МИКОЛАЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Факультет технології виробництва і переробки продукції тваринництва, стандартизації та біотехнології
Кафедра генетики, годівлі тварин та біотехнології
Спеціальність 162 – «Біотехнології та біоінженерія»
Допустити до захисту Декан_____________М.І.ГИЛЬ
«____»___________20__ р.
Рекомендувати до захисту Зав.кафедри______С.І.ЛУГОВИЙ
«____»___________20__ р.
БІОТЕХНОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ СТВОРЕННЯ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ПРОДУКТІВ
04.02. – ДР.003-О 210203.004
Виконавець:
Здобувач IV курсу Кумпан В. В.
Науковий керівник:
проф. Горбатенко І. Ю.
ас. Тимофіїв М. М.
Рецензент:
Головко А. М.
Миколаїв 2021
ЗМІСТ
РЕФЕРАТ ... 3
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ... 5
ВСТУП ... 6
1. Літературно-патентний огляд ... 8
1.1. Функціональні продукти: поняття та їх значення ... 8
1.2. Види функціональних продуктів ... 13
1.3. Задачі та перспективи розробки функціональних продуктів ... 20
2. Експериментальна частина ... 25
2.1. Об'єкти і матеріали дослідження ... 25
2.1.1. Об'єкти дослідження ... 25
2.1.2. Методи дослідження ... 27
2.2. Результати та їх обговорення... 30
3. Технологічна частина... 39
4. Безпека життєдіяльності ... 44
ВИСНОВКИ ... 47
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ... 48
РЕФЕРАТ
Дипломна робота виконана на 51 сторінках комп’ютерного тексту, має 8 таблиць, 1 рисунок. При написанні роботи використано 43 літературних джерел.
Ключові слова: функціональні продукти, пробіотики, біфідобактерії, йогурт, кефір, пшеничні висівки.
Об’єкти досліджень – йогурти різних видів, кефір з різним вмістом пшеничних висівок.
Метою роботи є дослідження органолептичних, фізико-хімічних та мікробіологічних показників, встановлення кількості необхідних функціональних компонентів при виробництві кефіру з різним відсотком пшеничних висівок, застосування дискрипторно-профільного методу дослідження йогуртів.
Для реалізації даної мети були поставлені такі завдання:
Дослідити роль та значення функціональних продуктів у харчуванні людей;
Визначитись з видами функціональних продуктів;
Встановити основні задачі та перспективи розробки функціональних продуктів
Методологія проведення роботи заключалася у визначенні:
Органолептичні показники: смак, запах, консистенція;
Фізико-хімічні показники: титрована кислотність, оТ; в’язкість, Па/с;
Мікробіологічні показники: бактерії групи кишкової палички, дріжджів і плісеневих грибів;
Дискрепторні показники якості.
В результаті роботи встановлено, що кефір з пшеничними висівками є лікувально-профілактичним продуктом, оскільки містить харчові волокна, які є цінною енергетичною добавкою; в кефірі з пшеничними висівками зростала
загальна сума амінокислот – на 15,08%, в тому числі незамінних – на 10,57%, замінних – на 18,24%, що свідчить про його біологічну цінність; при виробництві кефіру з пшеничними висівками не потрібно застосовувати нове дороговартісне обладнання, для цього можна застосовувати існуюче обладнання на будь-якому заводі, що виготовляє незбирану молочну продукцію; в результаті застосування дискрепторно-профільного методу визначено, що добру якість має йогурт «Фанні» - 4,6 балів, та поступається йому отримав зразок «Дольче» на 0,4 бала.
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ
GRAS (Generally Recognized as Safe) – знак Управління з контролю за продуктами та ліками США;
B. – Bifidobacterium;
L. – Lactobacillus;
КНК – концентрат натурального казеїну;
Мчж – масова частка жиру.
ВСТУП
Здоров'я сучасної людини в значній мірі визначається характером, рівнем і структурою харчування, які на сьогоднішній день мають ряд серйозних
порушень. Тому в останні роки в світі набули широкого поширення так звані функціональні харчові продукти як новий і перспективний напрям в харчовій індустрії для поліпшення структури харчування, поліпшення здоров'я і
профілактики поширених захворювань (атеросклероз, ожиріння, онкологічні захворювання, остеопороз, цукровий діабет та ін.). [1, 2]
Розробка функціональних продуктів харчування нового покоління є інноваційним напрямом в харчовій промисловості, які мають надзвичайно важливе практичне значення і соціальну ефективність. Теоретичні і практичні розробки отримали визнання у відповідних галузях науки і прийняті до
реалізації. В даний час виникає потреба суспільства в розробці функціональних продуктів харчування для тих груп споживачів, стан здоров'я яких потребує корекції повсякденного харчування. На найближчу перспективу такими
групами споживачів можуть стати особи, які займаються, переважно, фізичним або розумовою працею, люди похилого віку, в тому числі мають різні
захворювання, споживачі, які мають захворювання травного тракту, серцево- судинної системи, ожиріння різного ступеня тяжкості. [3]
Молоко і молочні продукти є чудовою базою для створення цілого ряду інноваційних продуктів функціонального призначення.
