Розділ 1. Організація і планування нукових досліджень. Розроблення схеми наукового дослідження

Метою науково-дослідної роботи є створення на основі натурального йогурту нового оздоровчого продукту, збагаченого інуліном, пектиновими речовинами, вітамінами та мінералами.

Об’єкт дослідження ̶ технологія нових видів йогурту, збагачених біологічно активними речовинами.

Предмет дослідження – технологічні властивості натурального йогурту, призначеного для збагачення порошком топінамбура.

Постановка завдань для проведення науково-дослідної роботи включає етапи:

1. споживання в щоденних раціонах йогурту з порошком топінамбура може вирішити проблему нестачі в харчуванні про- і пребіотиків, вітамінів, мінеральних речовин. Саме тому вирішення наукового завдання щодо доцільності застосування порошку топінамбура в технології йогурту є актуальним.

2. Проведення наукових досліджень дозволить встановити взаємодію компонентів порошку топінамбуру то молочної сировини і всплив даної взаємодії на якість готового продукту.

3. Визначення цілей науково-дослідної роботи:

• дослідити актуальність даної тематики, сучасний ринок функціональних молочних продуктів;

• дослідити хімічний склад порошку топінамбура, наявність біологічно активних речовин;

• встановлення технологічних аспектів виробництва йогурту з порошком топінамбура;

• дослідження органолептичних та фізико-хімічних показників, умов зберігання готового продукту;

• визначення економічної доцільності виробництво нового продукту.

4. Систематизація предметної області дослідження:

• дослідження форми і кількості внесення порошку топінамбура;

• дослідження стадії внесення обраної добавки;

• дослідження сумісності компонентів добавки і йогурту;

• дослідження відповідності показників нового продукту вимогам нормативної документації.

5. Завдання науково-дослідної роботи полягають у наступному:

• приготування зразків продукту;

• визначення органолептичних та фізико-хімічних показників готового продукту та їх відповідності вимогам нормативної документації.

Схема наукового дослідження доцільності застосування порошку топінамбуру в технології йогурту наведена на рис.1.1.

Рис.1.1 Схема наукового дослідження доцільності застосування порошку топінамбуру в технології йогурту

Розділ 2. Аналіз сучасного асортименту продукції функціональнального призначення молочної галузі. Нові напрямки у виробництві йогуртів з наповнювачами

Виробництвом йогурту в Україні займається більше 70-ти під­приємств. Серед провідних виробників йогурту виділяють п'ять компаній, які сьогодні утримують 85,0 % ринку. Це ЗАТ "Галичина" (ТМ "Галичина", ТМ "12 вітамінів", ТМ "Молочар", ТМ "Дві корівки"), Донецький міський молоч­ний завод (ТМ "Геркулес", ТМ "Добриня"), ВАТ "Данон Дніпро" (ТМ "Актімель", ТМ "Активія", ТМ "Даніссімо"), ВАТ "АТ Комбінат Придніпровський" (ТМ "Злагода", ТМ "Лінія життя") і підприємства групи "Юнімілк " (ТМ "Галактон", ТМ "Біобаланс", ТМ "Простоквашино", ТМ "Актуаль", ТМ "Літній день", ТМ "Кремез", ТМ "Біопреміум").

На ринку питних йогуртів основними гравцями є компанія "Юнімілк-

Україна", "Данон", "Вілль-Білль-Данн" і "Галичина"; на ринку густих йогур­тів - "Данон", "Лакталіс Україна", що виробляють продукцію під торговою маркою "Президент" [1].

До функціональних молочних продуктів відносять більшість кисломолочних продуктів. Їх виняткова корисність була науково обґрунтована на початку XX століття російським вченим І.І. Мечніковим.

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.

Промисловість випускає велику кількість кисломолочних продуктів з використання комплексних заквасок, що містять лактобактерії, термофільні стрептококи та інші молочнокислі бактерії. Вагому цінність представляє нова генерація функціональних кисломолочних продуктів — біопродукти (біопростокваша, біойогурт, біо-ряжанка, біокефір) [8].

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 (рис. 2.1) [8].

