Теоретическое обоснование и практическая реализация технологий гармонизирующих ингредиентов и напитков на основе молочного сырья тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.04, доктор технических наук Крупин, Алексей Владимирович

• Крупин, Алексей Владимирович
• доктор технических наук
• 2010

Оглавление диссертации доктор технических наук Крупин, Алексей Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР.

1.1. Перспективы использования вторичного молочного сырья в производстве ферментированных напитков.

1.2. Ассортимент и направления совершенствования технологии алкогольных напитков на основе молочного сырья.

1.3. Характеристика состава и свойств основных ферментов, участвующих в технологии изготовления напитков.

1.3.1. p-D-галактозидаза.

1.3.2. Алкогольдегидрогеназа.

1.3.3. Альдегиддегидрогеназа.

1.4. Роль АДГ и АЛДГ в метаболизме алкоголя живого организма.

1.5. Биохимические аспекты производства янтарной кислоты и ее применение в отраслях народного хозяйства.

1.6. Обоснование направлений собственных исследований, их цель и задачи.

Глава 2. ОРГАНИЗАЦИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Организация и схема эксперимента.

2.2. Объекты исследований.

2.3. Методы исследований.

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ МОДИФИКАЦИИ СУБСТРАТОВ ЛАКТОЗОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ ПУТЕМ ГИДРОЛИЗА ЛАКТОЗЫ ПРЕПАРАТАМИ р-ГАЛАКТОЗИДАЗ РАЗЛИЧНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ.

3.1. Исследование состава и свойств Р-галактозидазных препаратов.

3.2. Анализ влияния технологических факторов на закономерности гидролиза лактозы.

3.3. Исследование изменения физико-химических показателей молока при гидролизе лактозы.

3.4. Изучение взаимосвязи продуктов трансгликозилирования с активностью микроорганизмов в молоке с гидролизованной лактозой.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Теоретическое обоснование и практическая реализация технологий гармонизирующих ингредиентов и напитков на основе молочного сырья»

По прогнозам экспертов, население планеты уже в ближайшем будущем достигнет 8-10 млрд. человек. В связи с этим производство продукции сельского хозяйства в дальнейшем будет все более отставать от темпов роста населения планеты. Поэтому внимание специалистов привлекают новые способы создания продуктов питания, которые позволяют обеспечить сохранение и укрепление здоровья населения, способны осуществлять профилактику заболеваний, обусловленных отклонениями от норм здорового питания. Особую значимость приобретают исследования по интенсификации производства и увеличению объемов производимого продовольствия, а также расширению ассортимента вырабатываемых продуктов.

Важнейшее место в обеспечении рационального питания отводится молочной промышленности, поскольку молоко и молочные продукты, являясь продуктами повседневного потребления всех возрастных групп, занимают одно' из ведущих мест в рационе человека. Молочные продукты, благодаря своему составу, характеризуются высокой пищевой ценностью, легкой усвояемостью, а также возможностью проектирования требуемых показателей с учетом современных принципов физиологии питания [273].

Несмотря на успехи, достигнутые в технологии молочных продуктов, а также в области обеспечения их качества, до сих пор в полной мере не решена проблема переработки обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки, и часть этого молочного сырья расходуется нерационально [50, 359]. Между тем обезжиренное молоко, пахта и молочная- сыворотка являются ценным белково-углеводным сырьем. Содержащиеся в нем белки по своему составу относятся к наиболее важным белкам животного происхождения, являясь источником незаменимых аминокислот [246].

Полезным компонентом этого сырья является лактоза. Она представляет собой уникальный углевод, который кроме молока не встречается в природе нигде [361]. Кроме того, молочная сыворотка, пахта и обезжиренное молоко характеризуются богатым минеральным составом, а также содержат широкий спектр минеральных элементов и витаминов [106].

