Використання полісахаридів як стабілізаторів консистенції сквашених сироваточних напоїв в м"ясній промисловості

Зміст

Вступ Розділ 1. Стан та перспективи формування і розвитку в Україні здорового харчування. Вирішення проблеми розширення асортименту продукції

Розділ 2. Аналіз сучасного стану використання полісахаридів як стабілізаторів консистенції сквашених сироваточних напоїв

2.1 Хімічний склад. Сировинний склад. Властивості сироваточних напоїв

2.2 Переваги та недоліки технологічної переробки

2.3 Використання інноваційних технологій у виробництві сорбентів рослинного походження

2.4 Біологічна цінність сквашених сироваточних напоїв

Висновки

Список використаних джерел

Вступ

Актуальність теми. Знання основних понять, що стосуються процесів ентеросорбції, видів природних харчових сорбентів, їхньої ролі у відновленні й підтриманні на належному рівні здоров’я людей та основних технологічних процесів отримання ентеросорбентів, є необхідним для технологів харчових продуктів оздоровчого і профілактичного призначення.

Нині обґрунтовано виник і розвивається у медицині напрям — детоксикаційна терапія, яка поєднує консервативні та еферентні методи лікування токсикозу.

За наявності функціональної недостатності фізіологічних органів і систем елімінації особливого значення набувають методи еферентної терапії (екстракорпоральна оксигенація крові, ультрафіолетове та лазерне опромінення крові, обмінний шгазмофорез, гемосорбція, методи діалізної терапії), в основу яких покладено принцип моделювання фізико-хімічних і детоксикаційних механізмів фізіологічного знешкодження екзоі ендотоксинів.

Якщо немає функціональної недостатності фізіологічних органів і систем елімінації, то застосовують консервативні методи детоксикації.

Крім того, треба враховувати, що СЕІ є результатом синергізму всього спектра накопичених у кров’яному руслі речовин, тому детоксикація якогось одного токсину буде неефективною. У таких випадках особливого значення набувають ентеросорбенти.

Слід зазначити, що лікарські засоби, які є групою ентеросорбентів, застосовують у медицині кілька тисячоліть. Ще у Давньому Єгипті та Греції деревне вугілля використовували внутрішньо під час кишкового розладу і зовнішньо для лікування ран на полі бою.

З появою ефективних антибактеріальних препаратів інтерес до активного вугілля на деякий час знизився. Але наприкінці 70-х років XX ст. становище змінилося — з’явилися сорбенти нового покоління з високою сорбційною ємністю для метаболітів і токсичних речовин. Додатковим сильним стимулом до створення високоефективних сорбентів стала аварія на ЧАЕС. Інтерес до ентеросорбентів зростає й у зв’язку з погіршенням стану довкілля, особливо у великих містах.

Хорошим прикладом неспецифічних ентеросорбентів є харчові волокна (ХВ), їх ефективно застосовують як засоби, що поліпшують роботу травного каналу, сприяють зниженню зайвої маси тіла, рівня глюкози в крові та токсичних речовин в організмі. До складу харчових волокон входять некрохмальні полісахариди (целюлоза, геміцелюлоза, пектин, гуар), лігнін, рослинні камеді та слизи, аміноцукри грибів (хітин), білки та воски, що не перетравлюються.

Метою курсової роботи є обґрунтування використання полісахаридів як стабілізаторів консистенції сквашених сироваточних напоїв в м’ясній промисловості.

Виходячи з мети роботи, перед нами постають наступні завдання:

— проаналізувати стан та перспективи формування і розвитку в Україні здорового харчування;

— провести аналіз сучасного стану використання полісахаридів як стабілізаторів консистенції сквашених сироваточних напоїв, а саме:

— визначити хімічний склад, сировинний склад та їх властивості;

— визначити переваги та недоліки технологічної переробки;

— дослідити використання інноваційних технологій у виробництві сорбентів рослинного походження;

— визначити біологічну цінність сквашених сироваточних напоїв.

Предметом курсової роботи виступає обґрунтування використання полісахаридів як стабілізаторів консистенції сквашених сироваточних напоїв.

Об'єктом дослідження є полісахариди та їх вплив на консистенцію сквашених сироваточних напоїв.

Розділ 1. Стан та перспективи формування і розвитку в Україні здорового харчування. Вирішення проблеми розширення асортименту продукції

Всесвітня організація охорони здоров’я, усі цивілізовані країни визнали харчування одним з найголовніших факторів забезпечення та покращення здоров’я населення.

Згідно з оцінкою експертів ВООЗ, здоров’я громадян на 50% залежить від соціально-економічних умов і способу життя, найважливішою складовою якого є харчування (рис. 1.1). Не випадково слово «дієта» в перекладі з грецької означає здоровий спосіб життя.

