Разработка технологии функционального низкожирного эмульсионного продукта с синбиотическим комплексом

Актуальность темы

.

Жиры и масла являются неотъемлемой частью рациона питания человека, важнейшим источником обеспечения его организма энергетическим и пластическим материалом, незаменимыми физиологически функциональными ингредиентами (непредельными жирными кислотами, фосфолипидами, жирорастворимыми витаминами, стеринами и т. д.).

Изменение условий жизни и труда населения России, особенно, проживающего в городах, стало причиной снижения энергозатрат, а, следовательно, и объемов потребляемой пищи. Одновременно снизилось поступление необходимых человеку физиологически активных веществ, потребности в которых остались неизменными.

Все это явилось причиной появления нового поколения продуктов питания, получивших название функциональные пищевые продукты[26].

Согласно ГОСТ 52 349– — 2009 «Продукты пищевые функциональные. Термины и определения» функциональным считается пищевой продукт, предназначенный для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами здорового населения, снижающий риск развития заболеваний, связанных с питанием, сохраняющий и улучшающий здоровье за счет наличия в его составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов [10].

Создание функциональных пищевых продуктов, разработка их состава и технологии находятся в настоящее время в центре внимания ученых многих стран как в России, так и за рубежом.

Поэтому расширение производства жировых продуктов функционального назначения, является одним из перспективных направлений развития пищевой промышленности, где требуется разработка инновационных решений для создания новых функциональных продуктов [26].

Эмульсионный продукт как дисперсная система дает более широкие возможности для модификации, которая может затрагивать не только гидрофобную (жировую), но и гидрофильную (водную или водно-молочную) фазы[27].

Жировые продукты, которые можно считать физиологически функциональными, должны характеризоваться оптимальным соотношением и количеством основных компонентов, позволяющим сбалансировать рацион в соответствии с принципами рационального питания [27].

Разработка новых видов эмульсионных продуктов, содержащих жировую и водную фазы, связана с поиском новых обогащающих ингредиентов и технологических приемов, усиливающих их функциональные свойства [26].

В рамках создания новых функциональных продуктов питаниянизкожирный соус майонезный с оптимизированным соотношением полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) семейств со-6/со-З 5:10−1, обогащенный витаминами, пищевыми волокнами представляет особый, интерес.

Однако сбалансированности жирнокислотного состава, оптимального соотношения ПНЖК аьЗ и ю-6 и наличия физиологически функциональных ингредиентов недостаточно для обеспечения максимальной функциональности в условиях дефицита других групп функциональных ингредиентов: пищевых волокон, витаминов, лактои бифидобактерий [57].

По имеющимся в литературе данным можно заключить, что, как в зарубежных странах, так и в России, постоянно возрастает доля реализации на потребительском рынке продуктов и препаратов с пробиотическими свойствами. Это свидетельствует об увеличении интереса и спроса населения разных стран к пробиотикам и их действию на организм человека [74].

До последнего времени жировые эмульсионные продукты не рассматривались как объект обогащения пробиотическими микроорганизмами.

Рынок пробиотических продуктов активно развивается во всем мире. На сегодняшний день насчитывается более, чем 70 видов бифидои лактосодержащих продуктов, в том числе, кисломолочные [58].

Пробиотики обычно вносят в кисломолочные продукты (например, йогурт), однако анализ литературы показал, что спектр обогащаемых продуктов значительно шире и включает такие продукты, как сыр, мясо, майонез [102].

Выживаемость пробиотиков в пищевых продуктах определяется рядом факторов: рН, образованием перекисей, воздействием кислорода, температурой хранения и т. д. Поэтому обеспечение сохранности.

7 В пробиотических микроорганизмов на уровне 10''-10е КОЕ/г представляет существенный интерес[119].

Технология микрокапсулирования позволяет значительно увеличить выживаемость микроорганизмов, за счет образования защитного слоя вокруг микробных клеток [58].

Помимо всего, жировой продукт для здорового питания должен отличаться пониженным содержанием холестерина, отсутствием трансизомеров, пониженной калорийностью [27].

Поэтому использование технологии микрокапсулирования пробиотических микроорганизмов в рамках разработки. соусов майонезных 25, 15 и 10%-ной жирности со сбалансированным соотношением ПНЖК семейств сЬ-6/ю-З 5:10−1,2, содержащих пищевые волокна, витамины, антиоксиданты представляет научный интерес и имеет большое практическое значение.

Значение и важность разработки функциональны жировых продуктов подчеркивают работы как отечественных исследователей: Е. П. Корненой, А. А. Кочетковой, В. Н. Красильникова, В. Г. Лобанова, В. И. Мартовщука, А. П. Нечаева, В. Х. Пароняна, В. М. Поздняковского, А. Н. Скорюкина, Н. М. Скрябиной, Т. И. Тимофеенко, Ю. А. Тырсина, С. Ю. Утешевой, Т.Б.

Цыгановой, В. Г. Щербакова, так и зарубежных коллег: КаПаэараШу К., АёЫкап К., Аг1гроиг К., ВаЬгатЬеу§-1 Б. и др.

Цель и задачи исследования

.