Среди пищевых продуктов особое место занимают напитки, содержащие этиловый спирт. По разным оценкам в структуре этих напитков около 60% приходится на долю крепкого алкоголя, 25% на долю пива, 11% на долю вина и шампанского. В их ассортименте превалируют крепкие напитки, которые потребляются в существенно больших количествах. В то же время отмечается тенденция снижения спроса на водку и увеличение доли потребления слабоалкогольных напитков (главным образом пива и значительно в меньших количествах вина, коктейлей, газированных напитков) [147, 148, 196].

На сегодняшний день накоплены убедительные данные о губительном воздействии чрезмерного потребления алкогольных напитков на продолжительность жизни населения, его смертность, работоспособность, социально-культурное поведение. Выход из создавшегося положения специалисты видят в разработке последовательного осуществления научно обоснованной и реально экономически обеспеченной, четко сбалансированной государственной алкогольной политики, учитывающей условия жизни народа, а также его опыт, культурные традиции и обычаи [197].

Известно, что производство и употребление алкоголя имеют глубокую историю и широко распространены во многих культурах человеческой цивилизации. Во многих социумах употребление алкогольных напитков является важной частью определенных событий семейного и общественного плана. Уровень потребления алкоголя в России в пересчете на чистый этанол составляет 15-18 литров в год на человека, что превышает средние европейские показатели примерно на 50%.

Этанол в силу своих химических свойств и особенностей биотрансформации оказывает токсическое и наркотическое воздействие на живой организм. Одним из наиболее важных и загадочных последствий потребления алкоголя является абстинентный алкогольный синдром, признаками которого являются головная боль, озноб, сухость во рту, тошнота, рвота, отсутствие аппетита, дрожание рук, депрессия и общее чувство нездоровья. Такое состояние длится обычно не более суток, но может продолжаться и дольше. При этом наблюдаются многочисленные изменения в балансе гормонов, медиаторов и других биологических веществ в живом организме. Также это приводит к учащению пульса и повышенной нагрузке на сердце, что может вызвать инсульт или сердечный приступ. Существенно, что человек, злоупотребляющий алкогольными напитками, не ощущает потребности в пище, а для купирования недугов, связанных с интоксикацией, организму требуется новая порция этилового спирта, возникает алкогольная зависимость [394, 396].

Негативные последствия потребления этилового спирта связаны с накоплением высокой концентрации высокотоксичного вещества - аце-тальдегида. Токсическое и наркотическое действие уменьшается по мере его окисления. Основным местом метаболической трансформации этанола является печень и эпителий желудка. Метаболическое окисление алкоголя происходит с участием мультиферментной системы, состоящей из двух энзимов: цитозольной алкогольдегидрогеназы (АДГ) и митохондриальной ацетальдегидрогеназы (АЛДГ). Скорость катаболизма алкоголя и альдегида уксусной кислоты различна у каждого человека и определяется генетическим фактором. Низкая каталитическая активность этанолметаболизи-рующей системы обусловлена мутацией в гене АЛДГ2, вызвавшей в свою очередь замену некоторых остатков глутаминовой кислоты в молекуле АЛДГ на фрагменты лизина. Носителями мутантных генов, являются 6575% людей с европейским генотипом. У людей с такими мутациями нук-леотидных последовательностей после потребления спиртного отмечается очень высокое содержание альдегида уксусной кислоты, который, выводится из организма более 1,0 суток [289].

В нашей стране продукты питания м препараты, направленные на снижение токсического действия- этанола и продуктов его метаболизма (аце-тальдегида) на живой организм, в достаточном количестве и ассортименте не производятся. В связи с этим создание конкурентоспособных отечественных гармонизирующих ингредиентов, предназначенных для связывания и выведения токсических продуктов метаболизма этилового спирта из организма, является актуальным и практически важным [395].