Найбільш затребуваною на вітчизняному споживчому ринку є група солодких молочних продуктів, таких як йогурти, морозиво, сирки, сирні сирки, пудинги і т.д. Тому розширення асортименту, розробка технологій і рецептур цієї групи як продуктів дієтичного та функціонального харчування - один із пріоритетних напрямків у молочній промисловості.
Розробка рецептур і технології функціональних продуктів харчування, що мають спеціальне призначення для певних груп споживачів, відома як в нашій країні, так і за кордоном.
Однак у міру накопичення знань про сутність харчування стає ясно, що практика харчування суттєво відстає від теорії і повинна бути суттєво
доповнена, зокрема, розробками, заснованими на надорганізменному рівні регуляції, ендогенному мікробіоценозі (мікробіоті), обліку інших компонентів харчування.
Таким чином, розробка і оцінка ефективності функціональних продуктів є актуальним напрямком розвитку молокопереробної галузі, які мають
надзвичайно важливе значення в сучасних умовах.
Метою роботи є дослідження органолептичних, фізико-хімічних та мікробіологічних показників, встановлення кількості необхідних функціональних компонентів при виробництві кефіру з різним відсотком пшеничних висівок, застосування дискрипторно-профільного методу дослідження йогуртів.
Для реалізації даної мети були поставлені такі завдання:
Дослідити роль та значення функціональних продуктів у харчуванні людей;
Визначитись з видами функціональних продуктів;
Встановити основні задачі та перспективи розробки функціональних продуктів
Методологія проведення роботи заключалася у визначенні:
Органолептичні показники: смак, запах, консистенція;
Фізико-хімічні показники: титрована кислотність, оТ; в’язкість, Па/с;
Мікробіологічні показники: бактерії групи кишкової палички, дріжджів і плісеневих грибів;
Дискрепторні показники якості.
Автором використані літературні джерела по темі роботи, ДСТУ, ТУ, обладнання лабораторії, виробничих цехів, теоретичної частини, експериментальних досліджень та технологічної частини.
1. ЛІТЕРАТУРНО-ПАТЕНТНИЙ ОГЛЯД
1.1. Функціональні продукти: поняття та їх значення
Згідно сучасним уявленням продукти харчування володіють не тільки харчовою цінністю, але і регулюють багаточисленні функції і біохімічні процеси людського організму. В багатьох країнах світу рядові споживачі при виборі їжі керуються не тільки відчуттям голоду і харчовою безпекою продукту, але і роздивляються останній як найважливіший фактор збереження і покращення здоров’я. [1,4]
Стан здоров’я та самопочуття людей перебувають під впливом багатьох факторів: швидкий темп життя, негативний вплив оточуючого середовища, вікові зміни в органах та тканинах, спадковість, шкідливі звички, переживання стресових ситуацій тощо [3, 24]. Однак не можна забувати й про найважливіший і найвпливовіший фактор – харчування, склад раціону та його кількість і якість. І якщо деякі з факторів, впливаючих на здоров’я та самопочуття людського організму, ми не можемо змінити, то інші, а саме характеристики продуктів харчування, можуть бути повністю контрольовані нами. В різні вікові періоди життя людський організм має свої функціональні особливості, відповідно можуть змінюватись і його потреби в основних поживних речовинах: вітамінах, мінералах та інших життєво важливих нутрієнтах. Максимальне забезпечення потреби людського організму в необхідних речовинах, можна покращити якість життя людини, надати організму сил та енергії для комфортного існування в будь-який період життя.
Найкраще з цим завданням справляються функціональні продукти. [2,5]
Функціональні продукти – продукти масового споживання, які мають вигляд традиційних, але містять в своєму складі функціональні компоненти, які мають біологічно важливу дію для людського організму, внаслідок чого допомагають передбачити аліментарно-залежні форми захворювань і старіння, викликані негативним впливом навколишнього середовища [6].
Функціональні продукти мають демонструвати вплив на одну чи багато функцій окремих органів, систем чи всього людського організму, та попри виконання традиційного значення їжі (задоволення фізіологічної потреби в поживних речовинах і енергії), забезпечувати профілактику ризику виникнення хвороб, характерних для населення даного регіону внаслідок вікових особливостей, статевої належності, професійної діяльності або спадкової схильності [6, 9].
Приналежність продукту до функціональної категорії повинна бути достатньо обґрунтована науковими дослідженнями, які підтверджують факт позитивного впливу компонентів продукту на цільові функції людського організму[8, 12]. Для цього повинні бути створені специфічні біологічні маркери (біохімічні, фізіологічні та ін.), які доказують доброякісну дію функціональних продуктів.