Целью настоящего исследования явилась разработка технологии низкожирных эмульсионных продуктов с синбиотическим комплексом.

Поставленная цель определила основные задачи и этапы исследований:

Разработка научно обоснованных подходов к созданию функционального низкожирного продукта с синбиотическим комплексом, включая:

— изучение жирнокислотного состава и основных физико-химических свойств растительных масел, рекомендуемых для купажированиясоздание купажированных растительных масел на основе математических данных жирнокислотного состава;

— обоснование выбора биологически активных веществ для получения функциональных майонезных соусовподбор дозировок пищевых волокон (ПВ), загустителей, антиокислителей, антиоксидантов, пробиотиков, ароматизаторов в майонезных соусах со сбалансированным составом ПНЖК семейства со-б/со-3, равным 5−10:1(1,2);

— снижение массовой доли жира в эмульсионных жировых продуктах;

— исключение яичных продуктов из рецептур низкожирных майонезных соусов;

— подбор ингредиентов, обладающих двойной функциональностью (физико-химической и нутрициологической) — улучшение органолептических показателей полученного функционального жирового продуктаразработка технологии микрокапсулирования пробиотических штаммов, подбор технологических параметров внесения в низкожирные майонезные соусы 25, 15 и 10%-ной жирностиоценка возможности использования бактериоцинов (низин, натамицин), взятых для предотвращения микробной контаминации функционального соуса майонезного;

— на модели E. coli, Staph, aureus и Candida albicans в опытах in vitro исследовать антимикробную активность низина и намицинаизучение эффективности предотвращения бактериоцинами микробиологической порчи эмульсионного жирового продукта 25, 15 и 10%-ной жирности с синбиотическими свойствами для функционального питания при температуре хранения образцов 4±-2°С (в течение 90 суток) — 24±-2°С (в течение 30 суток);

— разработка комплекта нормативно-технической документации на функциональные соусы майонезные 25, 15 и 10%-ной жирности, содержащего синбиотический комплекс.

Научная новизна работы.

Выявлено и подтверждено влияние физико-химических показателей растительных масел на качество соусов майонезных при различных температурах хранения (+4°С, +24°С);

Научно обоснованы технологические решения для получения соусов майонезных со сбалансированным жирнокислотным составом, содержащие ПВ (целлюлозу, пшеничные волокна, полидекстрозу) и комплекс биологически активных веществ.

Обоснована целесообразность и возможность исключения яичных продуктов из рецептур соусов майонезных за счет введения растворимых и нерастворимых пищевых волокон.

Определены эффективные соотношения крахмала, целлюлозы и сывороточных белков для получения соусов майонезных 25, 15 и 10%-ной жирности с определенными реологическими свойствами.

Предложена математическая модель программного обеспечения расчета состава жировых основ соусов с учетом их биологической эффективности.

Предложена методика оценки стабильности пробиотических микроорганизмов в соусах in vitro.

Исследована стабильность пробиотических микроорганизмов в составе 20-и, 15-и и 10%-ных соусов. Впервые в технологии соусов применен прием микрокапсулирования бифидои лактобактерий с целью повышения их стабильности.

Исследована и доказана эффективность внесенных антиоксидантов на сохранность липидов эмульсионного продукта.

Научно обоснована и практически доказана возможность использования соевого лецитина в качестве микрокапсулирующего агента, а также использование токоферолов в качестве криопротектора липосом;

Доказана эффективность предотвращения бактериоцинами (натамицин) микробиологической порчи эмульсионного жирового продукта 25, 15 и 10%-ной жирности с синбиотическими свойствами для функционального питания при температуре хранения образцов 4±-2°С (в течение 90 суток) — 24±-2°С (в течение 30 суток).

Практическая значимость.

Получен функциональный эмульсионный продукт обогащенный физиологически функциональными ингредиентами: полиненасыщенными жирными кислотами семейств омега-6, омега-3, пищевыми волокнами, витаминами, микрофлорой.

Показана возможность производства соусов майонезных 25, 15 и 10%-ной жирности с синбиотическим комплексом и капсулированными пробиотическими микроорганизмами.

Значимость работы заключается в обеспечении сохранности.

7 8 пробиотических микроорганизмов на уровне 10−10° КОЕ/г на конец срока хранения в составе эмульсионного жирового продукта.

Основные этапы работы выполнены: по заказу ООО «ЭФКО Пищевые Ингредиенты» на тему «Разработка научно-технологических решений по созданию низкожирного эмульсионного продукта с синбиотическим комплексом для масложировой промышленности».

Апробация работы.

Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на первом всероссийском форуме молодых ученых АПК «Молодые ученые пищевой промышленности России. Новые инициативы и опыт АПК» (Москва, 14−15 мая 2009 г.) — VII Международной научно-технической конференции «Техника и технология пищевых производств» (Республика Белорусь, Могилев, 21−22 мая 2009 г.) — III Международной конференции «Индустрия пищевых ингредиентов XXI века» (Москва, 25−27 мая 2009 г.) — III Международной научно-технической конференции «Инновационные технологии и оборудование для пищевой промышленности (приоритеты развития)» (г. Воронеж, 22−24 сентября, 2009 г.) — VII научно-практической конференции и выставке «Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты», конференции молодых ученых «Инновационные технологии продуктов здорового питания» (г. Москва, 7−8 октября 2009 г.) — II Международном конгрессе по пробиотикам и 6-й Объединенной научной сессии Института гастроэнтерологии и клинической фармакологии СПбГМА им. И. И. Мечникова, ФГУП «Гос. НИИ ОЧБ», ФМБА России, ФГУН МНИИЭМ им. Г. Н. Габричевского и ФГУ ФГНКИ «Санкт-Петербург — Пробиотики-2009» (г. Санкт-Петербург, 28−30 октября 2009 г.) — III Международной научно-практической конференции «Инновационные направления в пищевых технологиях» (г. Пятигорск, 29−30 октября 2009 г.) — VI Международной конференции «Масложировой комплекс России: новые аспекты развития» (г. Москва, 7−9 июня 2010 г.) — VIII научно-практической конференции «Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты», конференции молодых ученых «Инновационные технологии продуктов здорового питания» (г. Москва, 19 октября 2010 г.) — XII всероссийском конгрессе диетологов и нутрициологов «Питание и здоровье» (г. Москва, 29 ноября — 1 декабря, 2010 г.);

Международной конференции «Индустрия пищевых ингредиентов XXI (Москва, 23−25 мая 2011 г.).

По результатам исследований опубликовано 20 печатных работ. Основные положения диссертации опубликованы в 6 работах. Количество работ, опубликованных ВАК: 3.

Выводы.

На основании полученных экспериментальных данных разработаны технологии повышения функциональных свойств майонезных соусов путем оптимизации ЖКС семейств омега-6 к омега-3, равным 5−10:1, обогащенных пищевыми' волокнами, витаминными премиксами, антиоксидантами, пробиотическими микроорганизмами:

1. Экспериментально изучена технология получения купажированных жировых продуктов с оптимальным составом ПНЖК со-6/ ш-3 5−10:1.

2. Изучен состав ПНЖК и физико-химические показатели рафинированных растительных масел, представленных на-российском рынке: (подсолнечное, рапсовое, кукурузное, оливковое);

3. С использованием методики компьютерного расчета состава купажированных масел, с учетом состава ПНЖК о>-6/ со-З 5−10:1(1,2) разработаны рецептуры трехкомпонентных купажированных систем — 3 рецептуры.

4. Экспериментально изучена технология купажирования растительных, масел, научно обоснованы технологические, параметры процесса купажирования: 1=35−40°С, со=100об/мин, т=10−1'5 мин.

5. Изучены органолептические свойства купажированных масел, оптимизирован процесс их витаминизации. Разработаны рецептуры трехкомпонентных купажированных масел, обогащенных витамином Е. Определен уровень витаминизации купажированных масел: витамин Е (30% от суточной-потребности).

6. Изученпроцесс окисления купажированных масел с использованием ускоренной методики. Обоснована целесообразность обогащения купажированных масел витамином Е в количестве 0,025%.

7. Научно обосновано снижение калорийности эмульсионных жировых продуктов и получены опытные образцы эмульсий 25, 15 и 10%-ной жирности.

14. Исследованы минимальные бактериостатические концентрации (МБК) бактериоцинов (низина и натамицина) в отношении контаминантов соусов майонезных: E. coli Ml7, Staph. aureus 209Р, Candida albicans E как в питательных средах, так и в исследуемых продуктах: соусах 25, 15 и 10%-ной жирности. Экспериментально доказано, что натамицин в концентрации 10 мкг/мл в питательных средах оказывал наибольшее влияние на E. coli Ml7, Staph. aureus 209Р, Candida albicans E. В соусах майонезных, хранившихся при температуре +24±-2°С в течение 30 суток и при температуре +4±2 С в течение 90 суток наблюдались низкие значения численности выросших колоний В. bifidum.

15. Научно обоснованы подходы к уменьшению контакта между продуктом и восприимчивыми к низким значениям pH бифидобактериями с помощью микрокапсулирования.

16. Разработан способ микрокапсулирования пробиотических микроорганизмов с использованием липосом. Экспериментально исследованы стабильность незагруженных липосом при различных температурах их получения и хранения. Подобраны оптимальные параметры их получения: концентрация фосфолипидов — 10%, действие ультразвука (частота 25 КГц при температуре 20°С) в течение 5 минут. Экспериментально установлено, что при внесении токоферола в количестве 0,01% стабильность липосом возрастает. Исследованы и определены сроки хранения незагруженных липосомных везикул.

17. Разработана технология микрокапсулирования. Исследовано влияние температуры, продолжительности, интенсивности перемешивания на характеристики процесса.

18. Изучены физико-химические свойства микрокапсул. Определены размеры капсулируемых пробиотических микроорганизмов. Исследованы закономерности высвобождения микроорганизмов in vitro.

19. Разработаны проекты НТД функциональных соусов со сбалансированным соотношением ПНЖК семейств co-6/ю-З 5:10−1, содержащие пищевые волокна, витамины, антиоксиданты, пробиотические микроорганизмы.