Другим, важным направлением можно считать исследования британского профессора Дэвида Harra (David Nutt). Он полагает, что можно изменить состав алкогольных напитков таким образом, что похмелья не будет: «. .нет никакой научной причины, по которой это не может быть теперь сделано». По его словам, алкоголь воздействует на мозг, главным образом опираясь на сигнальные молекулы - рецепторы GAB А-А. У этих молекул имеется множество подтипов, и не все они связаны с определёнными эффектами алкоголя. Но, например, потеря памяти может произойти из-за того, что алкоголь в гиппокампе связывается с подтипом рецептора а-5. Если в составе алкогольных напитков, будут молекулы, не соединяющиеся с данным подтипом рецепторов (антагонисты), зато соединяющиеся с «хорошими» подтипами, то с памятью проблем не будет.

Точно так же и с другими побочными эффектами. Даже такая проблема, как цирроз печени, может быть устранена. Некоторые такие молекулы уже существуют: бретазенил и пагоклон. Они были созданы как успокоительные препараты. К тому же существует препарат, который позволяет мгновенно «выключить» эти препараты, - флумазенил, применяемый как антидот при передозировке успокоительных. Натт полагает, что фармакологи могут подобрать смесь молекул, которые при приёме вызовут радостные эффекты алкоголя,- особенно расслабление и общительность, без агрессии, тошноты, потери*координации и амнезии [181-183, 341].

В дополнение к перечисленным особенностям снижения похмельного синдрома существует традиционно вырабатываемая группа молочных продуктов, содержащих небольшое количество этилового спирта. К продуктам с молочнокислым и спиртовым брожением относятся кефир, кумыс и другие. Содержание алкоголя в них может достигать 2-3%. Имеются технологии по получению содержащих спирт продуктов из молочной сыворотки. Однако по ряду причин они не нашли широкого применения в промышленности. Весьма существенно, что помимо алкоголя в таких напитках накапливаются ценные метаболиты, которые в значительной степени стимулируют обменные процессы в организме и облегчают похмельный синдром. Как отмечается в литературе, к таким компонентам относятся гармонизирующие ингредиенты, а именно ферментные препараты, обладающие детоксицирующими свойствами, а также коферменты, в роли которых часто выступают витамины, такие как, например, янтарная кислота.

До настоящего времени требования к гармонизирующим напиткам были весьма неясными. Условно к ним можно отнести напитки по ГОСТ

52844-2007, который разработан рабочей группой Некоммерческой организации «Национальный фонд защиты потребителей» при участии НИИ питания РАМН, ГУ ВНИИ ПБ и ВП РАСХН, ООО «ХЭППИЛЭНД», ООО «Браво-Премиум». Согласно'этому документу в составе безалкогольных напитков должно присутствовать не более двух тонизирующих компонентов (на выбор: кофеин, мате, женьшень, гуарана, элеутерококк). Для кофеина установлено отдельное требование: его содержание должно быть в о пределах 0,151-0,4 мг/см . Кроме того, содержание витаминов не должно превышать допустимых уровней суточного потребления. При изготовлении напитков внимание должно уделяться и калорийности продукта, что определяется количеством сухих веществ (не менее 10%).

Что касается слабоалкогольных тонизирующих напитков (ГОСТ

52845-2007), то требования к ним почти такие же. Отдельно оговорено содержание этилового спирта (от 1,2 до 9%) и Сахаров (не менее 10%). В напитки разрешено добавлять только один тонизирующий компонент, так как алкоголь сам по себе обладает сильным возбуждающим действием.

Слабоалкогольные тонизирующие напитки по внешнему виду подразделяют на виды: прозрачные (жидкость без осадка и посторонних включений, допускается опалесценция, обусловленная особенностями используемого сырья) и замутненные (непрозрачная жидкость, допускается наличие осадка и взвесей, обусловленных особенностями используемого сырья, без посторонних включений, не свойственных продукту); слабоалкогольные тонизирующие напитки по степени насыщения двуокисью углерода подразделяют на типы: негазированные и газированные, в зависимости от способа обработки подразделяют на непастеризованные и пстери-зованные; напитки с применением консервантов и напитки без применения консервантов; напитки холодного розлива и напитки горячего розлива, наI питки асептического розлива [205].

