витамина Э увеличился на 8,8%, витамина А (каротиноидов) на 6,7% и витамина В на 5,2%.

Трое из десяти потребителей предпочитают БАД натуральные пищевые продукты, причем 24,0% -минимально обработанные. В 2014 г. на рынке США наблюдается потребительский рост соков - на 10,4%; продажа зеленого чая достигла 135 млн. $.

Недостающие организму функциональные компоненты потребители хотят получать, употребляя разнообразные пищевые продукты и напитки.

Аналогичные тенденции складываются и на европейском рынке. Так, например, в работе словацких ученых [22] говорится об использовании флавоноидов для улучшения органолептических свойств и сохранности пищевых продуктов, получаемых путем экстрагирования трав и специй. Эти добавки могут быть получены из различных растений с высоким содержанием дубильных веществ.

FERRUZZI, M. G. и соавторы (2006 г.) [22] утверждают, что проведенные эпидемиологические исследования, подтвердили эффективность использования фитохимических средств для профилактики и лечения хронических заболеваний при употреблении их с растительными продуктами питания.

В настоящее время в период введения санкций Европейским Союзом и изоляции России нам необходимо развивать собственный рынок специализированных продуктов и БАД из доступного отечественного сырья, что соответствует планам Правительства РФ.

1.2 Разработка функциональных пищевых продуктов (ФПП) и биологически активных добавок (БАД)

1.2.1 Характеристика общих принципов разработки ФПП или БАД Разработка новых продуктов функционального назначения, или БАД, как правило, осуществляется по определенным принципам (рис.1.8) [106].

Рисунок 1.8 - Принципы разработки БАД

Рассмотрим их более подробно.

Совместимость функциональная предполагает использование компонентов одинаковой направленности, например, антиоксидантной или витаминной природы.

Совместимость технологическая. Состав композиции БАД должен отвечать не только достижению намеченных ею функциональных свойств, но и таким показателям, как совместимость продуктов по свойствам (влажности, жирности, плотности и т.д.), органолептике, срокам гарантированной годности продукта.

Функциональная направленность. Функциональная направленность каротинсодержащих БАД обусловлена содержанием комплекса биологически активных веществ антиоксидантной и витаминной природы.

Регламентированное содержание функциональных ингредиентов предполагает допустимое содержание, функциональных ингредиентов в соответствии с медико-биологическими требованиями.

Синергизм активных компонентов. Многие исследователи, работающие в области изучения антиоксидантных свойств каротиноидов, сходятся во мнении, что смеси различных каротиноидов гораздо более эффективны, чем отдельные вещества наибольший синергетический эффект отмечается, если в смеси присутствуют лютеин и ликопин (Stahl et al., 1998). Лютеин и зеаксантин, как два главных каротиноида желтка яиц показали достаточно высокую активность в их антиоксидантной защите.

Безопасность БАД предполагает отсутствие токсичности самой БАД и входящих в нее компонентов.

Технологичность - характеристики повышения устойчивости продукции к окислению, улучшения органолептических показателей и разработки продуктов повышенной пищевой ценности.

Стоимость - стоимость БАД должна быть доступной для потребителя.

Для соблюдения всех указанных принципов при разработке БАД особенно важным является выбор сырья.

С конца 80-х гг. в промышленно развитых странах стали широко использовать бета-каротин как добавку к различным пищевым продуктам. В некоторых странах, в частности, США и Японии, в нем усматривают надежный и безвредный способ сохранения генофонда и выживания нации в неблагоприятных экологических условиях, т.к. бета-каротин обладает широким спектром полезных фармакологических свойств. Наряду с общеизвестным его действием как провитамина А (улучшает деятельность органов зрения, ускоряет заживление ран и т. д.) он обладает антимутагенной активностью, противоопухолевыми и радиопротекторными свойствами [78].

Создание и использование в рационе питания пищевых добавок, содержащих бета - каротин, обладающих лечебно-профилактическим действием, позволяет повысить уровень адаптационной защиты организма к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды на организм человека и снизить риск возникновения злокачественных новообразований.

Именно поэтому наш выбор пал на разработку новых органических БАД на основе каротинсодержащего сырья.

1.2.2 Характеристика каротинсодержащего сырья для производства БАД

Для производства каротинсодержащих добавок преимущественно используется сырье растительного происхождения - морковь, тыкву, свеклу, петрушку и др. овощи, хотя могут применяться и продукты животного происхождения, например желток куриного яйца.

Сырье для БАД должно отвечать строгим требованиям к качеству, поскольку от него напрямую зависит эффективность БАД, степень их воздействия на организм. Очень важно, чтоб сырьё заготавливалось только в экологически чистых районах, в соответствии с гигиеническими нормативами и стандартами, а также, чтобы соблюдались правила его хранения.

В качестве источников каротинсодержащего сырья в диссертационной работе использовали морковь, тыкву и яичный желток.

В России выращивают в основном каротиновые сорта моркови, большинство которых было выведено на основе использования сортов французской селекции. Наиболее распространены среди них Нантская 4, Шантенэ 2461, Витаминная 6, НИИОХ и др. (табл. 1.2).