Рис. 1.1. Основні фактори формування здоров’я [2]

Харчування — головний керований чинник, що забезпечує нормальний ріст та розвиток дітей, здоров’я та якість життя людини, працездатність, активне довголіття, творчий потенціал нації. Крім того, правильно організоване харчування відіграє важливу роль у зниженні ризику розвитку хронічних неінфекційних захворювань, особливо так званих хвороб століття: серцево-судинних, онкологічних, діабету, ожиріння, остеопорозу, карієсу тощо. У 80−90-ті роки ХХ століття остаточно була сформульована концепція про зв’язок характеру харчування з розвитком хронічних неінфекційних захворювань. Встановлено, що відносне підвищення споживання тваринних жирів і цукру на тлі різкого зменшення в раціоні овочів і фруктів, багатих на вітаміни, мінеральні речовини, мікроелементи, харчові волокна і мінорні біологічно активні речовини, призводить до розвитку хвороб серцево-судинної системи, порушень обміну речовин, онкологічних захворювань тощо.

Науковим фундаментом ефективного використання фактора харчування в збереженні здоров’я людини і профілактиці захворювань є теоретичне обґрунтування взаємозв'язку харчування та життєдіяльності організму.

Історія розвитку і становлення науки про харчування розглядає три основні теорії: античну та дві сучасні — теорію збалансованого і адекватного харчування.

Кінець ХІХ і перша половина ХХ сторіччя ознаменувалися такими фундаментальними досягненнями науки про харчування, як відкриття вітамінів, виявлення есенціальності для людини ряду амінокислот і мінеральних речовин, формування концепції харчових ланцюгів, дешифрування катаболізму білків, ліпідів і вуглеводів їжі до складових одиниць з наступною побудовою в організмі більш складних сполук, властивих його тканинам. Також встановилося уявлення про їжу як джерело енергетичних витрат людини.

Ці дані стали науковим підґрунтям для створення класичної теорії збалансованого харчування, яка є базисною для всіх сучасних концепцій харчування і основою для визначення потреб у їжі за енергетичними, пластичними та іншими компонентами. Головне в ній — співвідношення ферментативних наборів організму та хімічних структур їжі з урахуванням усього комплексу факторів харчування, їх взаємозв'язку в обмінних процесах, а також індивідуальність ферментних систем і хімічних перетворень в організмі. При цьому необхідним критерієм у визначенні кількісних пропорцій окремих речовин є фізіологічна потреба людини в харчових речовинах і енергії, що відповідає статі, віку, масі тіла, рівню енерговитрат, кліматогеографічним умовам проживання, з урахуванням індивідуальних звичок і національних особливостей харчування (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Фактори, що впливають на фізіологічну потребу здорової людини в харчових речовинах і енергії

Теорія збалансованого харчування сприяла розвиткові нових ідей і прогнозів у галузі харчування, розробці практичних заходів, пов’язаних із харчовими ресурсами і потребою в їжі в глобальних масштабах.

Значний внесок у розвиток цієї теорії зробив видатний російський вчений-біохімік, токсиколог, нутриціоніст, академік О. О. Покровський.

З позицій теорії збалансованого харчування він сформував нові наукові напрямки в нутриціології: біохімія харчування, фармакологія і токсикологія їжі.

На основі цієї теорії розроблено різні харчові раціони для всіх груп населення, створено нові харчові технології, виявлено раніше невідомі амінокислоти, вітаміни, мікроелементи.

Наприкінці 80-х років ХХ століття, завдяки розвитку науки і досягненням у галузі фізіології, біохімії, мікробіології, були відкриті нові механізми травлення. Встановлено, що перетравлювання їжі відбувається не тільки в порожнині кишечнику, але й безпосередньо на його стінці і мембранах його клітин. Було виявлено до цього невідому гормональну систему кишечнику. Одержано нові відомості щодо ролі симбіотичних організмів, що мешкають у кишечнику та їх взаємовідношення з організмом людини.

Наприкінці ХХ століття теорія збалансованого харчування була піддана критиці і визнана однобічною, оскільки враховувала лише один екзогенний потік нутрієнтів і не зважала на ендогенний регуляторний потік медіаторів, гормонів, що виділяються ендокринними клітинами кишечнику, а також потоки бактеріальних метаболітів, які формуються в кишечнику, продукти життєдіяльності самих бактерій, чужорідні речовини (ксенобіотики) тощо [19, с. 85].