С одной стороны, разнообразие подходов к проектированию напитков с гармонизирующими и тонизирующими (более узкое понятие) свойствами, а с другой - отсутствие четкой системы и требований к созданию таких напитков в молочной отрасли обусловливают необходимость проведения соответствующих исследований, в том числе поиск дополнительных возможностей использования в качестве природных биостимуляторов ингредиентов и компонентов молочного сырья [390].

В настоящее время отечественный рынок насыщен аналоговыми напитками импортного и отечественного производства, в технологии которых в качестве действующего начала используются различные синтетические ингредиенты. Тем не менее, уникальный химический состав молочного сырья и его терапевтическое влияние на человека определяют возможность создания гармонизирующих ингредиентов и напитков с целевым назначением (тонизирующим, антистрессовым и др.). Перспективным считается создание технологий гармонизирующих напитков, способствующих повышению иммунитета и укреплению организма, улучшению работы пищеварительной и выделительной систем, улучшению самочувствия и снижению усталости, антитоксичному действию, ясности мысли и крепким нервам, продлению молодости' [399,.400].

Все вышеизложенное указывает на актуальность выбранного направления исследований.

Отдельные этапы работы выполнены в рамках Федеральных целевых программ «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы и «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы».

При выполнении исследований автор основывался на трудах отечественных ученых в области молочных продуктов: В.И. Ганиной, Г.Б. Гав-рилова, Н.Б. Гавриловой, М.В. Гернет, JI.B. Голубевой, М.Б. Данилова, Н.И. Дунченко, И.А. Евдокимова, П.Ф. Крашенинина, H.H. Липатова, H.H. Липатова (мл.), A.M. Маслова, П.Г. Нестеренко, Л.А. Остроумова, В.А. Павлова, В.А. Полякова, К.К. Полянского, В.А. Помозовой, Ю.Я. Свириденко, В.Ф. Семенихиной, И.А. Смирновой, H.A. Тихомировой, М.С. Уманского, И.С. Хамагаевой, В.Д. Харитонова, A.A. Храмцова, А.Г.Храмцова, A.M. Шалыгиной, Г.Г. Шилера и др.

Заключение диссертации по теме «Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств», Крупин, Алексей Владимирович

Выводы: на основании результатов дегустации установлено, что продукт полностью соответствует всём показателям, лриведенняеав нормативной ^ай^екташи.

Комиссия рекомендует:

1 Утвердить проект нормативной документации, назшзколактозный напиток

2 Рекомендовать низколактозный напиток к внедрению в производства

Щедеед^ель комиссии: Члены.комиссии: Фролов » Савич 'А. Крючкова

А.Ю. Просеков К.Е. Киреева ci; CS5VK»

Директор ООО «НПО Щ^чшйе технологии» СЛ. Фролов

ТеятожР Iff 1 V- s производственной выработки ш©колак^Щ§5ре(&итка Составлен комиссией:

Предеедателыдиректор ОО0«ЙПО«Инновационные технологии»

И.К. Савин тех^о дотщоновым видам продукции A.A. Крючкова проректор поНИОР, д,т,н;,профеесор АЛО. Просеков докторант кафедры Технология молока п молочных про^ров>>,к.'Г.н А.В.Крупин аешзрдо на^ К&«Киреева

1 Комиссией была произведена промышленная выработка низколактоз-. ного напитка, разработанного аспирантом научно-образовательного центра К.Е. Киреевой под руководством доктора технических наук, профессора А.Ю. Просекова^Выработканапитка производилась поразработанной техно-догическЩсхемеирецевдра^

ПОСТАНОВИЛИ: На основании того, та низколдаозный напиток обладает вые м .показателями, а так же лечебно, рекомендоватьегок внедрениюв произвол

Предшдателькомиссш: Ще&вхкоьшсед. ;

Фролов Савич А. А. Крючкова А-Ю. Просеков A.B. Крупин KJB. Киреева

Директор ООО «НПО ^^^¿^-^иионкМ^гхнологии»