Таблица 1.2 - Содержание бета - каротина в столовых сортах моркови

Наименование сорта моркови Содержание бета-каротина, мг%

Шантенэ 2461 13,2-18,8

Витаминная 6 14,9—28,4

Нантская 4 19,0

НИИОХ 20,5

В диссертационной работе использовали морковь столовых сортов с небольшой сердцевиной и темно-оранжевого цвета: Витаминная 6 и Нантская 4.

Рисунок 1.9 - Столовые сорта моркови

Морковь в России возделывается повсеместно, и она является одной из основных овощных культур. По данным АБ - Центра (экспертно-аналитического центра агробизнеса) посевные площади, занимаемые этой культурой в течение последних трех лет составляют в среднем 22,8 тыс. га (рис. 1.10).

Рисунок 1.10 - Посевные площади моркови промышленного выращивания

Валовые сборы моркови промышленного выращивания в 2012—2014 гг. были также относительно стабильны и имели некоторую тенденцию к росту. В 2014 году в сельхозорганизациях и на фермах страны собрали 568,0 тыс. т моркови, что на 1,7% больше, чем в 2013 году, и на 16,2% превышает показатели 5-летней давности. За последние 10 лет валовые сборы моркови промышленного выращивания, по расчетам экспертно-аналитического центра «АБ-Центр», увеличились на 66,7% [94,108].

Крупнейший регион-донор по моркови в России — Волгоградская область. Здесь объемы промышленного производства моркови превышают уровень потребления на 83,5 тыс. т в год. Второй по объему регион-донор — Московская область, где объем производства превышает объем потребления на 38,7 тыс. т. На третьем месте — Ленинградская область с потенциалом поставок в другие регионы РФ на уровне 34,4 тыс. т. Это сопоставимо с объемом потребления моркови города Санкт-Петербурга (30,0 тыс. т).

Среди овощных культур в решении проблемы питания особое место занимает тыква. В ней содержатся соли калия, кальция, фосфора, железа, меди,

цинка, витамины С, Вь В2, В6, Е, каротиноиды и другие биологически активные вещества.

В РФ распространены три вида тыквы: крупноплодная - Cucurbita maxima, твердокорая - Cucurbitapepo и мускатная - Cucurbita moschata.

Для переработки используются плоды различных сортов и гибридов тыквы, к которым предъявляются повышенные требования. Содержание сухого вещества в плодах тыквы должно быть на уровне не менее 7 %, мякоть (мезокарпий) толщиной 4-8 см, ярко-оранжевой цвета, без зелени, кора плода мягкая, сравнительно легко должна подвергаться ручной и механической очистке.

Объектом наших исследований, как источник каротинсодержащего сырья была выбрана тыква сорта «Витаминная». Тыква этого сорта по внешнему виду больше напоминает округлую форму. Цвет овоща оранжево-зеленый (рис. 1.11).

Рисунок 1.11 - Тыква сорта «Витаминная»

Этот сорт тыквы очень урожаен. Плоды могут вырастать по 10-13 кг, хорошо транспортабельные, лёжкие. Содержание сахара в них составляет до 7%, сухих веществ — до 12%, каротина — до 30 мг/100 г.

В России по данным Росстата отмечается постоянный рост бахчевых и овощных культур (Рис. 1.12). В Воронежской области в последние годы (данные Воронежстат) также отмечается рост валового сбора этих культур (рис. 1.13).

600

500

400

300

200

100

2010 2011 2012 2013 2014

—Линейная (Ряд 1)

Рисунок 1.12 - Динамика роста посевных Рисунок 1.13- Динамика роста площадей и валового сбора овощных и валового сбора овощных и бахчевых культур в РФ бахчевых культур в

Воронежской области

Данные приведенные на рис. 1.12 и 1.13, свидетельствуют об отсутствии дефицита сырья для производства каротинсодержащих БАД.

В таблице 1.3 приведен химический состав различных сортов тыквы

Таблица 1.3 - Химический состав плодов тыквы

СЭВ, % Содержание сахаров, % каротин, мг % Крахмал, балл,%

Сорт моно сахара дисахара сумма сахаров витамин С, мг % пектин, %

Миндальная 35 13 5,1 7 12,1 1,5 14,1 0,8 0,5

Мичуринская 20 4,68 13,09 17,7 6,5 29 1,5 5

Целебная 8 6,31 0,79 7,11 1,0 11 0,7 0

Витаминная 12 7 4,5 11,5 6,0 15 1,1 0,5

Выбор сорта «Витаминная» обусловлен достаточно высоким содержанием в ней каротина.

Третьим объектом настоящих исследований являлся желток куриного яйца, также содержащий каротин.

По данным литературных источников наибольшее содержание каротиноидов в желтке весной и летом, когда и рационе используют зеленые растительные корма. Уменьшается содержание каротиноидов в желтке яиц

обычно в конце зимы, когда добавляют травяную муку, в которой при длительном хранении происходит разрушение каротина [79].