Спираючись на нові наукові відкриття, академік А. М. Уголєв у 1992 році сформував теорію адекватного харчування. Вона розширила уявлення про компонентний склад раціону харчування. За теорією А. М. Уголєва:

— харчові речовини утворюються з їжі при ферментативному розщепленні її макромолекул за рахунок порожнинного і мембранного травлення, а також формування в кишечнику нових хімічних компонентів, у тому числі й незамінних;

— нормальне харчування обумовлено не лише потоком корисних речовин з шлунково-кишкового тракту у внутрішнє середовище організму, а й ендогенними потоками харчових і регуляторних речовин;

— необхідним компонентом їжі є не тільки корисні, але й баластні речовини (харчові волокна);

— значну роль у процесах травлення і всмоктування харчових речовин відіграє симбіотична мікрофлора — важливий функціональний елемент внутрішнього середовища організму людини.

Практичною реалізацією постулатів теорій збалансованого та адекватного харчування стали закони раціонального харчування:

— рівновага між енергією, що надходить з їжею (калорійність їжі), і енергетичними витратами організму;

— еквівалентність кількості нутрієнтів, необхідних для забезпечення пластичних процесів та регуляції фізіологічних функцій, енерговитратам;

— адекватність харчування фізіологічним потребам організму відповідно до статі, віку та фізичного навантаження;

— збалансованість між білками, жирами, вуглеводами, вітамінами, мінеральними і баластними речовинами, що надходять до організму;

— безпечність їжі;

— дотримання режиму харчування — регулярність і оптимальний розподіл їжі впродовж дня;

— профілактична спрямованість раціону харчування [19, с. 86].

Наукове обґрунтування різних вікових і професійних груп населення також базується на вченні про функції їжі.

Згідно із сучасним уявленням, їжа в організмі людини виконує важливі функції (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Функції їжі в організмі [2]

Завдяки правильно організованому харчуванню їжа має виконувати всі свої функції в організмі. Підтримання їх на адекватному екзоі ендоекології людини рівні забезпечує сталість внутрішнього середовища організму і гарантує людині міцне здоров’я.

Відомо, що їжа людини — це мультикомпонентний чинник навколишнього середовища, що містить понад 600 речовин, необхідних для нормальної життєдіяльності організму. Кожна з цих речовин посідає певне місце в складному гармонійному механізмі біохімічних процесів і сприяє використанню їжі в різноманітних процесах життєдіяльності людини. 96% одержаних з їжею органічних і неорганічних сполук мають ті або інші лікувальні властивості. Тому від того, в якій кількості і в яких співвідношеннях містяться ці речовини в раціоні, залежить стан здоров’я людини.

Академік О. О. Покровський у книзі «Метаболические аспекты фармакологии и токсикологии пищи» підкреслював, що «пищу следует рассматривать не только как источник энергии и пластических веществ, но и как весьма сложный фармакологический комплекс».

Тривалий час харчові речовини поділяли на дві групи: макронутрієнти (білки, жири, вуглеводи) і мікронутрієнти (вітаміни, макро та мікроелементи).

Саме ці класи нутрієнтів багато років були предметом досліджень нутриціологів і дієтологів, які займалися питаннями раціонального та лікувально-профілактичного харчування [19, с. 87].

Останнім часом встановлено факт існування невідомих раніше факторів їжі, так званих мінорних нехарчових біологічно активних компонентів, які покращують якість життя і знижують ризик розвитку багатьох захворювань. Ці дані дозволили обґрунтувати необхідність значного розширення переліку якщо не есенціальних, то, принаймні, бажаних факторів їжі — біофлавоноїдів, індолів, фітостеролів, ізотіоціанатів тощо. Основним джерелом таких речовин є рослинна їжа — культивовані та дикі рослини.

Для макроі мікронутрієнтів з достатнім ступенем надійності встановлено величини фізіологічних потреб для різних груп населення, і зараз дослідження спрямовані на їх уточнення в плані урахування додаткових витрат на забезпечення адаптаційних реакцій щодо фізичних, хімічних, емоційних та інших навантажень. У випадку мінорних нехарчових біологічно активних сполук рослинного походження наука про харчування ще далека від визначення їх есенціальності для людини і, тим більше, від визначення конкретних величин фізіологічних потреб у них. Проте все більше наукових фактів свідчать на користь необхідності збагачення раціону фітокомпонентами. Хоч клінічна картина недостатності фітосполук не встановлена, їх низький уміст у раціоні призводить до суттєвого підвищення ризику розвитку хронічних неінфекційних захворювань. Необхідність присутності в організмі багатьох мінорних компонентів їжі для збереження здоров’я була підтверджена результатами дослідженнь останніх років. Мінорні компоненти їжі почали називати хемопротекторами і хемопревенторами. Наразі хронічні неінфекційні захворювання розглядають як прояв стану маладаптації в результаті постійного дефіциту в раціоні компонентів, вкрай необхідних для забезпечення захисно-адаптаційних можливостей організму [19, с. 88].

