На правах рукописи

Гармашов Сергей Юрьевич

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ТВОРОЖНОЙ МАССЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕЛКОВО-ВИТАМИННОГО КОМПЛЕКСА ЖМЫХА КЕДРОВОГО ОРЕХА ДЛЯ ЛЮДЕЙ С ПОВЫШЕННОЙ

ФИЗИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ

Специальность 05.18.04 – технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Кемерово 2018

2

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образова-тельном учреждении высшего образования «Кемеровский государственный университет» (ФГБОУ ВО КемГУ).

Научный руководитель: доктор технических наук

Кригер Ольга Владимировна

Официальные оппоненты:

Решетник Екатерина Ивановна, доктор технических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государствен-ный аграрный университет", кафедра техноло-гии переработки продукции животноводства, заведующий кафедрой

Тыщенко Елизавета Алексеевна, доктор технических наук, доцент, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кемеров-ский государственный сельскохозяйственный институт», кафедра агробиотехнологий, про-фессор

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное обра-

зовательное учреждение «Алтайский государ-ственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Защита диссертации состоится «21» декабря 2018 г. в 15.00 часов на засе-дании диссертационного совета Д 212.088.10 при ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет» по адресу: 650056, г. Кемерово, бульвар Строи-телей, 47, 4-ая лекц. ауд., тел.: (8-3842)39-05-37. С диссертацией можно ознако-миться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет» kemsu.ru/science/dissertation-councils/diss-212-088-10/protects/1635/

Отзывы на автореферат отправлять по адресу: 650000, г. Кемерово, ул. Красная, 6. Автореферат разослан «10» ноября 2018 г. Ученый секретарь диссертационного совета Кригер Ольга Владимировна

3

ОБЩАЯ ХАРАКЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одной из главных задач, реализуемых в рамках Концепции государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации, является развитие технологий по созданию новых пи-щевых продуктов повышенной биологической ценности. Для достижения по-ставленной цели предлагается массовое использование дикорастущего сырья, как источников важных и полезных нутриентов.

На территории Сибирского федерального округа кедровые леса занимают огромные площади, ежегодно обеспечивая регионы полезным возобновляемым пищевым ресурсом – кедровыми орехами. Однако, несмотря на большие запасы данного вида сырья, переработкой кедрового ореха занимается не более 20-30 % российских компаний. Кедровый жмых относятся к вторичным сырьевым ресурсам, однако имеет большое значение как дополнительный источник пол-ноценного белка, легкоусвояемых углеводов, витаминов и минеральных ве-ществ. Перспективным направлением является создание на его основе продук-тов для людей с повышенной физической активностью для более быстрого вос-становления после тяжелых физических нагрузок.

Согласно аналитическим данным творожные продукты являются доволь-но популярными в Российской Федерации и потребляются более чем 80 % населения. Создание новых творожных продуктов с использованием биологи-чески активных веществ, выделенных из жмыха кедрового ореха, для людей с повышенной физической активностью является перспективным и актуальным направлением исследований. Белково-витаминный комплекс жмыха кедрового ореха, добавленный в рецептуру творожного продукта, усилит его биологиче-скую ценность и сделает более популярным у людей, активно занимающихся спортом, придерживающихся диеты и правильного питания, и имеющих по-требность в качественном белковом продукте.

Применение определенного количества функционального ингредиента на основе кедровых орехов и продуктов его переработки может полностью обеспе-чить физиологические процессы организма необходимыми элементами питания.

Степень разработанности. Развитие физической культуры и спорта яв-ляется одним из приоритетных направлений социальной политики государства. Существенный вклад в создание новых продуктов питания с повышенной пи-щевой и биологической ценностью с использованием ядер кедрового ореха и продуктов его переработки внесли российские и зарубежные исследователи: Гаврилова Н.Б., Голубева Л.В., Долматова О.И., Тарасенко Н.А., Никонович С.Н., Вайнерман Е.С., Дырдин С.Н., Егорова Е.Ю., Lantto T.A., Cai L.Y., Xiao L., Maughan R.J. и др. Отдельные этапы работы выполнены в рамках Федераль-ной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направ-лениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 го-ды» по теме «Разработка технологии получения функциональных продуктов питания на основе биологически активных веществ, выделенных из семян си-бирской кедровой сосны, для людей с повышенной физической активностью», соглашение № №14.577.21.0255 от 26.09.2017 г.