Желток яйца по своему химическому составу значительно отличается от белка. В нем меньше воды и больше сухих веществ. Сухие вещества желтка содержат больше протеинов, жиров, минеральных веществ и витаминов (табл. 1.4). Таблица 1.4 - Химический состав куриного желтка

Вода Сухие вещества Органические вещества Неорганические вещества

Протеины Жиры Углеводы

48.3—48, 8 50, 4—51, 1 16.3—16, 8 32, 4—32, 9 0, 9—1, 1 1, 0—1, 2

Физико-химические свойства желтка куриного яйца приведены в таблице 1.5. Таблица 1.5 - Физико-химические свойства желтка куриного яйца

Показатели Величина

Температура коагуляции. °С 70—75

Поверхностное натяжение, дн/см2 34—41

Вязкость. пуаз 267—312

Плотность, г/см3 1.26—1.35

Соотношение между анионами и катионами 2.4—2.7

Концентрация водородных ионов (рН) 5.7—6, 3

Окислительно—восстановительный потенциал, мВ 274—287

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Черкасова Анна Владимировна, 2015 год

,5 - -

и,... ' " "

| / I о * £

и

\

,5.

о,...

1 •••!........ 1

•

л

I-

о

0

1

л Ц

О] I-

05 Ц

01 *

Рисунок 4.13 - Профили предсказанных значений и функции желательности рецептурного состава творожного продукта

Данный рецепт был положен в основу при разработке творожного продукта функционального назначения «ВИТАМИННЫЙ», при разработке НТД и исследовании его свойств.

4.3 Получение напитка функционального назначения «Вкусняша» на основе БАД «ТЫКВЕРОН»

Для практической апробации применения БАД «ТЫКВЕРОН» разработан молочный напиток «Вкусняша» и определены его основные показатели.

4.3.1 Выбор и обоснование сырья для получения напитка

Основным сырьем для получения напитка являлось молоко. В состав молока входят: вода, белки, жир, молочный сахар (лактоза), минеральные вещества (в т. ч. микроэлементы), витамины, ферменты, гормоны, иммунные тела, газы, микроорганизмы, пигменты. Оптимальное сочетание этих компонентов в молоке делает его наименее заменимым пищевым продуктом, особенно для детей, т. к. в нём есть большинство элементов, необходимых для нормального роста и развития организма.

Продукты хорошего качества можно получить только из качественного сырья. Поэтому нами предварительно были исследованы образцы молока коровьего пастеризованного трех марок: «Белый город», «Алексеевское» и «Иван Поддубный» в БУВО «Воронежская областная ветеринарная лаборатория» (табл. 4.7).

Таблица 4.7 - Характеристика показателей качества образцов молока-сырья

Наименование показателей НД на метод испытаний Значение показателей Погрешности метода испытаний

«Белый город» «Алексе-евское» «Иван Поддубный»

КМАФАнМ, КОЕ/г ГОСТ 10444.15-94 ГОСТ 26670-91 2,1х104 2,0х104 4,0х104

Массовая доля жира,% ГОСТ 5867-90 2,5 2,5 2,5 ± 0,1

Массовая доля белка, % ГОСТ 23327-98 2,91 2,8 2,82 ± 0,06

Титруемая кислотность, Т ГОСТ 3624-92 15,9 15,0 14,2

Массовая доля СОМО,% ГОСТ 3626-73 8,3 8,2 7,8 ± 0,1

Плотность, кг/м3 ГОСТ3625-84 1028,4 1029,4 1027,4

Анализ данных, представленных в табл. 4.7 показывает, что лучшими показателями обладает молоко марки «Белый город», по таким показателям как массовая доля белка - 2,91% и КОЕ - 2,1*104г. Данное молоко и было выбрано нами для получении молочного напитка.

Вторым компонентом, входящим в состав напитка, был выбран банан.

Бананы, являясь одними из самых распространенных фруктов. В этих тропических фруктах содержатся различные сахара, углеводородные волокна

(пектины), яблочная кислота, а также вещества, которые способствуют усвоению в пищеварительной системе других полезных углеводородов. Бананы содержат большое количество калия, полезного для нашего мозга, сердца и мышц. Богаты бананы минеральными элементами в том числе, железом, натрием, магнием, фосфором и кальцием. В них содержится и витамины Вь B2, B3, B6, B9, С, Е, РР и бета-каротин, которые улучшают память, внимание, помогают противостоять раздражимости и стрессу, повышают работоспособность, борются с бессонницей, полезны для здоровья волос (табл. 4.8).

Таблица 4.8 - Химический состав бананов

Показатель Содержание в плоде

Вода, г 74,0

Белки, г 1,5

Жиры, г 0,1

Углеводы, г Моно- и дисахариды 19,0

Крахмал Следы

Клетчатка, г 0,8

Органические кислоты, г 0,4

Зола, г 6,9

Минеральные вещества, мг № 31

K 348

Ca 8

Mg 42

P 28

Fe 0,6

Витамины, мг Р-каротин 0,12

В1 0,04

В2 0,05

РР 0,60

С 10

Энергетическая ценность, ккал 89

Минеральные вещества, присутствующие в банане, относятся к жизненно необходимым компонентам питания с весьма разнообразными физиологическими функциями. Они играют важную роль в пластических процессах, формировании и построении тканей организма, в частности костей скелета. Минеральные вещества нужны для поддержания кислотно-щелочного равновесия в организме, создания определенной концентрации ионов водорода в тканях и клетках, межтканевых и

межклеточных жидкостях, а также для придания им осмотических свойств, обеспечивающих нормальное протекание обмена веществ.

Для получения напитка с хорошими органолептическими показателями банан необходимо предварительно обрабатывать. Способ обработки бананов был предложен учеными МГУПП (Е. Е. Юшиной, Т.Д. Багдоян) [132].