Необхідними компонентами їжі є не тільки корисні, але й баластні речовини, а саме харчові волокна, які відіграють значну роль у функції шлунково-кишкового тракту. Встановлено зв’язок кількості харчових волокон у раціоні з розвитком дисбактеріозу кишечнику і раку товстої кишки.

Крім необхідних компонентів, в їжі присутні шкідливі чужорідні речовини (ксенобіотики) — забруднювачі харчових продуктів хімічного та біологічного походження, які, залежно від своєї кількості, можуть суттєво зашкодити здоров’ю людини. Сторонні шкідливі речовини класифікують таким чином: природні біологічні компоненти їжі; речовини з навколишнього середовища (контамінанти); речовини, що вносяться в харчові продукти спеціально за технологічною доцільністю (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Класифікація сторонніх шкідливих речовин їжі [2]

Враховуючи вищезазначене, компоненти їжі, від яких залежить реалізація функції їжі, стан здоров’я та життєдіяльність організму людини, можна поділити на три групи (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Основні компоненти їжі [2]

Під час організації раціонального харчування для визначення енергетичної цінності і нутрієнтного складу харчового раціону керуються «Нормами фізіологічних потреб в основних харчових речовинах та енергії різних груп здорового населення».

Тому раціональне харчування — це фізіологічно повноцінне харчування здорових людей, яке призначене для профілактики аліментарних захворювань, насамперед хвороб недостатнього харчування.

Однак раціони харчування, які розроблені для профілактики аліментарної недостатності, виявилися неадекватними для профілактики серцево-судинних захворювань, ожиріння, діабету, раку тощо.

На порозі XXI століття відбувається перегляд уявлень щодо потреб людини в харчових речовинах і енергії. Ці зміни ґрунтуються на результатах епідеміологічних досліджень та клінічних даних. Хоча біологічні й фізіологічні особливості сучасної людини майже не змінилися, проте наші знання про людський організм переживають революцію. Сьогодні при вирішенні практичних завдань, пов’язаних з харчуванням людини, необхідно враховувати досягнення інших наук, які ще кілька десятиліть тому здавалися надзвичайно далекими від науки про харчування, а саме: фізіології, біохімії, анатомії, фармакології і медичної генетики.

Таким чином, в основі сучасних уявлень про харчування повинна лежати концепція оптимального харчування, яка передбачає необхідність і обов’язковість повного забезпечення потреб організму не тільки в енергії, есенціальних, мікроі макронутрієнтах, але і в необхідних баластних та мінорних нехарчових біологічно активних компонентах їжі, перелік і значення яких неможливо вважати остаточно вивченими і встановленими. Лише таке харчування спроможне запобігти розвиткові хронічних неінфекційних захворювань.

Донедавна харчування умовно поділяли на раціональне харчування здорової людини, лікувальне харчування хворої людини і профілактичне харчування працездатного населення в шкідливих умовах виробництва.

Сучасні дані науки дозволяють виділити чотири різновиди харчування, з огляду на чотири функції біологічної дії їжі (табл. 1.1).

Таблиця 1.1 Біологічна дія їжі та різновиди харчування

Останнім часом у населення України спостерігається значне порушення структури харчування, а саме: дефіцит у раціоні продуктів тваринного походження (молоко, м’ясо, риба, яйця), свіжої рослинної їжі (фрукти, овочі та інші рослини) і надлишок споживання тваринних жирів, хлібобулочних і борошняних виробів. Причинами такої розбалансованості є низька купівельна спроможність населення, а також недостатні знання та низький рівень культури харчування, шкідливі звички та недотримання режиму харчування (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Порушення структури харчування населення України і його основні причини

Нераціональне розбалансоване, полідефіцитне харчування у більшості населення України зумовлює так званий прихований голод за рахунок дефіциту в раціоні мікронутрієнтів: вітамінів, особливо антиоксидантного ряду (А, Е, С); макроі мікроелементів (йоду, заліза, кальцію, фтору, селену).

Це призводить до розвитку та різкого зростання хронічних неінфекційних захворювань, яке набуває епідемічного характеру. Поширюються соціально зумовлені інфекційні хвороби, приміром туберкульоз, який також пов’язаний з недостатнім білковим харчуванням. Прихований голод загрожує фізичному та інтелектуальному здоров’ю нації [19, с. 92].