Функціональні продукти не можуть приймати форму таблеток, пігулок або інших нетрадиційних для їжі форм, тому що функціональна їжа не відноситься до категорії лікуючих препаратів, а використовується для покращення функціонування систем людського організму і покращення здоров’я людини в цілому [28]. Продукти функціонального харчування не являються ліками і не можуть виліковувати, але допомагають попередити хвороби і старіння організму в даній екологічній ситуації.
В зв’язку з цим варто підкреслити, що функціональні продукти повинні інтегруватися в загальне традиційне харчування людини і доповнювати його, а не протиставлятися йому як «чудодійні» та «лікуючі» продукти, або як нова теорія харчування [12, 23].
Концепція функціонального харчування вже не нова, однак лише зараз вона набуває популярності. Насамперед це зумовлено зміною ритму життя людей, погіршення екологічної ситуації у світі, збільшенням захворюваності всіх категорій населення. На сьогодні науковцями вже напрацьована велика база інформації щодо того, як саме той чи інший продукт впливає на організм людини. Саме знання про особливості дії нутрієнтів на клітинному і
молекулярному рівнях в організмі людини дало поштовх до активного вивчення та впровадження в життя основ функціонального харчування [41].
Першопрохідцями у розробці функціональних продуктів стали такі країни, як Японія, Північна та Південна Америка, а також країни, які входять до Європейського Союзу. Як бачимо, країни, що мають високий рівень економічного розвитку, перші взялися за втілення так званої нової галузі профілактичної медицини та дієтології – функціонального харчування [33].
У 2007 році Всесвітня організація охорони здоров’я (ВООЗ) представила спеціально розроблений «План дій в галузі харчових продуктів та харчування Європейського регіону ВООЗ на 2007– 2012 роки», який визначає основи здорового харчування європейців. Це вже другий план ВООЗ, який стосується харчових технологій та продуктів харчування [31]. Його метою стало доповнити та адаптувати до сучасних умов попередній Перший план, який був представлений у 2000 році. За цим планом передбачено, що одним з основних напрямів діяльності ВООЗ має стати забезпечення стійкого постачання населення безпечними та здоровими харчовими продуктами. При цьому, окремими пунктами Плану винесено необхідність сприяння відповідному збагаченню основних продуктів харчування мікронутрієнтами та розробки продуктів для додаткового харчування з їх достатнім вмістом. Ці принципи були також підтверджені новим третім Планом дій в галузі харчових продуктів та харчування на 2015–2020 роки, який ВООЗ представила в Данії у вересні 2014 року [11].
На сьогодні більшість економічно розвинених країн мають власні документи, які регламентують розробку та використання функціональних продуктів, це такі країни, як Японія, Канада, США, Голландія, Велика Британія, Китай та інші [27]. Таким чином, одним із першочергових завдань кожної з держав має стати забезпечення доступу всіх верств населення до здорових та безпечних продуктів харчування. І однією з ланок, яка допомагає втілювати цю мету в життя, може стати саме функціональне харчування.
Термін «функціональне харчування» несе в собі головну суть такого
виду вживання продуктів, оскільки з назви зрозуміло, що продукти, які вживає людина, мають бути збагачені інгредієнтами, які виконують в організмі певні функції. Їжа повинна підтримувати організм людини у стійкому стані фізичного та психологічного благополуччя, при цьому функціональні продукти покликані доповнювати та розширювати можливість раціону попереджувати виникнення різних захворювань, поліпшувати стан здоров’я людини в цілому. Тому не варто відмежовувати функціональне харчування окремо від загальних харчових звичок людини, воно не повинно бути періодично дотриманою дієтою, а має максимально близько увійти в життя кожної людини, яка піклується про своє здоров’я [28]. Для розуміння суті функціонального харчування можна навести приклад першого функціонального продукту, з яким стикається людина, це – материнське грудне молоко. Його склад є ідеально збалансованим за кількістю мікронутрієнтів, а стерильність та постійність набору інгредієнтів робить його єдиним продуктом, який потребує дитина в перші 6 місяців життя. Однак, окрім грудного молока, на жаль, в природі не існує більше продуктів, які б мали настільки ідеальний за всіма показниками склад, тому й виникає потреба у виробленні функціональних продуктів, які можуть бути збагачені більшістю корисних та незамінних для організму компонентів ззовні.
Для підтримання біохімічних процесів у людському організмі необхідна наявність специфічних речовин, які потрапляють туди з їжею, і якщо раціон людини є бідним на ці речовини – організм стає схильним до розвитку захворювань [4, 36]. Функціональне харчування базується на використанні екологічно чистих органічних продуктів, які при виготовленні проходять мінімальну термічну обробку, не містять в своєму складі барвників або консервантів, смакових добавок, антибіотиків, пестицидів або гербіцидів. При цьому покращувати ефективність функціональних продуктів можуть натуральні харчові добавки, саме вони покликані компенсувати недостатнє отримання з їжі білків, жирів, ферментів, а також вітамінів, мінералів та мікроелементів.