Очищенная нарезанная банановая масса, после термообработки при температуре 1100С-120 0С, в дальнейшем подвергалась охлаждению до 300С. При такой технологии, выпаривание свободной межклеточной жидкости происходило при условии полного сохранения тканей и целостности плода. Липидная разогретая масса варочной среды путем простой диффузии поступала в ткани и перекрывала, ввиду своей гидрофобности, контакт имеющихся свободных крахмалов с водой, предотвращая клейстеризацию. При последующем охлаждении термически обработанных бананов, происходило частичное структурирование крахмала в более твердую фазу, закреплялось пектиновое желе. Текучесть массы при этом уменьшалась. Ароматические вещества перешли и сохранились в липидах. Далее масса куттерировалась до образования однородной смеси 1-2 минуты и охлаждалась. В результате проникновения гидрофобных липидов в структуру тканей при условии сохранения их целостности, процесс куттерирования образовал устойчивую вязкую эмульсию, где капсулированные липидами зерна крахмала, не вступали в контакт с воздухом и не синели. Ферменты при этом были инактивированы, в результате чего масса приобрела бело-желтый приятный цвет и стабильную, однородную, формующуюся консистенцию. Хорошо структурированная ароматная десертная паста обладала насыщенным запахом и вкусом бананов. После формования масса была стабильно устойчива в объеме, цвете и однородности, не изменяла своих свойств при хранении при температуре +60С в течение 5 суток.

Основываясь на химическом составе исходного сырья, можно основательно утверждать, что выбранные компоненты будут полезны для здоровья потребителей молочного напитка, приготовленного на их основе, а учитывая факт, его обогащения БАД «ТЫКВЕРОН», содержащего бета-каротин и

обладающего антиоксидантными свойствами, можно с уверенностью заключить, что такой напиток будет обладать функциональными свойствами.

Выбор количества вносимой БАД «Тыкверон» определяли исходя из суточной потребности бета - каротина.

Суточная потребность бета - каротина 5 мг, тогда: 30% суточной потребности=1,5мг; 40% суточной потребности=2мг; 50% суточной потребности=2,5 мг.

4.3.2 Моделирование и оптимизация рецептурного состава молочного напитка «Вкусняша»

Для оптимизации рецептурного состава молочного напитка, содержащего молоко, банан, сахар, и БАД «ТЫКВЕРОН» были приготовлены 6 образцов напитка «Вкусняша» с различным количеством БАД «ТЫКВЕРОН» и банана (табл. 4.9).

Таблица 4.9 - Рецептура экспериментальных образцов напитка «Вкусняша»

Наименование образца Количество БАД «ТЫКВЕРОН», вносимого в напиток (Х), г Количество банана, вносимого в напиток, (У) г Количество молока в напитке, (2), г

1 1,5 5 93,5

2 1,5 10 88,5

3 1,5 15 83,5

4 2,5 5 92,5

5 2,5 10 87,5

6 2,5 15 82,5

В экспериментальных образцах определяли вязкость (табл.4.10). Таблица 4.10 - Экспериментальные данные по вязкости шРаБ, напитка

Температура, 0С Вязкость молочного напитка, шРаБ, содержащего БАД и банан

Х1=30,0% Х2=50,0%

У1=5,0 У2=10,0 Уэ=15,0 У1=5,0 У2=10,0 Уэ=15,0

1 2 3 4 5 6 7

16,0 10,1 41,3 44,4 12,9 48,3 46,6

18,0 9,44 40,3 35,2 9,80 46,6 42,4

20,0 9,04 35,6 33,0 8,17 31,7 41,1

22,0 8,45 34,2 32,5 7,56 30,2 41,8

24,0 8,30 32,9 32,0 6,89 28,7 40,6

26,0 7,56 31,7 31,8 6,59 27,9 40,4

28,0 6,69 30,8 30,0 6,22 27,2 38,1

30,0 6,23 29,3 29,3 6,04 26,0 35,9

32,0 5,67 28,6 27,9 5,92 25,3 34,1

Продолжение табл. 4.10

1 2 3 4 5 6 7

34,0 4,55 28,2 26,9 5,71 24,3 33,7

36,0 4,44 28,5 25,2 5,58 23,8 32,0

38,0 4,40 28,5 22,9 5,35 22,1 31,7

40,0 4,10 28,7 21,4 5,30 22,0 30,6

Экспериментальные данные были обработаны вначале в программе Excel, где построены графики изменения вязкости напитка в зависимости от температуры и количества, внесенных в него компонентов (рис.4.14).

250

200

« 150

Он

S

о

J 100 в

50

Образец 6 Х2=50,0 У3=30,0

- Образец 5 Х2=50,0 У2=25,0 Образец 4 Х2=50,0 У1=10,0

-Образец 3 Х1=30,0 У3=30,0

- Образец 2 Х1=30,0 У2=25,0 Образец 1 Х1=30,0 У1=10,0

16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Температура, 0С

0

Рисунок 4.14 - Графики изменения вязкости молочного напитка в зависимости от температуры и содержания вносимых в него компонентов

Для определения оптимальной дозы компонентов, вносимых в напиток, проведено планирование полнофакторного эксперимента (ПФЭ) табл. 4.11 и построены профили предсказательных значений и функции желательности (рис.4.15).