Демографічна ситуація в країні оцінюється як кризова. За даними статистики, в Україні щорічно неухильно скорочується тривалість життя населення, особливо чоловіків. Середньостатистичний чоловік в Україні не доживає до пенсійного віку. Спостерігається також постійне зростання рівня загальної смертності населення, яка суттєво перевищує народжуваність. За інформацією Держкомітету статистики України, в 2006 році загальний коефіцієнт народжуваності становив 7,8, а смертності — 15,3 на 1000 осіб. Наразі природний приріст населення продовжує залишатися від'ємним, у 2006 році він становив 7,5 осіб на 1000. У структурі захворюваності і смертності перше місце посідають серцево-судинні захворювання, 57% дорослого населення України від яких вмирає.

Катастрофічне скорочення тривалості життя і зростання рівня смертності населення, різке зниження якості життя окремої людини та індексу здоров’я нації при значному порушенні харчового статусу зумовлює гостру необхідність підняття питань про харчування населення України на державний рівень [19, с. 93].

Продовольча безпека будь-якої держави, згідно з визначенням ВООЗ, — це «спроможність держави забезпечити фізичну і економічну доступність продуктів харчування всім громадянам і соціальним групам країни, яка гарантована наявністю власного виробництва продовольства і прийняттям соціальної політики, що забезпечує достатній прожитковий мінімум».

У грудні 1992 року в Римі відбулася Міжнародна конференція з питань харчування, організована Всесвітньою організацією охорони здоров’я (ВООЗ), Продовольчою та Сільськогосподарською організаціями ООН (ФАО), на якій представники урядів 159 країн світу, у тому числі з України, одноголосно прийняли Всесвітню декларацію і План дій у галузі харчування. Підписавши «Всесвітню декларацію з харчування», уряди держав-учасниць підтвердили свою «рішучість передивитись або підготувати до кінця 1994 року свої національні плани дій у галузі харчування, розробити комплекс практично досяжних цілей та заходів, які будуть основані на принципах та стратегіях, що містяться в запропонованому Плані дій».

У більшості країн Європи, а також у США і Канаді питання про харчування населення підняте на державний рівень і знаходиться під постійною увагою урядів цих країн. Останні керуються у своїх діях національними програмами «Здоров'я для всіх», що реалізуються вже понад 10 років. Завдяки цьому в багатьох економічно розвинених країнах світу вдалося досягти зниження рівня захворюваності і смертності від серцево-судинних захворювань на 30 — 50% і майже у 100% населення запобігти розвитку карієсу. При цьому регрес захворюваності на 38% обумовлений корекцією раціону харчування.

Під державною політикою в галузі харчування населення мається на увазі комплекс державних заходів, які спрямовані на створення умов, що забезпечують задоволення потреб різних груп населення в раціональному харчуванні, з урахуванням їхніх традицій, звичок, стану здоров’я, екологічної ситуації, економічного положення відповідно до вимог медичної науки.

Елементи політики в галузі харчування схематично представлені на рисунку у вигляді будинку (рис. 1.7). Дах складається з двох частин: аналізу харчування населення (на основі масових обстежень) і мети політики в галузі харчування. Приміщення для мешкання ілюструють потенційну область дій, основними з яких є: забезпечення харчовими продуктами, якість і безпека харчових продуктів і потреба в них.

Рис. 1.7. Елементи політики харчування населення [2]

Кількість приміщень для мешкання та їхні розміри залежать від сформульованої мети й ілюструють галузі для дій. Фундамент будинку — це державні інструменти для дій.

Ідеологічною та організуючою основою для дій і заходів Уряду, спрямованих на вирішення питань гармонізації харчування, має стати концепція державної політики, яка визначає мету, основні завдання, принципи, напрями, етапи та механізми її реалізації. Вказана концепція має базуватися на вимогах медичної науки, наукових розробках і результатах фундаментальних і прикладних наукових досліджень.

Науковцями Академії медичних наук України розроблено проект концепції державної політики в галузі харчування населення України, що пропонується до розгляду всім зацікавленим організаціям, установам і громадськості.

Концепція побудована на основі даних постійного спостереження за станом харчування і здоров’я населення, прогнозів розвитку науки і техніки у сфері виробництва сільськогосподарської сировини і харчових продуктів, розширення медичних знань щодо потреб людини в харчових речовинах і енергії. Вона враховує адекватність структури харчування і масштабів споживання продуктів фізіологічним потребам людини; рівень захворюваності, обумовлений порушенням структури харчування; якість і безпеку продуктів харчування; особливість стану довкілля; економічну та технологічну доцільність виробництва і використання нових видів харчової продукції.