Емпіти

(білкові, калорійні, знежирені, проти анемічні, ацидофільні, низьколактозні)

БАДи

(містять α- та β-лактоглобулін, біологічно активні пептиди, функціональні білки)

Незбирані молочні продукти

(збагачені кальцієм, залізом, йодом, вітамінами)

Функціональні молочні продукти

Кисломолочні продукти

кефір, сметана, ряжанка, йогурт, простокваша, збагачені вітамінами і харчовими волокнами; йогурти, біопродукти, молочні напої, продукти з пребіотиками, функціональні сири та сметана)

Комбіновані продукти

(з додаванням рослинної олії, овочів, фруктів, ягід, дикорослої сировини, харчових волокон, круп, інулінвмісної сировини, морських і продуктів бджільництва)

Рис.2.1. Класифікація функціональних молочних продуктів

В Україні провідними виробниками цих продуктів є компанії «Галактон», «Лакталіс — Україна», корпорація «Фанні» та ін.

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, комбінації спецій,

консерванти, антиоксиданти.

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 фруктового або овочевого соку, напої, у тому числі на основі сироватки, збагачені вітамінами, мікроелементами, природною клітковиною та ін.

З використанням функціональних інгредієнтів, харчових добавок і стабілізаційних систем розроблена група функціональних молочних продуктів, призначених для харчування різних категорій населення:

• груп людей з порушеним обміном речовин — низькокалорійні продукти, збагачені підсолоджувачами;

• хворих на шлунково-кишкові захворювання — продукти з лактулозою;

• для підвищення опірності організму різним захворюванням — продукти, збагачені каротином і полівітамінними преміксами;

• людей, які не переносять лактози — продукти безлактозні на соєвій основі;

• людей із захворюваннями серцево-судинної системи — продукти, збагачені природними антиоксидантами (біологічно активними речовинами амаранту);

• для профілактики дефіциту йоду — молочні продукти, збагачені йодказеїном;

• для підтримання кісткової структури організму — продукти збагачені кальцієм [8].

Відомий спосіб виробництва нежирного йогурту, що містить знежирене молоко, сухе знежирене молоко, закваску, порошок топінамбура, концентрат лактулози, янтарну або яблучну кислоту. Введення порошку топінамбура дозволяє збагатити йогурт цінними поживними компонентами [9].

Відомий спосіб виробництва йогурту, що містить знежирене молоко, сухе знежирене молоко, закваску, порошок гарбуза. Винахід дозволяє поліпшити харчову цінність, підвищити профілактичні властивості йогурту за рахунок введення пектинвмісних наповнювачів та харчових волокон [10].

Запатентований винахід виробництва йогурту, що містить нормалізоване молоко з закваскою, який відрізняється тим, що додатково вносять сухий сироватковий продукт з лактулозою.

Внесення сухого сироваткового продукту з лактулозою, який є натуральним продуктом молочного походження, в процесі виготовлення йогурту надає такі можливості:

- покращення смакових якостей йогурту, надаючи йому чистого приємного молочно- вершкового смаку;

- виключення необхідності використання стабілізаторів чи стабілізаційних систем у виробництві йогурту, оскільки білки, які входять до складу цього сухого продукту виконують функції стабілізації;

- отримання йогурту стійкого до синерезису та з стабільною структурою впродовж всього терміну придатності до споживання, який становить 14 діб;

- підвищення біологічної цінності та надання йогурту лікувально-профілактичних властивостей;

- отримання йогурту придатного для всіх категорій споживачів, оскільки лактулоза являє собою цукор і некалорійну речовину, внаслідок чого може використовуватись як підсолоджувач [11].

Відомий йогурт з підвищеними функціональними властивостями, що містить нормалізовану гомогенізовану пастеризовану молочну суміш з масовою часткою сухого знежиреного молочного залишку 10-12 % та симбіотичну закваску, який відрізняється тим, що він додатково містить фруктозу та сироп лактулози, при цьому як симбіотичну закваску він містить закваску, що включає змішані культури біфідобактерій - Bifidobacterium longum, Bifidobacterium bifidum і Bifidobacterium breve та змішані культури молочнокислих бактерій - Lactobacillus bulgaricus та Streptococcus thermophilus при співвідношенні вказаних культур 1:1:1:5:5 [12].