Таблица 4.11- ПФЭ

Профили предска занных ■значений и функции желательности

Х-коп-ю БАД, вносимой е налиток У-нжса банана, вносимого в

кашггок, г

¿-масса молока, г

Желательность

60,000 46,750

-10,00 90,000

23,600

-30,00

,96152

— — — ... ...

1

1 1

} 1

1 г

г 1

.

1

I

{ {

1 ^.........

----< 1 — ---- ---- ---- ----

1

1 ..............

1

/

01

/

И,'

...

..........!...........!...........:..........Г"

а—о—о—о.

...........\...........;..........¿....

■ .....

■ .......... ..........\...........;...........

и

ш

—

1

1

*

4

я

5

-I-1-1-г-

■■□—р—р—р

—I-1-1-1—

□---□—

..........1..........

— \ ........ ____ ____

с 1 1

ч : \ :

\

%

1.5

2,5

5,

15,

32,5

93,5

Рисунок 4.15- Профили предсказанных значений и функции желательности рецептуры молочного напитка

Как видно на рисунке 4.15, для получения оптимальной вязкости напитка У=46.75 в него необходимо внести 2,5 г БАД «ТЫКВЕРОН», содержащей бета-каротин в количестве, составляющей 50,0% суточной потребности, т.е. 2,5 мг и 15,0 г банана.

На основании полученных результатов далее построен график трехмерной поверхности и определено уравнение регрессии между вязкостью напитка, содержанием в нем БАД (Х), молока (7) (рис.4.16).

Кроме того, построен тернарный график, устанавливающий зависимость между входящими в рецептуру напитка компонентами и его вязкостью и определено уравнение регрессии (рис. 4.17).

Рисунок 4.16 - 3 М График поверхности и уравнение зависимости между вязкостью и содержанием в напитке БАД (Х) и молока (2)

Рисунок 4.17 - Тернарный график и уравнение зависимости между вязкостью и содержанием вносимых в напиток компонентов

Дальнейшие исследования были направлены на получение сухого порошка из напитка, последующее его восстановление и исследование свойств восстановленного напитка.

4.3.3 Применение инсант - технологий при получении напитка «Вкусняша» и определение его свойств

Для получения сухого молочного напитка его подвергали сушке на распылительной сушилке, а затем восстанавливали при различных температурах.

Характеристика восстанавливаемых напитков представлена в табл. 4.12.

Таблица 4.12- Характеристика восстанавливаемых напитков

Кол-во БАД в исходном напитке, г Масса навески сухого молочного напитка Масса навески порошка, Общая растворимость сухого молочного напитка и бета -каротина, %

1,5 6г на 50 г готового напитка (9% сухих веществ) 0,28 г 93,6

2,5 6г на 50 г готового напитка (12% сухих веществ) 0,46 г 94,0

Восстановленные напитки оценивали по органолептическим показателям (табл. 4.13)

Таблица 4.13 - Данные по органолептической оценке восстановленных напитков

Характеристика Цвет Запах Вкус Консистенция Внешний вид

Восстановленный напиток при !=60°С, содержание сух. веществ 9,0% 4 4 4 4 4

Восстановленный напиток при 1=600С, содержание сух. веществ 12,0% 4 4 5 3 3

Восстановленный напиток при 1=400С, содержание сух. веществ 9,0% 5 5 4 5 5

Восстановленный напиток при 1=400С, содержание сух. веществ 12,0% 5 5 5 5 5

Восстановленный напиток при 1=200С, содержание сух. веществ 9,0% 4 4 3 3 3

Восстановленный напиток при 1=200С, содержание сух. веществ 9,0% 4 4 4 3 4

Более наглядно данные таблицы 4.13 можно представить в виде лепестковой диаграммы (рис. 4.18).

—♦— В о с с тано в л енный нагл гток при 1=600С. содержание сух. веществ 9,09 о

■ В о с с тано в л енный нагл гток при 1=600С. содержание сух. веществ 12,090

В о с с тано в л енный нагл гток при 1=400С. содержание сух. веществ 9,09 о

)( В о с с тано в л енный нагл гток при 1=200С. содержание сух. веществ 9,09 о

Ж В о с с тано в л енньгй напг гток при 1=200С. содержание сух. веществ 9,09 о

Рисунок 4.18 - Лепестковая диаграмма органолептической оценки восстановленных напитков

Как видно на рисунке, наилучшими органолептическими показателями обладает напиток, восстановленный при температуре !=60°С и содержащий 12,0% сухих веществ.

Дальнейшие наши исследования были направлены на изучение хранимоспособности молочных напитков. В восстановленных напитках определяли кислотность в течение 3 суток хранения (табл. 4.14).

Таблица 4.14 - Кислотность восстановленных молочных напитков

Продолжительность хранения, сут Изменение кислотности молочного напитка (2), °Т от содержания сухих веществ (Х) и температуры напитка (У)

Х1=9.0% Х2=12.0%

У1=60 °С У2=40 0С У3=20 0С У1=60 0С У2=400С У3=20 0С

1 сутки 18 16 14 19 17 12

2 сутки 22 20 18 21 20 16

3 сутки 26 24 20 24 25 22

Для выбора наилучшего напитка и определения оптимальных условий его восстановления проведено планирование эксперимента (табл. 4.15) и построены профили предсказательных значений и функции желательности (рис.4.19).