Концепція визначає медичні, правові, економічні та соціальні засади щодо збереження та зміцнення здоров’я населення, профілактики захворювань, пов’язаних з порушенням харчового статусу людини.

Надаючи пріоритетного значення харчуванню як фактору збереження здоров’я населення, Академія медичних наук України створила комісію з доопрацювання проекту концепції, до якої увійшли провідні вчені-гігієністи.

Піднесення питань харчування населення України на державний рівень, розробка, законодавче і нормативне впровадження концепції державної політики в галузі харчування, здійснення відповідних заходів з боку Уряду, безумовно, дозволять поліпшити структуру споживання харчових продуктів; подолати негативні тенденції у стані здоров’я нації, зумовлені порушенням харчового статусу людини; підвищити якість життя і працездатності населення; поліпшити демографічну ситуацію в Україні.

Розділ 2. Аналіз сучасного стану використання полісахаридів як стабілізаторів консистенції сквашених сироваточних напоїв

сквашений сироваточний полісахарид сорбент

2.1 Хімічний склад. Сировинний склад. Властивості сироваточних напоїв

Фізико-хімічні властивості та органолептичні показники сироваточних напоїв визначаються видом та якістю вихідної сировини. У зв’язку з тим, що можливий асортимент виробів, які можуть виготовлятися на його основі, досить широкий і представлений оздоблювальними кремами (масляний, заварний), десертами (суфле, креми), морозивом, то при виробництві напівфабрикату доцільне використання молочної сировини з низьким вмістом жиру, а саме — молочної сироватки, що дозволяє одержати продукцію з меншою калорійністю та вираженими функціональними властивостями [14, с. 10].

Використовували пастеризовану сирну сироватку з показниками якості, наведеними в табл. 2.1.

Таблиця 2.1 Фізико-хімічні показники сироватки

Молочну сироватку використовували як основу та смакову речовину, яка надає готовому продукту приємний молочний присмак, підвищуючи його харчову цінність [14, с. 11].

На першому етапі було визначено співвідношення молочна сироватка — цукор.

Цукор додається до модельної системи у вигляді цукрового піску або цукрової пудри шляхом змішування його з молочною сироваткою в різних концентраціях та подальшим уварюванням. Модельні суміші, що складалися з молочної сироватки та цукру в різних співвідношеннях, зазнали пастеризації при температурі 90…95°С протягом (10…15)х60с. [12, с. 20]

У процесі термообробки цієї суміші цукор виявляє свою структуроутворюючу здатність, яка полягає в здатності утворювати розчини різної густини. Також цукор у процесі приготування рідкої основи для напівфабрикату спроможний підлягати кислотному гідролізу — інверсії. У менш концентрованих за цукром системах, при однакових умовах, гідроліз діє краще, ніж у більш концентрованих. Крім того, вміст цукру в суміші, що висушується, впливає на швидкість сушіння, а високий його вміст зумовлює отримання продуктів із вираженим коричневим кольором за рахунок накопичення продуктів реакції меланоі-диноутворення і карамелізації.

У зв’язку з цим зазнали пастеризації зразки модельних сумішей із додаванням цукру в кількості 25%, 50%, 75% до маси сироватки. Кількість сухих речовин перед висушуванням у них становила 15%, 30%, 45%.

Одним із напрямів промислової переробки молочної сироватки є її знесолення та отримання згущених сироваткових концентратів і сухої сироватки. Знесолювання молочної сироватки із застосуванням методу електродіалізу проходить достатньо інтенсивно до 75−90%. Використання нанофільтрації найбільш доцільно для попереднього концентрування молочної сироватки під час виробництва згущених і сухих молочних продуктів, оскільки на цей процес витрачається на порядок менше енергоресурсів у порівнянні з вакуум-випарюванням і забезпечується одночасна часткова демінералізація молочної сироватки [14, с. 11].

В табл. 2.2 наведено порівняльну характеристику зразків сухої підсирної сироватки і двох зразків сухої сироватки після нанофільтрації та електродіалізу.

Рівень демінералізації молочної сироватки із застосуванням нанофільтрації становив близько 34% і електродіалізу — 80%.

В подальшому отриману сироватку можна використовувати як основу для продуктів дитячого харчування, морозива, традиційних кисломолочних продуктів, молочних консервів.

Таблиця 2.2 Порівняльна характеристика зразків сухої підсирної сироватки і двох зразків сухої сироватки після нанофільтрації та електродіалізу

Використання сироватки — перспективний напрям у виробництві продуктів функціонального призначення. Найпростішим способом застосування сироватки, при якому зберігаються всі її інгредієнти — створення напоїв на її основі [15, с. 7].