Фролов акт ввода.» прс«йаводогё.ншкол^^ЙЙ^1апйтка

Данный акт составлен комиссией:

Председатель: директор ООО «НПО «Инновационные технологии» С.В. Фролов ^^

Члены комиссии: начальник производства, к.т.н. ШС. Савич технолог по новым видам продукции А. А. Крючкова проректор по НИР, д.т.н., профессор А.Ю. йраьеков докторант кафедры «Технология молока и молочных продуктов», к.т.н А.В, Крупин аспирант научно-образовательного центра К.Е. Киреева

Комиссией быда произведена одна экспериментальная промышленная партия кизколактозного напитка, разработанного аспирантом научно-образовательного центра К.Е. Киреевой под руководством доктора технических наук, профессора А.Ю. Просекова. Выработка производилась по технологической схеме и рецептурам, приведенным в проекте стандарта организаЦИИ.

На основании проведенных физико-химических, микробиологических исслШШ§йий, показателям безопасности и исследований на подтверждение сроков годности» протокола дегустации комиссия рекоменду^^

1. Утвердить проект нормативной документации на низколактозный напиток

2. Утвердить ввод в производство с ноября 2009 г низколактозного напитка

Акт составлен в 3-х экземплярах: 1й - председателю комиссии С.В. Фродову 2" - аспиранту научно-образовательного. центра К.Е. Киреевой 3й - докторанту кафедры «Технология молокан молочных продуктов», к.т.н А.В. Крупину

С^вЯЙвз.

Председатель комиссии-: | I Фролов

Члены комиссии: к^^вич рючкова Ю. Просеков "кВ. Крупин К.Е. Киреева

МЙр'ЛВ.Ф. Хавров

200

CKÜSS®»!»

АКТ О ВНЕДРЕНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Шиссия в составе директора В.Ф. Хаврова, главного инженера A.A. Заречнева, проректора по НИР, доктора технических наук, профессора А.Ю. Просекова, докторанта кафедры «Технология молока и молочных продук- * тов», кандидат технических наук A.B. Крупин, аспиранта научно-образовательного центра К.Е. Киреевой рассмотрела результатьТпроизводст-венной проверки.

Место проведение производственной проверки: ООО «Экспериментальный сыродельный завод», Алтайский край, г. Барнаул.

На предприятии ООО «Экспериментальный сыродельный завод» были проведены испытания технологии производства низколактозногго напитка на основе молочного сырья с целью выявления причин возможных отклонений и доработки технологии. *

Была произведена опытная партия низколактозного напитка и прове

QtßS&a». дена проверка эффективности предложенного метода контроля качества продукции. Для осуществления контроля использовали значения физико-химических, органолептических, реологических свойств по ГОСТ, которые позволили объективно оценить полученные результаты.

Директор ООО «Экспериментальный сыродельный завод»

Главный инженер ООО «Экспериментальный сыродельный завод»,

Проректор по НИР, д.т.н., профессор

Докторант кафедры «Технология молока и молочных продуктов», к.т.н

Аспирант Научно-образовательного центра

В.Ф. Хавров

А.А. Заречнев Просеков

А.В. Крупин

К.Е. Киреева и

Утверждаю»

Проректор по НИР, д.т.н., профессор ГОУ ВПО Кемеровский технологический технологический институт пищевой

Ш. [) промышленности Г^и А.Ю. Просеков Щк/е^ъ^. 200 г.

МЕТОДИКА БАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ МОЛОЧЕНЫХ НАПИТКОВ

Органолептические показатели качества ферментированных напитков оценивают по условной системе баллов:

Вкус и запах - 10 баллов

Консистенция - 8 баллов

Цвет - 10 баллов

Внешний вид - 2 балла

Итого - 30 баллов

Нзгщтки оценивают в соответствии с обнаружением в момент осмотра показателями качества в соответствии с табл. 1, после чего результаты суммируют. При наличии нескольких пороков в одном показателе оценка делается по наиболее оценивающему пороку.