Таблица 4.15 - ПФЭ

Рисунок 4.19- Профили предсказанных значений и функции желательности параметров восстановления молочного напитка

Как видно на рис. 4.19, максимальную продолжительность хранения (2=3,0 сут.) имеет напиток с содержанием сухих веществ Х=9,0%, восстановленный при температуре У=60,0 0С, поэтому он был взят нами как образец для разработки технической документации на функциональный напиток «Вкусняша» (Приложение Д).

На основании данных планирования полнофакторного эксперимента (табл. 4.17), построен тернарный график и получено регрессионное уравнение расчета кислотности в восстановленном напитке в зависимости от продолжительности хранения (Z), температуры напитка (У) и содержания сухих веществ (Х) в напитке (рис. 4.20)

Рисунок 4.20 - Тернарный график и регрессионное уравнение определения кислотности в восстановленном напитке в зависимости от продолжительности хранения (7), температуры напитка (У) и содержания сухих веществ (Х)

На заключительном этапе по результатам проведенных исследований были разработаны технологические схемы производства функциональных продуктов, на основе каротинсодержащих БАД: творожного «Витаминный» и молочного напитка «Вкусняша»

4.4 Разработка технологических схем производства функциональных продуктов на основе каротинсодержащих БАД

4.4.1 Технологическая схема производства творожного продукта «Витаминный»

Для производства творожного продукта «Витаминный» была разработана технологическая схема, представленная на рисунке 4.21.

Подготовка сырья к производству проводится только после заключения лаборатории о пригодности сырья к использованию и его соответствии ГОСТ.

Подготовка сырья состоит из операций: перетирание творога на вальцовке для получения нежной консистенции, размораживания творога при необходимости и подготовки добавки.

Производство творога

1 Внесение БАД

Перемешивание

I

Термнзация 1=60±5°С 1

Гомогенизация, 1=60±5°С *

Охлаждение смеси до 8-10 °С 1

Упаковка при 8-10 "С 1

Контроль качества

I

Хранение 1=0±2° С

1 -

Транспортирование и реализация

Рисунок 4.21 - Технологическая схема производства творожного продукта «Витаминный»

Приготовление творожного продукта состоит из взвешивания и подачи в куттер для смешивания творога температурой 12±3°С и БАД «Бетарон». Все исходные компоненты перемешивают в течение 15-20 мин до равномерного распределения компонентов.

Упаковка производится в пергамент в брикеты, затем производится охлаждение до температуры 6±2 °С в холодильной камере.

Хранение 18 суток со дня выработки при температуре 0...+2° С с момента окончания технологического процесса, в том числе на заводе-изготовителе - не более 9 суток.

4.4.2 Технологическая схема производства молочного напитка «Вкусняша»

Технологическая схема производства молочного напитка «Вкусняша» приведена на рис. 4.22.

Рисунок 4.22 - Технологическая схема производства молочного напитка «Вкусняша»

Охлаждение- это тепловая обработка молока до температуры 4-6°С, молоко охлаждают на пластинчатых охладителях, среда охлаждения ледяная вода. Цель -замедлить рост микроорганизмов.

Кратковременное резервирование (хранение) - это накопление молока для ритмичной работы предприятия, получение однородной массы молока.

Молоко резервируют в резервуарах вертикального типа с тепловой рубашкой.

Нормализация - снижение или повышение содержания жира (молоко должно отвечать требованиям ГОСТ). Цельное молоко нормализуют обезжиренным молоком (0,05%). Обезжиренное молоко получают в процессе сепарирования молока на сепараторах-сливкоотделителях при t=45-500С.

Далее нормализованное молоко по составу направляют на гомогенизацию и тепловую обработку.

Гомогенизация - это раздробление жировых шариков на более мелкие, с целью исключить отстой жира в готовом продукте.

Гомогенизацию молока проводят на гомогенизаторе клапанного типа при температуре 50-600С и давлении Р=10-15 МПа.

Пастеризация-это тепловая обработка молока при температуре 1= 90±20С, выдержка 20 сек.

Охлаждение молоко охлаждают на пластинчатых охладителях до температуры 60°С.

Дозирование компонентов десертной банановой пасты и БАД «ТЫКВЕРОН» осуществляют с помощью дозатора многокомпонентного ДМ класса точности 0,2-0,5.

Сдозированные компоненты поступают в гомогенизатор, где осуществляется их перемешивание. Затем смесь охлаждают до температуры 4-6°С и высушивают с помощью распылительной сушилки.

В результате распылительной сушки получается порошок, который имеет низкую влажность до 4,0%. Такой порошок долго хранится, а при необходимости может быть восстановлен водой, нагретой до температуры 1=60±20С.

Второй способ получения молочного напитка, добавление БАД «ТЫКВЕРОН» в сухую молочную смесь, полученную из молока и банановой пасты на распылительной сушке. Такой вариант приготовления позволяет увеличить количество бета - каротина за счет сокращения его потерь в процессе сушки.

Предложенная технология позволяет получать молочный напиток, обогащенный бета - каротином в любое время года и независимо от времени года.