На кафедрі технології переробки продукції тваринництва та виробництва комбікормів БНАУ створено сироватковий напій прямого підкислення, що містить у своєму складі сироватку молочну з-під сиру кисломолочного, цукор та високоетерифікований цитрусовий пектин YM-100-L. Для створення кислого середовища, необхідного для проявлення стабілізуючої дії пектину, використано підкислювачі: лимонна кислота та яблучний сік.

Технологія напою складається з таких операцій: приймання сироватки, очищення, охолодження, приготування пектино-цукрової суміші та внесення її у сироватку; підігрівання суміші до 70 °C для повного розчинення; внесення підкислювачів та решти сироватки, гомогенізація, пастеризація при температурі (90±2) °С без витримки, охолодження, фасування [15, с. 8].

Досліджено органолептичні, фізико-хімічні та реологічні показники сироваткових напоїв. Виявлено, що застосування пектину покращує консистенцію продукту, а також змінює кислий смак напою на солодко-кислуватий. Найкращих результатів досягається при використанні композиції підкислювачів: лимонної кислоти та яблучного соку у співвідношенні 1:50, що забезпечує високі споживчі властивості виробів. Одноосібне застосування регуляторів кислотності спричиняє вади напоїв: лимонна кислота обумовлює вади органолептики та протікання процесів гелеутворення, яблучний сік — рідку нестабільну консистенцію. При застосуванні комбінації цих компонентів та внесенні пектину у кількості (0,4−0,5) % отримані напої мають солодко-кислуватий смак з вираженим яблучним смаком та ароматом, синерезис не вище 25% та рН 3,3−3,6, стабільні протягом 5 діб.

2.2 Переваги та недоліки технологічної переробки

Значна частина рослинної сировини при виготовленні харчових продуктів йде на відходи, які нині вважають цінними вторинними матеріальними ресурсами через багатий склад, в тому числі біологічно активних речовин. У відходах рослинної сировини знаходиться один із полісахаридів — пектин, технологія отримання якого давно привертає до себе прискіпливу увагу науковців і виробників з усього світу [8, с. 12].

Полісахариди — складні вуглеводи, які за хімічною структурою є полімерами, побудованими із залишків багатьох тисяч молекул моносахаридів та їх похідних, об'єднаних за допомогою реакції поліконденсації. За особливостями хімічної будови ці сполуки поділяються на гомополісахариди та гетерополісахариди.

Гомополісахариди — складні вуглеводи, мономерами яких є залишки однакових моносахаридів (найчастіше глюкози) або їх похідних. Гомополісахариди поділяються на вуглеводи тваринного (глікоген, хітин), рослинного (крохмаль, клітковина, інулін, пектини) та мікробного (декстран) походження.

Гетерополісахариди — складні вуглеводи, утворені з різних за хімічною структурою мономерів — похідних гексоз.

Відповідно до фізіологічних функцій полісахариди можна поділити на структурні, які утворюють опорні тканини (целюлоза, пектинові речовини, хітин); резервні, що поступово споживаються в процесі обміну (крохмаль, глікоген, інулін); захисні, що утворюються у відповідь на ушкодження рослин (слизи і камеді).

Дослідження полісахаридів пов’язане з великими труднощами. На цей час добре вивчені лише окремі гомополісахариди — крохмаль, глікоген і целюлоза.

Крохмаль — рослинний гомополісахарид, що складається з двох фракцій — амілози та амілопектину, які становлять 15−20% та 80−85% загальної маси крохмалю, відповідно.

Крохмаль — найважливіший гомополісахарид рослин із загальною формулою (C6H1005)n. Це білий порошок, нерозчинний у воді, без смаку і запаху. У гарячій воді утворює колоїдний розчин, що забарвлюється йодом у синій колір [18, с. 35].

Крохмаль утворюється в процесі фотосинтезу в зелених листях рослин і відкладається в насіннях, плодах і стовбурах. Особливо багато його міститься в зернах рису, пшениці, кукурудзи і бульбах картоплі. В організм людини і тварин крохмаль потрапляє з їжею (картопля, хліб і ін.).

Амілоза — лінійний полісахарид, молекули якого містять від 200 до 1000 мономерів (залишків глюкози); м.м. амілози—40−160 кД. У складі амілози мономери сполучені а-1,4-глікозидними зв’язками. Гомополімери амілози формують спіральні структури, кожен виток яких включає шість молекул глюкози. Специфічні кольорова реакція на крохмаль із йодом (синє забарвлення) зумовлена включенням молекул-йоду в молекулярні канали всередині спіралей амілози.