4

Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка техно-логии получения обогащенной творожной массы с добавлением белково-витаминного комплекса, выделенного из жмыха кедрового ореха, обладающей высокой питательной и биологической ценностью для людей с повышенной физической активностью.

Для достижения поставленной цели сформулированы основные задачи исследований:

‒ изучить химический состав и физико-химические свойств кедрового жмыха, полученного после отжима масла из ядра кедрового ореха сибирской кедровой сосны Pinus sibirica du tour;

‒ теоретически и экспериментально обосновать оптимальные техноло-гические режимы экстракции белково-витаминного комплекса из жмыха кед-рового ореха;

‒ определить оптимальный метод и параметры очистки и сушки белково-витаминного комплекса, полученного из жмыха кедрового ореха;

– подобрать рациональные параметры получения творожной массы с ис-пользованием белково-витаминного комплекса, выделенного из жмыха кедро-вого ореха;

– исследовать основные показатели качества, пищевую и биологическую ценность, а также биофункциональные свойства творожной массы, обогащен-ной белково-витаминным комплексом, выделенным из жмыха кедрового ореха;

– разработать технологическую схему получения обогащенной творож-ной массы на основе белково-витаминного комплекса, выделенного из жмыха кедрового ореха для людей с повышенной физической активностью;

– разработать техническую документацию на творожную массу, обога-щенную белково-витаминным комплексом, выделенным их жмыха кедрового ореха и провести промышленную апробацию.

Научная новизна. Научно обоснована и подтверждена эффективность использования белково-витаминного комплекса, выделенного из жмыха кедро-вого ореха, в технологии творожного продукта, предназначенного для людей с повышенной физической активностью. Установлено, что жмых кедрового оре-ха, оставшийся после холодного отжима ядра кедрового ореха, отличается вы-соким содержанием аминокислот, а также имеет высокую концентрацию вита-минов группы В, С и Е. Доказано, что использование предварительного фер-ментативного гидролиза обезжиренного кедрового жмыха карбоксигидразами с последующим проведением щелочной экстракции позволит достичь макси-мального выхода белка. Обоснованы схема двухстадийной очистки и режимы распылительной сушки белково-витаминного комплекса, применение которых способствует увеличению содержания высокомолекулярных белковых фрак-ций в белково-витаминном концентрате. Определены рациональные парамет-ры получения творожной массы с использованием белково-витаминного ком-плекса, выделенного из жмыха кедрового ореха. Исследовано влияние массо-вой доли белково-витаминного комплекса на органолептические, физико-химические, микробиологические показатели, пищевую и биологическую

5 ценность творожной массы для людей с повышенной физической активно-стью, установлены сроки хранения готового продукта. Показано, что творож-ная масса, обогащенная белково-витаминным комплексом жмыха кедрового ореха, имеет широкий спектр антимикробного действия, обладает высокой ан-тиоксидантной активностью и способствует снижению холестерина в сыво-ротке крови.

Практическая значимость работы. На основании полученных результа-тов исследований приведены параметры выделения, очистки и сушки белково-витаминного комплекса, полученного из жмыха кедрового ореха холодного от-жима. Разработана техническая документация (ТУ 9284-252-020683315-2018), технологическая схема получения и рецептура обогащенной творожной массы «Сила тайги» с использованием разработанного белково-витаминного комплек-са жмыха кедрового ореха, проведена промышленная апробация технологии на предприятии.

Методология и методы исследований. При проведении исследований использовали стандартные, общепринятые и оригинальные методы физико- химического и микробиологического анализа, в том числе микроскопирование, спектрометрию, электрофорез, хроматографию и др.

Положения, выносимые на защиту. – технология ферментативного гидролиза и параметры экстракции белко-

во-витаминного комплекса из жмыха кедрового ореха; – технология и параметры двухстадийной очистки и распылительной

сушки выделенного белково-витаминного комплекса; – технология получения творожной массы, обогащенной белково-

витаминным комплексом жмыха кедрового ореха для людей с повышенной фи-зической активностью;

– пищевая и биологическая ценность, антибактериальные, антиоксидант-ные и гипохолестеринемические свойства творожной массы, обогащенной бел-ково-витаминным комплексом, выделенным из жмыха кедрового ореха.