Глава 5. КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА БАД, ИННОВАЦИОННЫЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЮ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

5.1 Повышение конкурентоспособности молочных продуктов как способ их импортозамещения

Молочные продукты во всех странах мира являются диетическими, рекомендованными для питания населения всех возрастных групп. В последние годы расширение их ассортимента в основном идет за счет внедрения продуктов, обладающих выраженными лечебными и лечебно-профилактическими свойствами. В первую очередь, к ним относятся кисломолочные продукты, в состав которых входит микрофлора, способствующая лечению и оздоровлению организма. Сюда же можно отнести творог и функциональные молочные продукты.

Популярность творога среди населения высока, поскольку стоимость его не высока, а ассортимент постоянно увеличивается. В 2013 году в стране было продано почти 739 тыс. т творога и творожной продукции, что на 35% выше показателя 2009 года, а объем потребления этих продуктов на одного российского потребителя - 10,1 кг, что на 2,3 кг больше показателя 2009 года.

По оценкам специалистов, потребление молочных продуктов в стране в настоящее время составляет 70-75% от рекомендуемой физиологической нормы -370 кг/год. Данное обстоятельство дает основания говорить о том, что спрос на молочные продукты, в том числе творог молочные напитки, в долгосрочной перспективе будет расти.

Коррективы в эти прогнозы могут внести санкции, которые введены против нашей страны Евросоюзом, США и их партнерами. По данным Счетной палаты РФ, российские аграрии не смогут заменить запрещенные Москвой продукты из США, Канады, ЕС, Норвегии и Австралии. Того же мнения придерживаются в

Министерстве экономики, где ждут снижения объемов производства продуктов в 2015 году и продолжения роста цен.

По прогнозам Минэкономразвития, выпуск молока в России в этом году останется на уровне 2014 года, при падении импорта на 10% до 8,5 млн. тонн. Ограничение предложения, при этом, неизбежно приведет к росту цен и снижению потребления молочной продукции.

Российские производители в условиях введения запрета на ввоз молока и молочной продукции получили, с одной стороны, шанс нарастить объемы производства, но, с другой стороны, стали испытывать давление со стороны белорусских конкурентов. В Белоруссии высокий уровень господдержки, контроль над уровнем издержек и ценами за инфраструктурные услуги, и российские производители проигрывают им на рынке молока.

Намерение белорусской стороны увеличить объем ввоза молочной продукции может вызвать две существенные проблемы для российских производителей. Во-первых, импорт затронет сегмент готовой продукции — сыров, масла. «Это наиболее выгодные позиции»,— отмечает глава «Союзмолока» Андрей Даниленко [11]. По его словам, белорусские предприятия закупают в Европе молоко, цена на которое в связи с эмбарго резко упала. Далее произведенная из этого сырья молочная продукция поступает в Россию. В этой ситуации, утверждает господин Даниленко, российские производители на внутреннем рынке проигрывают конкуренцию.

В сложившихся условиях молокоперерабатывающие предприятия должны искать новые пути привлечения денежных средств, для развития и совершенствования своих производств и создания конкурентной привлекательности.

Пищевые продукты являются продуктами первой необходимости, поэтому их отличительной способностью является быстрый оборот и постоянный спрос, что позволяет многим перерабатывающим предприятиям использовать это условие для накопления средств, аккумулирования и направления их на обновление основных фондов, расширение ассортимента продукции. Результаты

изменений на пищевых предприятиях сразу сказываются на качестве продукции, инновационная деятельность становится очевидной для потребителей.

На рис.5.1 представлена схема повышения конкурентоспособности пищевых предприятий на основе управления качеством готовой продукции (УК ГП).

Повышение качества пищевых продуктов также невозможно без внедрения инноваций.

Рисунок 5.1 - Схема повышения конкурентоспособности пищевых предприятий

На рисунке 5.2 представлена структурная схема инновационного импортозамещения пищевых продуктов (ПП) [12].

Как видно на рисунке 5.2, для выпуска инновационного продукта необходим синтез знаний на трех уровнях информационном, когнитивном и продуктивном.

Определение необходимости замещения импорта

Синтез и применение новых знаний об импортозамещающих ПП

Информационный уровень

Когнитивный уровень

Продуктивный уровень

■Ч 5"

Создание опытных образцов и коммерциализация нововведения

Организация серийного производства импортоанологичного ПП

"Ч

Выход на рынок с инновационным импортоанологичным ПП

Рисунок 5.2 - Структурная схема инновационного импортозамещения ПП

На информационном уровне осуществляется идентификация и формулирование проблемной ситуации, связанной с конкурентоспособностью производимой на предприятии продукции. На когнитивном уровне реализуются интеллектуальные функции в зависимости от характера проблемной ситуации и формируется система новых знаний. При этом когнитивный канал обеспечивает формирование системы новых знаний и продуктивные действия, в соответствии с проблемной ситуацией. На продуктивном уровне актуализируется парадигма продуктивной технологии. Такая процедура предполагает трансформацию продуктивной технологии или ее замену. В свою очередь, когнитивно - продуктивный мониторинг представляется базой синтеза новых знаний для организации импортозамещающих производств в структуре механизма инновационного импортозамещения.

Без грамотной стратегии развития науки и производства реальное осуществление этих направлений невозможно.

Разработка новых продуктов является одним из способов повышения конкурентоспособности любого предприятия пищевой промышленности.