Запропонована стевія як джерело низькокалорійного натурального замінника цукру у виробництві молочних продуктів десертного призначення. Для цього застосовують очищений концентрат солодких речовин стевії, глікозиди якої

(стевіозид, ребаудиозид А) [18].

Cтевіозид ̶ природна біологічно активна харчосмакова добавка рослинного походження, низькокалорійна, не потребує для свого засвоєння виділення інсуліну,знижує рівень цукру в крові, нормалізує білковий, вуглеводневий і

мінеральний обмін, регулює артеріальний тиск, не викликає карієсу та діатезу[8].

Відсутність у травній системі людини ферментів, що розщеплюють стевіозид на стенол і глюкозу, обумовлюють зниження калорійності стевіозидвмісних десертів на 30 % у порівнянні з продуктами, що виробляються з цукром [8].

Зернобобові і продукти їх переробки досить часто використовуються як наповнювачі окремих груп молочних продуктів функціонального спрямування. Прикладом можуть бути функціональні кисломолочні продукти із екструдованими пшеницею, рисом і гречкою. Злакові, оброблені методом екструзії, мають достатньо високу вологопоглинальну здатність. З урахуванням цього показника такі наповнювачі доцільно вносити наприклад, у знежирений сирковий продукт з підвищеним вмістом вологи (84 %) [8].

Недавні дослідження показали, що йогурти зі злаками посилюють позитивну дію на організм завдяки корисним властивостям як злаків, особливо вівса, так і мікроорганізмів. Овес містить мікроелементи, які сприяють зниженню холестерину в крові, при цьому рівень глюкози та інші показники крові не змінюються [19].

Пропонується вносити вівсяні пластівці в нежирний кисломолочний сир,які попередньо піддаються обсмаженню, а потім заварюванню, що дозволяє отримувати продукт високої якості [13].

Розроблені технології кисломолочних продуктів профілактичного призначення «Біосол-1», «Біосол-2», «Протосол-1» і «Протосол-2» із сумішами солодових екстрактів ячменю, кукурудзи, пшениці і листового протеїну кропиви, люцерни (4—5 % від маси молочної основи).

Запропоновано виробництво кисломолочного продукту з борошном із зародків пшениці «Вітазар». Спосіб передбачає внесення в нормалізоване молоко

борошна «Вітазар», яке попередньо розчиняють в частині нормалізованого

молока у співвідношенні 1:3 відповідно. За допомогою рослинних добавок у нових продуктах збільшений вміст вітамінів А, В₂, С, біотину, а також Са, К, Р, Fe, Mg і амінокислот [8].

Зародки і висівки пшениці багаті мінеральними речовинами (кальцій, фосфор, магній, залізо), вітамінами (токофероли, тіамін, рибофлавін, піридоксин,

ніацин та ін.), поліненасиченими жирними кислотами. Вуглеводи представлені у вигляді крохмалю, клітковини, геміцелюлози, лігніну, гумі і розчинних вуглеводів (цукроза, редукуючі цукри). Висівки містять велику кількість харчових волокон. Поєднання зернових компонентів з молочною сировиною значно підвищує харчову й біологічну цінність готового продукту[8].

У створенні молочних продуктів функціонального призначення важливе

місце займають наповнювачі на основі нетрадиційної сировини.

Перспективними для використання можуть бути плоди шипшини, які характеризуються багатокомпонентністю складу. У виробництві аерованих заморожених молочних продуктів використовують пюре й підварку шипшини, що містять біологічно активні компоненти. Завдяки цьому вони поліпшують якість

аерованих заморожених молочних продуктів.

Готовий продукт має виражені смак і аромат шипшини [8].

Підвищити харчову й біологічну цінність продуктів харчування можна за рахунок використання добавок з підвищеним вмістом білка і дефіцитних амінокислот — лізину й метіоніну. Для цього застосовують пасту «Кенділак», яка містить 10% білка, 65% лактози, 6 % золи, вітаміни А, Е, РР, С, групи В, макроелементи (Na, К, Са), амінокислоти (лізин, валін, лейцин, ізолейцин, метіонін, треонін, феніаланін, цистин) [8].

Також розроблена технологія нового продукту функціонального призначення — сирної пасти на основі альбумінної маси.