Сучасними функціональними продуктами можна назвати такі продукти, які допомагають зберігати та покращувати здоров’я людини, знижувати ризик
виникнення хвороб та передбачені для постійного вживання всіма групами населення [23, 32]. При цьому так продукти є одним із компонентів харчових раціонів, позитивний вплив цих продуктів на організм зумовлений наявністю у їх складі спеціальних функціональних харчових компонентів, які здатні чинити сприятливий ефект на метаболічні та біохімічні процеси, психосоціальну поведінку людини, а також основні фізіологічні функції організму. Користь таких функціональних продуктів є вищою, ніж користь традиційних продуктів харчування, що доводить необхідність їх додавання до раціону для максимальної реалізації принципів здорового харчування. Основними компонентами функціональних продуктів можуть бути лише фізіологічно активні та безпечні речовини, у яких науково доведена наявність властивостей до збереження та покращення здоров’я людського організму, при цьому обов’язково визначені норми щоденного їх вживання в складі функціональних продуктів.
Функціональними за своєю суттю можуть бути як продукти харчування, так і напої, в склад яких додано ті або інші речовини. Сучасне визначення може звучати так: функціональні продукти – це продукти, що мають задані біологічні властивості та збагачені есенційними харчовими речовинами та мікронутрієнтами. Їх умовно можна розділити на декілька великих груп:
• продукти харчування, що природно містять необхідну кількість функціонального інгредієнту;
• натуральні продукти, які були додатково збагачені якимось із функціональних інгредієнтів;
• натуральні продукти, з яких було видалено компонент, що перешкоджав проявам активності функціональних інгредієнтів, які містяться в цьому продукті;
• натуральні продукти, в яких наявні функціональні інгредієнти, модифіковані таким чином, що вони починають проявляти свою фізіологічну активність, або ж їх активність посилюється;
• натуральні харчові продукти, при модифікації яких підвищується
біологічне засвоєння її природних функціональних компонентів;
• натуральні або штучні продукти, які були модифіковані одним із вищеназваних способів, в результаті чого вони набувають специфічних властивостей ( здатність підтримувати фізичне та психічне здоров’я людини та запобігати виникненню захворювань).
Отже, на сьогодні існує велика кількість продуктів, які можуть називатися функціональними. Кожен із них або природно наділений тим чи іншим функціональним компонентом, або ж є таким, до якого функціональний компонент доданий штучно. Серед компонентів, які найчастіше зустрічаються у функціональних продуктах, можна перерахувати такі: мікроелементи, вітаміни, мінеральні речовини (кальцій, селен, залізо, йод), мікроорганізми (біфідо- та лактобактерії), розчинні та нерозчинні харчові волокна, антиоксиданти (β-каротин, біофлавоноїди), поліненасичені жирні кислоти та інші.
1.2. Види функціональних продуктів
Класифікувати функціональні продукти можна за особливістю їх впливу на організм людини, за наявністю того чи іншого функціонального компоненту або за іншими характеристиками. З моменту виділення функціональних продуктів в окрему групу значно збільшилася кількість форм їх випуску, що й лягло в основу однієї з відомих класифікацій (представлена Є.Б. Шустовим у 2003 році). Отже, нижче наведено класифікацію функціональних продуктів:
1. Замінники материнського молока та дитячого харчування при непереносимості окремих харчових компонентів.
2. Рідкі концентрати для виготовлення напоїв із загально зміцнюючою або спеціальною дією.
3. Сухі вітамінізовані напої на основі плодово-ягідних та овочевих соків, які додатково містять екстракти лікарських рослин або лікарські речовини у знижених, порівняно з терапевтичними, дозах.
4. Лікувально-оздоровчі киселі.
5. Каші, крупи та інші групи оздоровчого харчування, які містять додаткові джерела вітамінів, мікроелементів, ферментів, харчових волокон, або такі, що виключають окремі харчові компоненти при їх непереносимості.
6. Низькокалорійні харчові коктейлі для зниження маси тіла, та такі, що замінюють прийом їжі.
7. Білкові, вуглеводно-білкові, вітамінізовані коктейлі для спортивного харчування та функціонального харчування ослаблених, виснажених осіб.
8. Суміші ентерального харчування для хворих.
9. Дієтичні фітокомплекси.
10. Лікувальні вина, настояні на лікарських травах.
11. Джеми, конфітюри на основі лікарських рослин та вітамінних компонентів.
12. Спеціалізовані чайні напої та замінники кави для пацієнтів з хронічними захворюваннями.