Степень достоверности и апробации работы. Основные положения диссертационной работы обсуждены на: международной научно-технической конференции «Научно-инновационные технологии: идеи исследования и разра-ботки», XI Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы современных исследований», XII Международной научно-практической конференции «Научные открытия», IX Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с между-народным участием «Технологии и оборудование химической, биотехнологи-ческой и пищевой промышленности», XII Международном весеннем симпози-уме «Инновации в современной науке».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных ра-бот, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК: «Вестник Крас-ГАУ», «Наукоемкие технологии», «Foods and raw materials», «Техника и техно-логия пищевых производств». Получен патент на изобретение № 2635397 «Способ получения новогаленовых экстрактов из растительного сырья».

6

Структуры и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из следующих основных разделов: введение, обзор литературы, объекты и методы исследования, результаты исследования и их обсуждение, выводы, список ис-пользованных источников и приложения. Основное содержание работы изло-жено на 135 страницах машинописного текста, содержит 27 таблиц и 31 рису-нок. Список литературы включает 150 источников.

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Теоретические и экспериментальные исследования выполнены в соответ-

ствии с поставленными задачами на кафедре «Бионанотехнология» Федерально-го государственного бюджетного образовательного учреждения высшего обра-зования «Кемеровский государственный университет». Проводимые исследова-ния состояли из нескольких взаимосвязанных этапов (рисунок 1).

На первом этапе с целью обоснования и формулировки задач собствен-ных исследований провели анализ литературных источников. Рассмотрены возможные способы выделения белково-витаминного комплекса из жмыха кед-рового ореха и создания на его основе новых обогащенных продуктов питания.

На втором этапе проводили исследования физико-химических показате-лей и химического состава жмыха кедрового ореха, оставшегося после отжима масла из ядра кедрового ореха сибирской кедровой сосны Pinus sibirica du tour.

На третьем этапе определяли оптимальные технологические режимы для выделения белково-витаминного комплекса из жмыха кедрового ореха фермен-тативным гидролизом с последующим проведением щелочной экстракции. Осуществляли исследования влияния рН, температуры, продолжительность экстракции и ферментативного гидролиза, гидромодуля и фермент-субстратного соотношения на выход белка из исходного сырья.

На четвертом этапе подбирали оптимальный способ и параметры очистки и сушки выделенного белково-витаминного комплекса. Изучали молекулярно-массовое распределение белков и пептидов, подвергнутых ультрафильтрации с дополнительным использованием обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии. Исследовали интегральную селективность мем-браны по белку и степень концентрирования при различном давлении. Оптими-зировали температуру, скорость подачи раствора, скорость воздушного потока при распылительной сушке белково-витаминного комплекса.

Следующий этап был посвящен изучению влияния концентрации белко-вовитаминного комплекса, выделенного из жмыха кедрового ореха на органо-лептические свойства, физико-химические показатели, показатели безопасно-сти и биофункциональные свойства (антибактериальные свойства, антиокси-дантная и гипохолестеринмическая активность) обогащенной творожной массы с целью подбора оптимальной концентрации белково-витаминного комплекса в готовом продукте.

На заключительном этапе исследования, основываясь на теоретических и экспериментальных исследованиях, разрабатывали технологию получения бел-ково-витаминного комплекса, выделяемого из жмыха кедрового ореха.

7 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ТВОРОЖНОГО ПРОДУКТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

БЕЛКОВО-ВИТАМИННОГО КОМПЛЕКСА ЖМЫХА СИБИРСКОЙ КЕДРОВОЙ СОСНЫ ДЛЯ ЛЮДЕЙ С ПОВЫШЕННОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ

Анализ отечественных и зарубежных литературных данных, формулировка цели и задач соб-ственных исследований

Исследование жмыха кедрового ореха, оставшегося после холодного отжима

масла из ядра кедрового ореха сибирской кедровой сосны Pinus

sibirica du tour

- массовая доля белка; - массовая доля углеводов; - массовая доля жира; - массовая доля влаги; - содержание аминокислот; - содержание витаминов; - содержание макро- и микроэлементов.

Разработка технологических параметров получения белково-

витаминного комплекса их жмыха кедрового ореха

- массовая доля белка - рН среды; - температура; - продолжительность экстракции; - фермент-субстратное соотношение.

Обоснование режимов очистки и сушки белково-витаминного

комплекса, полученного из жмыха кедрового ореха

- интегральная селективность мембраны; - степень концентрирования; - фракционный состав белково-витаминного комплекса; - молекулярно-массовое распределение белков и пептидов; - температура сушки; - скорость подачи раствора в сушильную камеру; - скорость воздушного потока; - продолжительность процесса.