Розроблене сироватково-рослинне желе підвищеної біологічної цінності з оригінальним смаком, ароматом і функціональними властивостями. Доза зернової добавки складає 4, 8 і 12 %, пектину— 1, 3 і 5 %, температура

гелеутворення 85, 90 і 95 °С. Одержаний продукт має високу біологічну і харчову

цінність, добрі смакові властивості, збагачений БАД. Желе сприяє виведенню токсинів з організму і нормалізує роботу травного каналу. Частину молочних продуктів збагачують йодом для усунення йододефіцитних захворювань (ЙДЗ). Основні труднощі застосування органічних сполук йоду

полягають у їх високій леткості, можливості руйнування під час зберігання й

переробки, що значно ускладнює їх точне дозування [8].

Отримання продукції на молочній основі з синбіотичними властивостями дуже перспективне в оздоровчому харчуванні. Синбіотик — фізіологічно функціональний харчовий інгредієнт, що являє собою поєднання пробіотиків і пребіотиків. Використання синбіотиків дозволяє стимулювати ріст аутофлори людини і поліпшувати виживання бактеріальних добавок у кишечнику [8].

Такими інгрідієтами являються розчинні харчові волокна, котрі в раціоні сучасної людини представлені недостатньо. Можливість харчових волокон позитивно впливати на корисну мікрофлору кишечнику, підсилювати бактеріальну ферментацію, проявляти адсорбційну дію, впливати на слизову оболонку кишечнику, дозволяє створювати ефективні синбіотики і продукти на їх основі [14]. Зниження рівня біфідобактерій в організмі призводить до негативних наслідків: - погіршення всмоктування харчових речовин, макро- і мікроелементів; - зниження здатності до активації ферментів; - нарощування частки умовно-патогенних мікроорганізмів у кишечнику; - зниження імунітету; - виникнення й загострення ряду хронічних розладів травлення [8]. Створення синбіотичних комплексів може базуватись на пошуку і впровадженню у виробництво субстанцій природного походження, які володіють одночасно технологічною і фізіологічною функціональністю. Полісахарид гуміарабік (торгова марка «Fibregum) — натуральний харчовий інгредієнт, отриманий із акації шляхом сушіння, широко використовується в різних галузях

харчової промисловості і характеризується наступними властивостями:

- натуральний і сумісний з харчовими продуктами органічного походження; - завдяки низькій енергетичній цінності може використовуватись для заміни цукрози у рецептурах з низьким її вмістом і без неї (основний компонент); - не призводить до накопичення газів і не є послаблюючим у великій

концентрації;

- стимулює розвиток цінних кишкових бактерій [8];

- сприяє виробництву кишковою мікрофлорою великої кількості коротко ланцюгових жирних кислот, які відіграють позитивну роль у фізіології організму; - не порушує органолептичних властивостей готового продукту у високій концентрації [14]; «Fibregum» використовують у виробництві підкислених молочних десертів, молочних напоїв, плавлених сирів, морозива, замороженого йогурту. «Fibregum» — достатньо однорідний за своїм складом поліцукрид у поєднані з різноманітними глікопротеїнами.

Використання «Fibregum» у виробництві синбіотичних продуктів сприяє активації розвитку біфідобактерій, зменшенню окислювально-відновлювального потенціалу, підсиленню антагоністичної активності мікрофлори закваски, зниженню синергетичної здатності продуктів, збільшенню строку придатності, дозволяє отримати продукт помірної кислотності, що особливо важливо для кисломолочних лікувальних продуктів, призначених для дітей [8].

На ринку України представлений йогуртний напій «Фіброгам», збагачений харчовим волокном. Ця добавка представляє собою полісахарид смоли акації, яка здатна зв'язуватися з багатьма мікронутрієнтами, мінералами і поліфенолами, іншими біологічно активними речовинами, в результаті чого підсилюється корисний вплив йогурту на організм. Збагачення йогурту харчовим волокном здійснюється шляхом внесення фіброгаму одночасно з наповнювачем в охолоджену до 15°С сквашену молочну основу. Спосіб дозволяє збільшити вміст фібро гаму в продукті до 3-5%, в результаті чого підвищуються функціональні властивості йогурту [15].