13. Оздоровчі олії для салатів, що додатково насичені антиоксидантами, лікопіном, фітостеринами та іншими концентрованими жиророзчинними компонентами.
Наведена класифікація свідчить, що функціональні продукти можуть бути представлені майже у будь-якому вигляді: це може бути широкий перелік продуктів – від звичайної каші до вітамінізованих чаїв або напоїв [39]. Проте для того, щоб називатися функціональним, продукту недостатньо бути збагаченим тим або іншим функціональним інгредієнтом, оскільки необхідною умовою для цього є доведена користь для організму та підтверджена наявність позитивного впливу на нього [41]. При цьому фізіологічний вплив на кожну з функцій організму або на орган чи систему визначається шляхом дослідження зміни їх стану при дії потенційного функціонального продукту. З цією метою застосовують специфічні маркери, які будуть специфічними для окремого органа чи системи. Наприклад, при вивченні позитивного ефекту продукту на стан серцево-судинної системи маркерами вважають стан системи згортання
крові, гомеостаз ліпопротеїдів, цілісність ендотелію та артеріол, а також рівень артеріального тиску [43]. У випадку, коли досліджується можливий моделюючий ефект продукту на імунну систему, маркерами будуть слугувати такі показники: кількість імуноглобулінів різних класів, Т- та В-лімфоцитів, інтерлейкінів, активність фагоцитозу, кількість ендотоксину в крові, а також стан лімфоїдної тканини. Маркерами антиоксидантної активності функціонального продукту вважають структуру та функції ДНК, білків, ліпопротеїдів, поліненасичених жирних кислот та кліткових мембран. Отже, для визнання продукту функціональним необхідні вагомі докази його позитивного впливу, тільки тоді він може бути внесений до їх переліку.
Кожного дня разом з їжею людина споживає близько 1,5 г БАР, які
складаються із 5000 – 10000 різних компонентів. Сьогодні ефективно використовуються 7 основних груп функціональних інгредієнтів:
1) Харчові волокна (розчинні та нерозчинні);
2) Вітаміни (А, групи B, D та інші);
3) Мінеральні речовини (калій, кальцій, залізо);
4) Поліненасичені жирні кислоти (рослинні олії, риб’ячий жир, омега- 3-жирні кислоти);
5) Антиоксиданти (вітаміни С і Е);
6) Поліфеноли, олігосахариди (як субстрат для корисних бактерій);
7) Група, яка включає в себе лактобактерії, біфідобактерії та інші пробіотики.
До функціональних молочних продуктів відносять більшість кисломолочних продуктів. Їх виняткова корисність була науково обґрунтована ще на початку ХХ століття російським вченим І. І. Мечніковим [29].
Ринок функціональних молочнокислих продуктів представлений трьома групами :
1) Молочнокислі продукти з пробіотиками, пребіотиками та синбіотиками–близько 80% від загального ринку молочних продуктів функціонального призначення;
2) Молочні продукти, які містять біологічно активні речовини – 8 %;
3) Всі інші молочні продукти функціонального призначення (12%).
Динаміка розвитку першої групи найвища, оскільки, за статистичними даними на дисбактеріоз у світі хворіє 75-90 % населення.
Найбільш виразні функціональні властивості мають кисломолочні продукти, що виготовляють із застосуванням бактерій L. Acidophilus, які є постійними представниками мікрофлори кишечника людини. Ці бактерії вступають в антагоністичні відносини з небажаними мікроорганізмами, продукують антибіотичні речовини. З використанням цих бактерій розроблений функціональний продукт «Наріне» Він поновлює захисну мікрофлору шлунково-кишкового тракту, зміцнює імунну сис-тему, ефективний у випадку дисбактеріозу, ентероколіту, дисфункцій кишечника [29].
Промисловість випускає велику кількість кисломолочних продуктів з використанням комплексних заквасок, що містять лактобактерії, термофільні стрептококи та інші молочнокислі бактерії. Вагому цінність представляє нова генерація функціональних кисломолочних продуктів — біопродукти (біопростокваша, біойогурт, біоряжанка, біокефір). Функціональні властивості біопродуктів підвищують шляхом додавання до їх складу пребіотиків — олігоцукридів, лактулози («Геролакт» і «Лактогеровіт»).
На основі функціональних молочних продуктів отримують також сухі біологічно активні добавки (БАДи). Молочні БАДи використовують для збагачення харчових продуктів, а також як лікувально-профілактичні препарати. Функціональні молочні продукти найбільш поширені, а їх асортимент дуже різноманітний [35].