Подбор оптимальных параметров получения творожной массы с

использованием белково-витаминного комплекса, выделенного из жмыха

кедрового ореха

- органолептические показатели; - титруемая кислотность; - массовая доля влаги; - микробиологические показатели; - антибактериальные свойства; - антиоксидантные свойства; - гипохолестеринмическая активность.

Анализ химического состава и качественных показателей

обогащенной творожной массы «Сила тайги»

- дегустационная оценка; - качественные показатели; - аминокислотный состав; - витаминный состав.

Практическая реализация результатов исследования

Рисунок 1 – Общая схема проведения исследований

8

Разрабатывали технологическую схему получения творожной массы «Си-ла тайги», обогащенной белково-витаминным комплексом для людей с повы-шенной физической активностью. Изучали пищевую и биологическую цен-ность продукта, проведены расчеты экономической эффективности разрабаты-ваемого продукта

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Исследование жмыха кедрового ореха, оставшегося после отжима масла из

ядра кедрового ореха сибирской кедровой сосны Pinus sibirica du tour

Кедровый жмых является отличным источником многих витаминов и полноценного белка. В связи с этим необходимо было изучить аминокислотный и витаминный состав кедрового жмыха, подтверждающего перспективность использования данного сырья для выделения белково-витаминного комплекса (таблица 1-2).

Из таблицы 1 следует, что суммарное содержание незаменимых амино-кислот в кедровом жмыхе составляет 42,44 % и 40,77 % от общего содержания аминокислот для жмыха, полученного в результате холодного и термического отжима, соответственно.

Таблица 1 – Аминокислотный состав кедрового жмыха

Наименование аминокислоты

Содержание аминокислоты, г/100 г белка Кедровый жмых, остав-шийся после холодного

отжима

Кедровый жмых, оставшийся после термической

экстракции Leu+Ile 16,87±0,84 16,00±0,80

Arg 14,12±0,70 13,34±0,67 Glu 10,06±0,50 11,33±0,57 Phe 7,71±0,39 7,24±0,36 Lys 7,10±0,36 6,85±0,34 Ser 6,58±0,33 6,76±0,34 Pro 5,25±0,26 5,45±0,27 Ala 5,22±0,26 5,20±0,27 Gly 4,71±0,24 4,95±0,24 Asp 4,42±0,22 4,52±0,22 Val 4,14±0,20 4,03±0,20 Thr 3,45±0,19 3,51±0,18 Tyr 3,14±0,17 3,00±0,16 His 2,64±0,13 2,74±0,13 Met 2,14±0,11 1,94±0,10 Cys 1,42±0,07 1,49±0,07 Trp 1,03±0,05 1,20±0,06

9

Таблица 2 – Витаминный состав кедрового жмыха

Наименование витамина

Содержание витамина, мг/100 г продукта Кедровый жмых,

оставшийся после холодного отжима

Кедровый жмых, оставшийся после термической

экстракции Водорастворимые витамины:

B1 0,75±0,24 0,70±0,22 B2 0,49±0,17 0,44±0,16 B3 4,41±1,45 4,20±1,40 B5 0,80±0,26 0,69±0,22 B6 0,29±0,10 0,24±0,10 С 0,91±0,31 0,85±0,28

Жирорастворимые витамины: Е 4,96±2,36 4,88±2,35

В результате анализа таблицы 2 установлено, что кедровый жмых имеет

повышенное содержание водорастворимых витаминов, что превышает концен-трацию данной группы биологически активных веществ в ядре кедрового оре-ха, в то время как концентрация жирорастворимых витаминов значительно уменьшается.

Таким образом, показано, что кедровый жмых, оставшийся после холод-ного отжима, представляет собой ценнейший источник белка, незаменимых аминокислот и витаминов и может быть использован для получения белково-витаминного комплекса для применения в технологии продуктов функциональ-ного и специализированного назначения. В этой связи дальнейшие исследова-ния были направлены на подбор оптимальных технологических режимов выде-ления белково-витаминного комплекса из жмыха кедрового ореха. Разработка технологических параметров получения белково-витаминного

комплекса их жмыха кедрового ореха

Для извлечения белка использовали щелочную экстракцию. Предвари-тельное обезжиривание кедрового жмыха осуществляли путем его смешивания с гексаном в соотношении 1:5 в течение 60 минут при температуре 25 °С. В хо-де исследований подбирали оптимальное значение кислотности среды при экс-тракции белка из кедрового жмыха раствором NaOH.