В предыдущих главах диссертации проведена оценка сырья для создания новых видов каротинсодержащих БАД, разработаны их рецептура, а также рецептура новых видов молочных продуктов: творожного - «ВИТАМИННЫЙ» и молочного напитка «ВКУСНЯША». С целью оценки их конкурентоспособности проведем комплексную оценку качества каротинсодержащих БАД и молочных продуктов, обогащенных ими.

5. 2 Комплексная оценка качества каротинсодержащих БАД и обогащенных ими молочных продуктов функциональной направленности

5.2.1 Оценка качества и свойств БАД «БЕТАРОН» и «ТЫКВЕРОН»

Определение химического состава БАД проводили в Воронежской областной ветеринарной лаборатории (табл. 5.1).

Таблица 5.1 -Химический состав БАД «БЕТАРОН» и «ТЫКВЕРОН»

Наименование показателей БЕТАРОН ТЫКВЕРОН

Витамин, А, МЕ/г 4,42 ±0,88 5,08±1,02

Витамин Е, МЕ/г 89,21±28,55 171,11±28,55

Витамин Д3, МЕ/г 0,1±0,03 0,09±0,02

Сырой протеин, % 10,6±0,3 9,85±0,3

Водорастворимые углеводы, % 66,5 -

Как следует из таблицы 5.1, БАД «ТЫКВЕРОН» содержит большее количество витаминов А и Е на 0,66 МЕ/г и 81,82 МЕ/г соответственно, чем БАД «БЕТАРОН», а содержание сырого протеина в данной добавке ниже на 0,75%.

Далее определяли антиоксидантную активность (АОА) БАД. Определение проводили в лаборатории Центра стратегического развития научных

исследований ФГБОУ ВО «ВГУИТ» на приборе «Цвет ЯУЗА-01-АА» (раздел 2.3, формулы 2.7 и 2.8).

Результаты исследований по БАД БЕТАРОН представлены в табл.5.2. Таблица 5.2 - Показания анализатора «ЦветЯуза-01-АА» при анализе БАД «БЕТАРОН»

Номер пика Время выхода пробы, с Полуширина пика, с Высота пика, нА Площадь пика, нА^с

1 422,9 ± 0,16 13,879±0,02 92,345±0,08 1281,668±0,07

2 496,87± 0,01 13,545±0,005 104,945±0,03 1421,444±0,03

3 587,83±0,17 13,45±0,01 107,124±0,06 1440,856±0,04

Среднее результатов 502,53 13,624 101,471 1381,323

измерения

По результатам измерений вычисляли среднее арифметическое площади

пиков (табл.5.2, рис. 5.3).

352,70 н?.. |.............Т...........1-

Рисунок 5.3 - Хроматограмма антиоксидантной активности БАД «БЕТАРОН»

Бср = 0,00037405^1381,323 + 0,1861 = 0,7028 мг/дм3, с учетом 100-кратного разбавления получаем концентрацию раствора дегидрокверцетина

СА=0,7028* 100=70,28 мг/ дм3

Аналогичным способом вели расчет антиоксидантной активности БАД «ТЫКВЕРОН» (Табл. 5.3).

Бср = 0,00037405^2966,098+ 0,1861=1,296 мг/дм3,

СА=1,296*100=129,6 мг/ дм3

Учитывая, что масса используемого сырья при получении добавок была разной, оценку АОА обеих БАД оценивали по приведенному коэффициенту с учетом их массы по формуле (5.3).

Таблица 5.3 - Показания анализатора «ЦветЯуза-01-АА» при анализе БАД «Тыкверон»1

Номер пика Время выхода пробы, с Полуширина пика, с Высота пика, нА Площадь пика, нА^с

1 798,93 ± 0,16 14,223 ±0,03 219,140±0,01 3116,927±0,05

2 910,384 ± 0,03 13,312±0,03 208,162±0,03 2771,1098±0,06

3 1112,019 ±0,18 13,767±0,00 218,65±0,01 3010,2572±0,01

Средние результатов измерения 940,44 13,767 215,317 2966,098

-230, 91 зсА.

1 2 *

¡1 а

1 ' 1 1

1 1 1 ^

Рисунок 5.4 - Хроматограмма антиоксидантной активности БАД «ТЫКВЕРОН»

К_ С А

АОА--

т

Тогда приведенные коэффициенты АОА будут равны (табл. 5.4)

(5.3)

1 В табл. 5.3 приведен расчет для БАД с содержанием тыквы 100 гр.

Таблица 5.4 -Коэффициенты АОА БАД «Тыкверон» и «Бетарон»

Масса тыквы в БАД «Тыкверон», г (mi) Значения коэффициентов АОА БАД «Тыкверон» КАОА Масса моркови в БАД «Бетарон», г (mi) Значения коэффициентов АОА БАД «Бетарон» КАОА

100 1,3 60 1,17

Данные табл. 5.4 показывают, что значения АОА БАД «ТЫКВЕРОН» на 0,13 выше БАД «БЕТАРОН».

Далее АОА БАД проанализировали с помощью биохемилюминесцентного анализатора с программно-методическим комплексом БХЛ-07 в лаборатории кафедры «Медицинской биохимии и микробиологии» Воронежского Государственного Университета (табл. 5.5).

Таблица 5.5 - АОА БАД «Тыкверон» и «Бетарон»

Наименование показателей Значения показателей в БАД