Основними інгредієнтами функціональних молочних продуктів є:
пектини, карагинани, камеді, закваски, ферменти, крохмаль, сухі глюкозні сиропи, агар, фосфати, карбоксиметилцелюлоза, ароматизатори, вітамінні суміші, барвники (натуральні), фруктово-ягідні наповнювачі, концентрати соків, фруктові й овочеві пюре, сухі овочеві й фруктові порошки та шматочки, сухі шматочки і порошки морепродуктів, м’яса, комбінації спецій, консерванти,
антиоксиданти [40]. На сучасному етапі розвитку найбільш результативною є концепція створення функціональних молочних продуктів, які сприятливо діють на організм людини. До них можна віднести продукти з невеликою кількістю жиру, з додаванням фруктово-го або овочевого соку, напої, у тому числі на основі сироватки, збагачені вітаміна-ми, мікроелементами, природною клітковиною та ін.
Функціональні молочні продукти з пектином можна розділити на такі групи:
1) Кисломолочні напої (йогуртовий, кефірний продукт та ін.), сметанні продукти.
Для їх виробництва використовують низькоетерифікований пектин, який вносять у молоко до пастеризації. Додавання пектину в продукт дозволяє розв’язати проблеми, пов’язані з недо-статньою кількістю молока — сировини (низький вміст сухих речовин білка та ін.). Продукт з пектином стабільний в умовах зберігання, має в’язку структуру і глянце-ву поверхню, а також більш виражений смак і аромат.
2) Напої прямого підкислення, у тому числі з вмістом фруктового соку.
До них відносять напої на основі молока, сироватки або на кисломолочній основі. Виробництво даної групи продуктів найбільш актуально для підприємств, які розширюють асортимент високоякісних соковмісних напоїв довготривалого терміну зберігання. Застосування високоетерифікованих (ВЕ- пектинів) дозволяє не лише підвищити стійкість молочного білка до дії кислоти і термічної обробки, але й змінити в’язкість готового продукту, надати напою відповідну структуру.
3) Термізовані молочні продукти довготривалого зберігання
Для їх виро-бництва застосовують ВЕ-пектини, дію яких направлено на захист молочного білка в кислому середовищі з наступним нагріванням і термізацією. Термін придатності термізованого продукту з пектином, залежно від обладнання, способу фасування й упаковки — перевищує 30 діб.
4) Комбіновані масла отримують з використанням ВЕ-пектину, який
принципово відрізняється від звичайного пектину зі ступенем етерифікації понад 50 %.
Такий пектин взаємодіє з вільною вологою продукту, внаслідок чого утворюються м’які еластичні час-тини, які за формою і розміром нагадують жирові кульки. Вони впливають не лише на органолептичні, структурні, але й мікробіологічні характеристики готового продукту [34].
Крім пектинів, для отримання функціонального молочного продукту використо-вують суміші різних типів карагинанів (каппа, йота, лямбда).
Молочні продукти з карагинаном можна поділити на такі групи:
1) Молочні коктейлі, шейки, шоколадне молоко.
Основна роль інгредієнта — контроль в’язкості, стабілізація какао- частинок, які запобігають утворенню осаду, надання напою відповідної структури.
2) Швидкорозчинні суміші й напої готують на основі спеціальних типів караги-нанів, які здатні змінювати структурні характеристики готового продукту без попе-редньої підготовки.
3) Молочні десерти, у тому числі на основі сиру кисломолочного, аеровані.
Включення карагинану дозволяє частково або повністю вилучити із рецептури же-латин, підвищити стабільність продукту під час зберігання.
4) Плавлені сири.
Найбільш доцільно застосовувати карагинан у виробництві скибкових і порційних плавлених сирів. Його внесення допомагає розв’язати про-блеми, пов’язані із структурними характеристиками продукту, знизити усихання сиру під час зберігання, виробити нові види сирів з підвищеним вмістом вологи.
5) Згущене молоко з внесеним карагинаном має кращі органолептичні показники і підвищену в’язкість.
В якості функціональних молочних продуктів широко застовують енпіти - сухі молочні суміші з підвищеним чи зниженим вмістом харчових інгредієнтів. Виробляють енпіти білковий, знежирений, калорійний,
протианемічний, ацидофільний та ін. Ацидофільний енпіт виробляють шляхом змішування сухої ацидофільної основи з розчинним харчовим копреципитатом, сухим знежиреним молоком, цукровою пудрою, гліцерофосфатом заліза і вітамінами В1, В2, В6, С [38].
Низьколактозні енпіти відрізняються зниженим вмістом лактози, а вуглеводи в сумішах представлені цукрозою, декстрин-мальтозою і крохмалем.
Прикладом низьколактозного енпіту є суха молочна суміш «Малютка» (жиру
— 28 %; білка — 16,4 %; лактози — 0,4 %; вологи — 4 %; цукрози — 36,9 %;
вітаміни А, Е, D2, C, РР, В1, В2, В6).
До спеціальних енпітів відносять сухий молочний продукт «Пектоміл», збагачений пектином із яблук чи буряка та вітамінами А, Е, C, РР, В6.
