Разработка творожного продукта

Введение: 

В период экономической  нестабильности и неблагоприятного воздействия экологической обстановки нарушается структура питания человека, приводящая к дефициту отдельных  жизненно важных веществ и способствующая возникновению различных заболеваний. Решить задачу обеспечения населения  продуктами, в какой-то мере восполняющими  дефицит определенных микронутриентов, возможно за счет создания функциональных продуктов питания. К последним относятся пищевые продукты, способные успешно влиять на одну или несколько физиологических функций организма, повышающих уровень здоровья и снижающих риск заболеваний.

В последнее  десятилетие особое внимание при  разработке функциональных продуктов  питания уделяется про-и пребиотикам, пищевым волокнам, антиоксидантам, витаминам, минеральным веществам, дефицит которых имеет место во многих странах мира.

Особенно возрос интерес к кальцию, в частности  в связи с проблемой остеопороза, в большей степени обусловленной недостаточным количеством кальция в рационе питания. По данным ВОЗ среди неинфекционных заболеваний остеопороз занимает 4 место после онкологических, сердечно-сосудистых заболеваний и сахарного диабета. В РФ 20 % населения имеют нарушения кальциево-фосфорного обмена [42].

При недостаточном  потреблении кальция, либо при нарушении  всасывания его в кишечнике происходит мобилизация этого элемента из костной  ткани, в которой содержится 99 % от общего содержания кальция в организме. Длительное сохранение отрицательного баланса кальция приводит к нарушению  метаболизма костной ткани, развитию целого ряда патологических состояний, снижению защитно-адаптационных возможностей организма.

Степень биодоступности кальция зависит в первую очередь от наличия в продукте остеотропных и сопутствующих им элементов, витаминов и ряда других ингредиентов, стимулирующих ремоделирование костной ткани.

Молоко и молочные продукты, богатые микронутриентами и аминокислотами, являются лучшими источниками пищевого кальция. Однако концентрация его в молоке не является постоянной и обусловлена многими факторами. В связи с этим обогащение молочных продуктов дополнительными источниками кальция и ингредиентами, усиливающими его биоусвояемость, является актуальной и важной проблемой.

Еще в 1987 г. авторами O.Sheikls, R.Santa и др. ставился вопрос о замене препаратов кальция молочными продуктами с повышенным содержанием кальция и назначении препаратов только при непереносимости молочных продуктов [101]. P.Burckhardt с соавторами показали, что после прекращения потребления молочных продуктов оптимальная концентрация кальция в организме сохраняется более длительный период времени в сравнении с лекарственными средствами [98].

В настоящее  время разработан ряд молочных продуктов, обогащенных различными источниками  кальция (фосфатами, лактатами, цитратами, карбонатами кальция) [2,20,32].

Однако следует  отметить, что технологии производства молочных продуктов, обогащенных кальцием, за немногим исключением, достаточно трудоемки; в рецептуру отдельных композиций включены синтетические компоненты, снижающие лечебно-профилактическую направленность продукта.

Анализ литературных источников показывает, что сам факт введения в пищевые композиции нутриентов профилактической направленности (или биологически активных веществ) не означает «автоматического» придания продуктам ожидаемых функциональных свойств, а только определяет эту возможность. Экспериментально получены многочисленные подтверждения отсутствия ожидаемого уровня функционального действия у сложных пищевых композиций, содержащих различные нутриенты, обладающие известной биоэффективностью. Это может быть связано как со снижением их биодоступности, так и с изменением их биоактивности в составе многокомпонентных рецептур. На профилактическую эффективность новых пищевых продуктов существенное влияние может оказывать и способ применяемой технологической обработки (высокая температура, высокое давление и т.п.).

Установление  реальной эффективности новой пищевой  композиции возможно лишь при проведении последовательной комплексной медико-биологической  оценки, включающей: обоснование химического  состава нового продукта; разработку его рецептуры; изучение показателей  пищевой и биологической ценности нового продукта на биообъектах; оценку его профилактической активности с  использованием биомаркеров.

Поэтому чрезвычайно  важное значение приобретают работы, связанные с созданием полифункциональных молочных продуктов с повышенной биоусвояемостью кальция, расширением их ассортимента и усилением интенсификации технологических процессов производства.  

Выдержки  из автореферата диссертации

Актуальность  работы. В последнее десятилетие  особое внимание при разработке функциональных продуктов питания уделяется  про-и пребиотикам, пищевым волокнам, антиоксидантам, витаминам, минеральным веществам, дефицит которых имеет место во многих странах мира.

Особенно возрос интерес к кальцию, в частности  в связи с проблемой остеопороза, в большей степени обусловленной недостаточным количеством кальция в рационе питания. Длительное сохранение отрицательного баланса кальция приводит к нарушению метаболизма костной ткани, развитию целого ряда патологических состояний, снижению защитно-адаптационных возможностей организма в условиях экологического неблагополучия.

Степень биодоступности кальция зависит от многих факторов и в первую очередь от наличия в продукте остеотропных и сопутствующих им элементов, витаминов и ряда других ингредиентов, стимулирующих ремоделирование костной ткани.

Молоко и молочные продукты, богатые микронутриентами и аминокислотами, являются лучшими источниками пищевого кальция. Однако концентрация его в молоке не является постоянной и зависит от многих факторов. В связи с этим обогащение молочных продуктов дополнительными источниками кальция и ингредиентами, усиливающими его биоусвояемость, является актуальной и важной проблемой.

Еще в 1987 г. авторами O.Sheikls, R.Santa и др. ставился вопрос о замене препаратов кальция молочными продуктами с повышенным содержанием кальция и назначении препаратов только при непереносимости молочных продуктов. P.Burckhardt с соавторами показали, что после прекращения потребления молочных продуктов оптимальная концентрация кальция в организме сохраняется более длительный период времени в сравнении с лекарственными средствами.