Для этого рН реакционной смеси варьировали в диапазоне от 9,0 до 13,0 с шагом 0,5 и регистрировали динамику выхода белка. Другие параметры про-цесса поддерживались постоянными: температура 35 °С, продолжительность 90 мин, гидромодуль 1:8. Полученные результаты приведены на рисунке 2.

10

Рисунок 2 – Зависимость выхода бел-

ка от рН щелочной экстракции Рисунок 3 – Зависимость выхода бел-ка от температуры щелочной экстрак-

ции

Анализ данных, представленных на рисунке 2, позволяет выбрать в каче-стве оптимального для экстракции белково-витаминного комплекса значение рН равное 10,5, так как в этом случае наблюдается максимальный выход белка – 67,5 %.

Дальнейшие исследования были направлены на выбор температуры экс-тракции, обеспечивающей максимальный выход белка. Для этого проводили экстрагирование щелочью при рН 10,5, продолжительности 90 мин, гидромо-дуле 1:8, варьируя температуру экстракции в диапазоне от 25 °С до 75 °С. Ре-зультаты определения выхода белка приведены на рисунке 3.

На основании анализа рисунка 3 выбрали температуру щелочной экс-тракции белка из кедрового жмыха, равную 45 °С. Дальнейшее повышение температуры приводило к уменьшению выхода белковой фракции.

Далее осуществляли выбор продолжительности процесса щелочной экс-тракции. Процесс щелочной экстракции вели при рН 10,5, температуре 45 °С, гидромодуле 1:8, варьируя продолжительность процесса. Полученные резуль-таты представлены на рисунке 4.

Величину гидромодуля при щелочной экстракции кедрового жмыха варь-ировали в диапазоне от 1:5 до 1:25. Результаты проведенных экспериментов от-ражены на рисунке 5.

Рисунок 4 – Зависимость выхода

белка от продолжительности щелочной экстракции

Рисунок 5 – Зависимость выхода белка от величины гидромодуля при щелочной

экстракции

11

Анализ результатов, представленных на рисунке 4, позволил установить продолжительность процесса щелочной экстракции, при которой достигается максимальный выход белка (78,1 %) из кедрового жмыха – 120 минут.

Анализируя результаты, представленные на рисунке 5, было выбрано оп-тимальное значение гидромодуля – 1:15, при котором достигается максималь-ный выход белка – 80,5 %.

В ходе проведенных исследований установлено, что для максимального извлечения белковых веществ из кедрового жмыха целесообразно использова-ние ферментов карбоксигидраз: Диазим Х4 и амилосубтилин. Ферментативный гидролиз Диазим Х4 / амилосубтилин проводят при следующих параметрах: рН 4,2 / 6,3; температура 45 °С / 50 оС, фермент-субстратное соотношение 1:100 / 1:150, продолжительность 120 мин / 120 мин соответственно.

Обоснование режимов очистки и сушки белково-витаминного комплекса,

полученного из жмыха кедрового ореха

С целью разработки метода очистки белково-витаминного комплекса ис-пользовали двухстадийную очистку: на первом этапе проводилась ультрафиль-трация, после чего белково-витаминный комплекс направлялся на очистку с помощью обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии (ОФ ВЭЖХ). Двухстадийная очистка приводила к повышению содержания вы-сокомолекулярных белковых фракций с 32,5 % до 62,4 % по сравнению с не-очищенным белково-витаминным комплексом.

Для сушки очищенного белково-витаминного комплекса использовали ме-тод распылительной сушки. Установлено, что оптимальными параметрами рас-пылительной сушки белково-витаминного комплекса, полученного из жмыха кед-рового ореха, являлись: температура 65 °С, скорость подачи раствора 10 мл/мин, скорость воздушного потока 20 м3/ч, продолжительность процесса 20 с. Массовая доля белка в высушенном белково-витаминном комплексе составила 95,1 %.

Подбор оптимальных параметров получения творожной массы с

использованием белково-витаминного комплекса, выделенного из жмыха кедрового ореха

Для определения оптимальной концентрации белково-витаминного ком-

плекса с целью обогащения творожной массы изучали органолептические, фи-зико-химические, микробиологические и биофункциональные свойства про-дукта при использовании 4, 8, 10, 12 % концентрации функционального ин-гредиента в соотношении с рецептурными компонентами.

Установлено, что внесение белково-витаминного комплекса в творожную массу в количестве от 1 % до 8 % не изменяло ее органолептические свойства. При увеличении дозировки БВК от 10 % и более отмечалось его негативное влияние на консистенцию и вкусовые качества творожной массы.