Для ентерального харчування дітей розроблені спеціальні «Енпіти» — біологіч-но збалансовані продукти, які характеризуються підвищеним вмістом повноцінних, легкозасвоюваних білків у невеликому об’ємі харчування у разі захворювання шлунково-кишкового тракту.
Залежно від рецептури та призначення «Енпіти» поділяють на:
1) Білкові («Енпіт білковий»);
2) Низькокалорійні («Енпіт низькокалорійний»);
3) Калорійні («Енпіт калорійний»);
4) Протианемічний («Енпіт протианемічний (Fe)»).
Поряд з рідкими молочними функціональними продуктами («Біфівіт»,
«Геролакт», «Наріне»), випускають сухі («Протеїн», «Олімпієць», «Біостиле»,
«Бадьорість») і таблетовані продукти («Лактовіт білковий»).
1.3. Задачі та перспективи розробки функціональних продуктів
Концепція функціонального харчування виникла в 30-х роках минулого століття. В даний час ця концепція переживає розквіт, пов'язаний з отриманням фундаментальних даних про функціонування систем організму людини на клітинному і молекулярному рівнях, участі в цих процесах нутрієнтів, що
призвело до розвитку нових наукових напрямів в нутриціології:
нутриметаболоміки і нутригеноміки. Відповідно до цієї концепції в Японії, країнах Європейського Союзу, Північної та Південної Америки та інших набули широкого поширення так звані функціональні продукти, як новий і перспективний напрямок в харчовій індустрії для поліпшення структури харчування, поліпшення здоров'я і профілактики поширених захворювань цивілізації (атеросклероз, ожиріння, онкологічні захворювання, остеопороз, цукровий діабет та ін.) [23].
У «Наукової концепції функціонального харчування в Європі» (Scientific Concepts of Functional Food in Europe), підкреслюється, що продукти харчування можуть бути віднесені до функціональних, якщо продемонстровано їх позитивний вплив на конкретну функцію організму людини (сюди не включаються традиційні поживні ефекти) і рекомендується ідентифікувати конкретні маркери цих функцій [15].
Наприклад, відповідно, до рекомендацій Міністерства охорони здоров'я Китаю продукти функціонального харчування використовуються для: регуляції імунітету, ліпідного і вуглеводного обмінів, артеріального тиску, попередження розвитку синильного синдрому, поліпшення сну, пам'яті, зростання, розвитку, корекції сексуальної активності, оптимізації функції травного тракту, посилення лактації, уповільнення погіршення зору, зняття втоми, схуднення, поліпшення забезпечення організму киснем, запобігання анемічних станів, захисту печінки від хімічних пошкоджень, захисту від радіації і мутагенного впливу ксенобіотиків, з метою підвищення протипухлинного захисту, посилення виведення важких металів, посилення кальцифікації кісткової тканини і т.д. Схожі рекомендації даються і Міністерством охорони здоров'я Японії, на ринку якої в даний час присутні кілька сотень традиційних продуктів, збагачених різноманітними функціональними інгредієнтами [13].
Створення функціональних продуктів має проходити за чітким планом, що включає:
- аналіз передумов і перспектив для створення продукту з заданим
впливом(антиоксидантним і радіопротекторним, адаптаційним, імуно- і мембранозахисним, гепатопротекторним) на конкретні функції організму;
- вибір і обґрунтування складу (факторів), модельованого продукту і рівнів варіації компонентів відповідно до фізіологічних норм і технічним завданням медиків на продукт;
- спільно з фахівцями в галузі експериментальної та клінічної медицини виявлення показників, що характеризують дану властивість (функцій відгуку);
- технологічні дослідження по складанню рецептури і вироблення дослідної партії продукту для виявлення терміну його гарантійного зберігання з урахуванням динаміки змін харчової та фізіологічної цінності в залежності від складу і тривалості зберігання продукту;
- експериментальна та клінічна апробація дослідної партії;
- статистична обробка результатів для складання регресійних моделей, які описують кількісний взаємозв'язок компонентного складу продукту і медикобіологічних або клінічних характеристик прогнозованих властивостей;
- оптимізація рецептури продукту для досягнення максимального впливу та клінічна оцінка достовірності очікуваного впливу продукту оптимального складу;
- вибір визначальних чинників для подальшого вдосконалення рецептури з метою розширення сфери застосування продукту в функціональному харчуванні для корекції або попередження різних порушень обмінних, адаптаційних і захисних процесів в організмі;
- моделювання нового комплексного продукту на основі порівняльної статистичної обробки ефективності раніше створених продуктів (без експериментальних і клінічних досліджень).