В настоящее  время разработан ряд молочных продуктов, обогащенных различными источниками  кальция. Следует отметить, что технологии их производства, за немногим исключением, достаточно трудоемки, в рецептуру  отдельных продуктов включены синтетические  компоненты, снижающие лечебно-профилактическую направленность продукта. Поэтому чрезвычайно  важное значение приобретают работы, связанные с созданием полифункциональных молочных продуктов с повышенной биоусвояемостью кальция, расширением их ассортимента и повышением интенсификации технологических процессов производства.

Решение задач, поставленных в работе, основано на трудах В.Б.Спиричева, И.Я. Коня, К.С. Ладодо, В.А. Тутельяна, В, Матковича, Л.Я. Рожинской, A.A. Королева, A.B. Устиновой, Г.А. Донской, Е.В. Литвиновой и др.

Целью настоящей  работы является разработка полифункционального  творожного продукта с повышенной биоусвояемостью кальция за счет обогащения белково-углеводной основы альгинатом кальция и микронутриентами, стимулирующими усвоение кальция костной тканью.

Рабочая гипотеза основана на предположении, что обогащение белково-углеводной основы альгинатом кальция в сочетании с лимонной кислотой или цитратом калия повысит биоусвояемость кальция, улучшит структуру продукта, а в совокупности с витаминами и растительными ингредиентами усилит профилактическую направленность продукта.

Для выполнения поставленной цели определены следующие  задачи;

• разработать  научно-обоснованные требования к составу  и качеству полифункционального  творожного продукта с повышенной биоусвояемостью кальция;

• обосновать состав белково-углеводной композиции продукта с альгинатом кальция, приближенной к оптимальному соотношению остеотропных элементов кальция и фосфора в организме;

• разработать  специальную шкалу оценки консистенции и осуществить проектирование пастообразного продукта с использованием методов  компьютерного моделирования;

• обосновать выбор  и концентрации применения пищевых  ингредиентов, стимулирующих усвоение кальция и определяющих функциональную направленность продукта;

• изучить влияние  альгината кальция на технологические параметры и радиопротекторные свойства продукта;

• исследовать  окислительно-восстановительные свойства углеводной основы продукта с функциональными  пищевыми добавками для обоснования  сроков хранения продукта;

• изучить влияние  лимонной кислоты и цитрата калия  в составе продукта на биоусвояемость кальция;

• разработать  научно-обоснованные рецептуры полифункционального  творожного продукта, изучить санитарно-гигиенические  показатели, пищевую и биологическую  ценность готового продукта;

• провести медико-биологическую  оценку продукта и исследовать его  влияние на биоусвояемость кальция и интегральную эффективность работы антиоксидантной системы биообъекта;

• разработать  технологическую схему с аппаратурным оформлением производства продукта.

Научная новизна. Впервые установлен факт влияния  цитрата калия и лимонной кислоты  в составе творожного продукта на усиление биоусвояемости кальция. Экспериментально подтверждено, что при потреблении животными разработанного продукта снижается концентрация кальция в моче до 27-42 % в сравнении с контролем, что является показателем поглощения кальция костной тканью.

Показано, что  обогащение белково-углеводной основы альгинатом кальция, цитратом калия, витаминами и растительными пищевыми добавками сублимационной сушки усиливает остеопластические, протекторные и антиоксидантные процессы в биообъектах.

Разработаны медико-биологические  требования к обогащенным творожным  продуктам профилактического назначения.

Практическая  значимость работы.

Разработана техническая  документация на продукт, согласованная  и утвержденная в установленном  порядке.

Функциональные  свойства продукта, подтвержденные результатами клинических исследований, определили перспективу использования разработанного продукта для профилактики остеопороза и повышения иммунной защиты организма.

Использование в составе продукта до 25 % сыворотки  молочной позволит улучшить экономические  и экологические факторы при  его производстве.

Широкое внедрение  разработанного продукта, особенно в  районах с неблагополучной радиационной обстановкой, будет способствовать оздоровлению различных возрастных групп населения.

Техническая новизна  выполненной работы отражена в заявках  на два патента: № 2005131760 «Паста творожная», № 2005131759 «Паста творожная».

Технология производства продукта апробирована на ПЭЗ ВНИМИ  и Екатеринбургском молочном заводе.

"Ассоциацией  «Университетский комплекс прикладной  биотехнологии» автор данной  работы объявлен победителем  конкурса грантов для молодых  ученых, аспирантов.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были обсуждены на научных  конференциях: «Научно-практические аспекты  переработки молока в современных условиях» (Москва, 2004); «Кафедре технологии молока и молочных продуктов МГУПБ 60 лет» (Москва, 2005).

…

Основные результаты исследований.

Обоснование и  проектирование компонентного состава  продукта.

На основании  работ В.Б. Спиричева и зарубежных исследователей, а также консультаций со специалистами Медицинской академии им. И.М. Сеченова разработаны научно-обоснованные требования к составу и качеству полифункционального продукта с повышенной биоусвояемостью кальция. Согласно разработанным требованиям состав продукта должен регламентироваться следующими показателями, усиливающими усвоение кальция:

- --массовая доля  белка (не менее 9 %);

- массовая доля  жира (не более 7 %); ...

- наличие лактозы; 

- наличие витаминов Д, С и др.;

- соотношение  кальций:фосфор (не менее 1);

- наличие макро-  и микроэлементов: кальций, фосфор, магний, калий, медь, цинк и др.;

- наличие аминокислот  (фенилаланин, лизин, изолейцин, метионин, цистин и др.), повышающих функциональные свойства продукта.