12

Влияние дозы внесения белково-витаминного комплекса на содержание влаги и титруемую кислотность в творожной массе представлено на рисунках 6-7.

Рисунок 6 – Влияние дозы белково-витаминного комплекса на содержа-

ние влаги в творожной массе

Рисунок 7 – Влияние дозы белково-витаминного комплекса на титруе-мую кислотность творожной массы

Отмечено, что добавление БВК уменьшало массовую долю влаги в гото-

вом продукте, что повышало концентрацию сухих веществ и придавало повы-шенную стойкость в процессе хранения. Так, образцы с концентрацией белко-во-витаминного комплекса 4 и 8 %, содержали 59,9 % и 57,6 % влаги соответ-ственно. Дальнейшее увеличение количества БВК приводило к незначительно-му уменьшению влаги до 55,7 %, что отражалось на консистенции творожной массы, которая становилась более плотной и неоднородной.

При увеличении дозы вносимого белково-витаминного комплекса отме-чалось незначительное снижение титруемой кислотности продукта, что свиде-тельствует о высокой интенсивности молочнокислого брожения и эффективном воздействии белково-витаминного комплекса жмыха кедрового ореха на жиз-недеятельность молочнокислых микроорганизмов.

Согласно представленным результатам исследований, установлено, что наиболее предпочтительно в творожную массу добавлять белково-витаминный комплекс в 8 %-ной концентрации, так как это обеспечивает хорошие органолеп-тические показатели и физико-химические свойства творожной массы (таблица 3).

Таблица 3 – Качественные показатели творожной массы в зависимости от

концентрации белково-витаминного комплекса

Наименование показателя

Значение показателя Дозировка БВК, %

Контроль (без добавления БВК) 4 8

Физико-химические показатели Титруемая кислотность, оТ 191±9,5 185±9,2 180±8,9

Массовая доля влаги, % 61,8±3,0 59,9±2,9 57,6±2,8 Массовая доля белка, % 17,7±1,0 20,2±1,1 24,0±1,2 Массовая доля жира, % 1,9±0,2 1,9±0,2 1,9±02

13

Биофункциональные свойства определяли in vitro. На основании проведенных исследований установлено, что творожная

масса, обогащенная белково-витаминным комплексом, полученным из жмыха кедрового ореха, имеет широкий спектр антимикробного действия. Высокая ан-тимикробная активность наблюдалась по отношению к тест-штаммам Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027, Escherichia coli ATCC 25922, Salmonella enterica ATCC 14028, Staphylococcus aureus ATCC 25923 и Proteus vulgaris ATCC 63. Прослеживалась корреляция между концентрацией белково-витаминного комплекса и антимикробной активностью (до концентрации 8,0 %).

Результаты определения антиоксидантных и гипохолестеринемических свойств опытных образцов творожной массы в зависимости от концентрации белково-витаминного комплекса представлены на рисунке 8 и 9.

Рисунок 8 – Результа-ты определения in

vitro антиоксидантно-го действия творож-ной массы на культи-

вируемых клетках MDCK1: а – 30 мин, б – 60 мин, в – 90 мин

Рисунок 9 – Результаты определения in vitro ги-похолестеринемических свойств творожной мас-

сы: а – 30 мин, б – 60 мин, в – 90 мин

В случае анализируемых потенциальных антиоксидантных свойств тво-

рожной массы отмечен рост антиоксидантной активности с увеличением кон-центрации ингредиентов от 4,0 % до 8,0 %. Дальнейшее увеличение концентра-ции пищевых ингредиентов сопровождалось незначительным повышением ан-тиоксидантной активности. Согласно полученным результатам, добавление белково-витаминного комплекса в концентрации 4 % после 90 мин инкубации снижало содержание холестерина в сыворотке крови на 27,5 % по сравнению с контролем, в концентрации 8 % – на 30,3 %, в концентрации 10 % – на 42,6 %, в концентрации 12 % – на 46,6 %.

а

б в

в б а

14

Результаты таблицы 3 и рисунков 6-9 показали, что при добавлении в творожную массу белково-витаминного комплекса в 8 %-ной концентрации, получается продукт, обладающий антимикробными, антиоксидантными и ги-похолестеринемическими свойствами, с высоким содержанием белка 24,0 % и содержанием влаги 57,6 %. Также отмечено увеличение срока хранения готово-го продукта до 5 суток.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

На основании анализа полученных данных разработана технологическая схема производства обогащенной творожной массы «Сила тайги», представ-ленная на рисунке 10.