З практичної точки зору важливо, щоб продукти функціонального харчування відповідали наступним вимогам:
- мали звичні смакові якості;
- могли оптимально включатися в затверджені лікувально- профілактичні раціони і максимально заповнювати наявні цілорічні дефіцити ессенціальних макро- і мікронутрієнтів;
- виявляли доказовий профілактичний ефект, відновлюючи і активуючи захисно-пристосувальні механізми при функціональних порушеннях в діяльності органів і систем, перешкоджаючи запуску патогенетичних механізмів розвитку хвороби (первинна профілактика);
- сприяли компенсації і відновленні порушеної функції;
- сповільнювали прогресування захворювання, зменшували число рецидивів і загострень, подовжували період ремісії (вторинна профілактика).
Розмірковуючи про функціональне харчування не можна обійти тему дитячого харчування - сумішей, які заміняють грудне молоко. Будь-яка адаптована молочна суміш по суті своєї є збагаченим продуктом. Кращим харчуванням для немовляти є материнське молоко, але якщо з якихось причин годувати груддю не виходить, повинна бути адекватна заміна. Сучасні адаптовані молочні суміші максимально наближені до грудного молока за складом і співвідношенню білків, жирів, вуглеводів. Збагачені замінники грудного молока вітамінами. Зокрема, кожна суміш містить приблизно 1/4 добової потреби вітаміну D. На жаль, не вдається поки знайти заміну імунним компонентам грудного молока, стимулюючим дитині власні захисні механізми [17].
Виходячи з вищевказаного можна поставити ряд завдань в області створення функціональних продуктів:
- розробка нормативної документації, з урахуванням міжнародних вимог, по чіткому визначенню функціональності їжі;
- встановлення функціональних порушень і передпатологічних станів, при яких функціональні продукти можуть приносити
відчутну користь;
- розробка критеріїв оцінки функціональності їжі і протоколів вивчення маркерів відповідних функцій;
- тісний контакт між розробниками функціональних продуктів і фахівцями різних розділів медичної науки, біології, фізіології, та інших для досягнення адекватності технологічного рішення по створенню функціональних продуктів цілям його застосування і вирішуваним з його допомогою завданням;
- неухильне застосування принципів доказової медицини, для достовірного встановлення функціональності харчових продуктів.
Одним із завдань, яке безпосередньо стосується технологів-розробників, є створення відповідної форми випуску функціональних продуктів (чаї, коктейлі, напої, киселі, вина, каші, супи, соуси і т.д.), що сприяє максимальному прояву профілактичних або коригуючих властивостей, тим більше ці форми випуску повинні бути привабливі для дітей, які потребують відповідних функціональних продуктів харчування [18].
Реальний розвиток концепції функціональних продуктів харчування можливий лише за державної підтримки цього напрямку, розвитку наукових досліджень в області нутриціології і пов'язаних з нею дисциплін, інформування населення про переваги регулярного вживання, розуміння широкими масами споживачів значущості функціональних продуктів для збереження їх здоров'я і зменшення ризику виникнення захворювань, поліпшення технологічних можливостей харчової промисловості по створенню продуктів з гарантованим вмістом біологічно активних функціональних інгредієнтів, позбавлених побічних ефектів і зберігаючих звичні для покупця споживчі характеристики традиційних харчових продуктів [20].
Перспективи розвитку вітчизняного ринку функціональних продуктів досить сприятливі, так як в державі працюють висококваліфіковані фахівці в області нутриціології, фізіології харчування, технології харчових виробництв, а також є добре розвинена харчова промисловість.
2. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА
2.1. Об’єкти і матеріали досліджень
2.1.1. Об’єкти досліджень
Місце проведення дослідження: дослідження проводилися на базі молокопереробного підприємства «Лакталіс-Миколаїв», виробнича лабораторія, мікробіологічна лабораторія, цех інновацій, дегустаційна кімната.
Об’єктами дослідження були: йогурт 1,5% «Фанні»; йогурт персик 3,2%
«Дольче»; кефір з 1%, 2%, 3%, і 5% вмісту пшеничних висівок.
Використовувалися дослідницькі методи в складі творчого колективі на базі цеху інноваційних розробок, з часткою внеску у загальне дослідження – 3%.
Проводилися наступні дослідження
1. Дослідження кількості необхідних функціональних компонентів для виробництва функціональних молочних продуктів на прикладі кефіру;
2. Характеристика різних видів йогурту, а саме: органолептична оцінка та проведення їх профілювання із застосуванням дискрепторно- профільного методу.
Було проведено дві серії дослідів. В першій серії встановили дозу пшеничних висівок, які вносили в кефір під час його охолодження перед дозріванням. В другій серії дослідів встановлювали органолептичні, фізико- хімічні і мікробіологічні показники, а також біологічну і харчову цінність новоствореного кисломолочного напою.
Для досліджень використовувалися пшеничні висівки згідно ДСТУ 3016- 95.
Пшеничні висівки повинні відповідати таким вимогам:
- Зовнішній вигляд – сухий сипкий продукт без твердих грудочок;