Приемка и подготовка сырья

Сепарирование молока на сепараторах-молокоочистителях

Нормализация молока

Пастеризация молока при 78±2 оС

Охлаждение молока до 30±2 оС

Внесение закваски и сквашивание молока в течение 8-10 часов при 30±2 оС

Разделение сгустка и удаление сыворотки

Самопрессование сгустка

Охлаждение творога до 12±2 оС

Внесение сахара-песка и белково-витаминного комплекса в 8 %-ной концен-трации и перемешивание

Термизация в течение 20 с при 63±5 оС

Гомогенизация смеси при 65 МПа

Охлаждение творожной массы до температуры 8±2 оС

Фасовка и упаковка

Хранение готового продукта при 4±2 оС

Рисунок 10 – Технологическая схема производства обогащенной творожной массы «Сила тайги»

15

С целью подтверждения, что творожная масса, обогащенная белково-витаминным комплексом, обладает высокой пищевой и биологической ценно-стью были проведены исследования по определению аминокислотного и вита-минного составом готового продукта.

В качестве контроля выбрана творожная масса, широко представленная на российском рынке. Результаты определения аминокислотного и витаминно-го состава обогащенной творожной массы представлены в таблице 4-5.

Таблица 4 – Сравнение аминокислотного состава контрольного образца

(творожная масса «Особая») и разработанного обогащенного творожного про-дукта «Сила тайги»

Наименование аминокислоты

Содержание аминокислот, мг/100 г продукта Контроль Разработанный продукт

Glu 1652±82,6 1726±86,3 Leu + Ile 1628±81,4 1821±91,1

Lys 924±46,2 1022±51,1 Val 886±44,3 909±45,5 Pro 880±44,0 914±45,7 Asp 781±39,1 810±40,5 Met 775±38,8 788±39,4 Ser 758±37,9 815±40,8 Phe 631±31,6 706±35,3 Thr 594±29,7 612±30,6 Arg 507±25,4 683±34,2 Ala 460±23,0 496±24,8 Tyr 362±18,1 379±19,0 Trp 220±11,0 228±11,4 His 183±9,2 201±10,1 Gly 144±7,2 163±8,2

Cy-S 84±4,2 92±4,6 Таблица 5 – Сравнение витаминного состава контрольного образца (тво-

рожная масса «Особая») и разработанного обогащенного продукта творожного продукта «Сила тайги»

Витамины Содержание витаминов, мг/100 г продукта Контроль Разработанный продукт

А 0,02±0,001 0,02±0,001 B1 0,064±0,003 18,633±0,932 B2 0,185±0,009 14,622±0,731 B3 3,489±0,175 33,971±1,699 B5 0,221±0,110 20,029±1,001 B6 0,188±0,009 13,954±0,698 С 0,412±0,021 6,824±0,3,41 Е 0,122±0,006 7,203±0,360

16

Согласно результатам, представленным в таблицах 4-5 можно установить, что творожная масса, полученная с использованием белково-витаминного ком-плекса, выделенного из жмыха кедрового ореха, по сравнению с контрольным образцом обогащена всеми необходимыми аминокислотами, а также имеет по-вышенное содержание витаминов группы В, витаминов С и Е, что подтвержда-ет ее высокую пищевую и биологическую ценность. Повышенное содержание аминокислот в творожной массе «Сила тайги», в особенности аминокислот с разветвленной цепью, свидетельствует о том, что потребление данного продук-та благоприятно для людей с повышенной физической активностью до и после тренировочного процесса, а также других групп населения.

Апробация технологии разработанной обогащенной творожной массы с повышенной биологической и пищевой ценностью произведена в ООО «МКС» г. Кемерово. Разработаны и утверждены технические условия (ТУ 9284-252-020683315-2018) и технологическая инструкция (ТИ 9284-252-020683315-2018). Произведены расчеты показателей экономической эффективности производства творожного продукта, обогащенного белково-витаминным комплексом «Сила тайги». Цена за одну упаковку готового продукта массой 250 грамм составляет 49,95 рублей.

ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Исследован химический, аминокислотный, витаминный, макро- и мик-

роэлементный состав кедрового жмыха. Содержание незаменимых аминокис-лот на 100 г белка составляет 42,44 г, витаминов группы В – 6,74 мг/100 г, ви-тамина С – 0,91 мг/100 г, витамина Е – 4,96 мг/100 г. Полученные результаты подтверждают актуальность использования кедрового жмыха, оставшегося по-сле холодного отжима кедровых орехов, как источника биологически активных элементов для обогащения пищевых продуктов.

2. Разработана последовательность операций и технологические режимы экстракции белково-витаминного комплекса из жмыха кедрового ореха: – обезжиривание кедрового жмыха путем его смешивания с гексаном в соотно-шении 1:5 в течение 60 минут при температуре 25 °С с последующим фильтро-ванием полученной суспензии, промыванием гексаном и высушиванием на воз-духе; – ферментативный гидролиз обезжиренного кедрового жмыха фермент-ным препаратом Диазим Х4 при следующих технологических параметрах: рН 4,2; температура 45 °С, фермент-субстратное соотношение 1:100, продолжитель-ность 120 мин / Ферментативный гидролиз обезжиренного кедрового жмыха ферментным препаратом Амилосубтилин при следующих технологических па-раметрах: рН 6,3; температура 50 °С, фермент-субстратное соотношение 1:150, продолжительность 120 мин; щелочная экстракция ферментативного гидролиза-та кедрового жмыха при следующих технологических параметрах: рН 10,5; тем-пература 45 °С, гидромодуль 1:15 и продолжительность процесса 120 мин.

3. Предложен метод двухстадийной очистки белково-витаминного ком-плекса, полученного из кедрового жмыха, включающий ультрафильтрацию с

17 последующей дополнительной очисткой методом ОФ ВЭЖХ, что приводит к увеличению высокомолекулярных белковых фракций с 32,5 % до 62,4 % по сравнению с неочищенным белково-витаминным комплексом. Подобраны пара-метры распылительной сушки белково-витаминного комплекса, полученного из жмыха кедрового ореха: температура 65 °С, скорость подачи раствора 10 мл/мин, скорость воздушного потока 20 м3/ч, продолжительность процесса 20 с.

5. Исследовано влияние массовой доли белково-витаминного комплекса, выделенного из жмыха кедрового ореха на органолептические, физико-химические, микробиологические показатели обогащенной творожной массы. Установлено, что использование белково-витаминного комплекса в 8 %-ной кон-центрации, способствует образованию продукта с высоким содержанием белка 24,0 %, содержанием влаги 57,6 % и высоким уровнем молочнокислого брожения. Изучение биофункциональных свойств in vitro показало, что творожная масса, обогащенная белково-витаминным комплексом жмыха кедрового ореха в 8 %-ной концентрации, имеет широкий спектр антимикробного действия, обладает высо-кой антиоксидантной активностью, что способствует увеличению сроков хране-ния готового продукта до 5 суток, а также способствует снижению уровня холе-стерина в сыворотке крови.

6. Разработана технологическая схема производства и рецептура творожной массы «Сила тайги» с использованием белково-витаминного комплекса жмыха кедрового ореха для людей с повышенной физической активностью. Установлено, что обогащенная творожная масса «Сила тайги» имеет высокое содержание ами-нокислот и витаминов, в особенности аминокислот с разветвленной цепью, что благоприятно для людей с повышенной физической активностью.

7. Разработана техническая документация на творожную массу (ТУ 9284-252-020683315-2018, ТИ 9284-252-020683315-2018). Проведена промышленная апробация технологии производства творожной массы «Сила тайги». Рассчита-на стоимость единицы продукции.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Гармашов, С.Ю. Технология создания творожного продукта, обогащенно-

го белково-витаминным комплексом / С.Ю. Гармашов // Вестник КрасГАУ. – 2018. – № 4. – С. 245-249.

2. Гармашов, С.Ю. Разработка технологических режимов биокатализа жмы-ха кедрового ореха для максимального извлечения белковых веществ / С.Ю. Гармашов // Наукоемкие технологии. – 2018. – № 8. – С. 29-34

3. Study of the Biofunctional Properties of Cedar Pine Oil with the Use of in Vitro Testing Cultures / A.Yu. Prosekov, L.S. Dyshlyuk, I.S. Milent'eva, V.A. Pav-sky, S.A. Ivanova, S.Yu. Garmashov // Foods and raw materials. – 2018. – V.6. – No 1. – P. 136-143.

4. Анализ способов очистки экстрактов из дикорастущего сырья сибирского федерального округа / Л.С. Дышлюк, Е.В. Каширских, С.Ю. Носкова, А.И. Писка-