Амілопектин — розгалужений полісахарид з м.м. від 1 до 6 млн. Головний ланцюг амілопектину утворений а-1,4-глікозидними зв’язками; розгалуження формуються а-1,6-глікозидними зв’язками. Між точками розгалужень містяться 20−30 глюкозидних мономерів. Співвідношення зв’язків 1,4 до 1,6 складає приблизно 25:1. Тому молекула амілопектину має розгалужену структуру [18, с. 36].

Крохмаль є основним джерелом резервної енергії в рослинних клітинах, що утворюється внаслідок фотосинтезу і відкладається в коренях, бульбах і насінні Крохмаль — головний вуглевод в харчуванні людини, який міститься в значних кількостях у хлібних злаках, картоплі, бобових рослинах.

Технології отримання пектинових препаратів, з одного боку, спрямовані на повніше переведення пектину в екстракт, а з іншого, — на збереження його нативної структури або ж модифікацію її таким чином, щоб зберегти або поліпшити багато корисних для людини властивостей цього полісахариду. Йдеться про використання пектину як драглеутворювача. Набагато ціннішим є широке застосовування пектинів як природних іонообмінників, нешкідливих й звичних для людського організму, які дають змогу ефективно попереджувати й лікувати багато захворювань та запобігати шкідливому впливові радіонуклідів. Це зумовить використання пектинових препаратів як харчових добавок до багатьох харчових продуктів [3, с. 101].

Усі схеми отримання пектинових препаратів достатньо відомі і вирізняються високими енергоі ресурсозатратами, пов’язаними з екстракцією, очищенням, конценруванням та виділенням пектину. Жорсткі умови екстракції за допомогою кислот досі застосовують багато світових лідерів пектинового виробництва для отримання желеутворювального пектину, який у загальному обсязі пектинових препаратів займає понад 90%. Ферментативні способи екстрагування менш агресивні, але перебувають лише на стадії наукових досліджень. Лужний гідроліз-екстрагування не знайшов широкого застосування через паралельно діючу деструкцію (b-елімінування) і багатостадійність наступного очищення і осадження продукта (солі полівалентних металів).

Проблему виробництва пектинових речовин із збереженням найкращого ефекту поглинання багатьох токсичних елементів можна вирішити з набагато меншими затратами, якщо орієнтуватися на їхні сорбційні та комплексоутворювальні властивості [3, с. 102].

Відомо, що пектинові біополимери легше взаємодіють з лугами, ніж з кислотами. Наприклад, для деструкції протопектину і переведення його у водорозчинний стан необхідні жорсткі умови екстракції. Це температура 85−90 °С і час 1,5−2 години в присутності сильних мінеральних кислот, зазвичай, соляної, сірчаної, азотної. Органічні кислоти неефективні. Кислі екстракти пектину за класичною схемою очищають після охолодження фільтруванням, адсорбцією й запарюють для економії осаджувальних реагентів (спирту, солей полівалентних металів). У результаті значно руйнуються нативні властивості пектину багато в чому руйнуються і втрачається молекулярна маса, знижується вихід продукту.

Експериментально встановлено, що лужний гідроліз має незаперечні переваги перед кислотним, якщо брати до уваги комплексоутворення пектину, що визначається молекулярною масою і, особливо, ступенем етерифікації макромолекули пектину. Деетерифікація карбоксильних груп у лужному середовищі відбувається ефективніше, а отже, можна одержати з вихідного пектину препарат із більшою кількістю вільних карбоксильних груп, ніж при взаємодії з кислотами.

Проте, через лужну екстракцію, як зазначалося, може руйнуватися пектиновий біополімер. Співробітники проблемної науково-дослідної лабораторії ОНАПТ і кафедри екології за багато років роботи з пектином, однак, встановили: якщо температуру екстрагування не піднімати вище 40 °C, то за 1,5−2 години екстрагування можна одержати прийнятні результати з необхідними сорбційними характеристиками пектину [3, с. 103].

2.3 Використання інноваційних технологій у виробництві сорбентів рослинного походження

За об'єкти дослідження були взяті фруктові витерки і вичавки — відходи консервного виробництва (свіжі і сушені). При визначеному гідромодулі і рН 10−10,2 протягом 1,5 години при температурі 35−40°С вихід пектину склав 85−90% від теоретично можливого з цього виду сировини. Для очищення пектинових екстрактів застосовувалася широко відома мембранна схема ультраі діафільтрації за допомогою дистильованої або зм’якшеної води. Розроблена технологічна схема відрізняється своєю простотою. Після відділення обезпективна сировина, яка пройшла гідроліз екстрагування, рідкий екстракт, що містить пектинати або пектати лужних металів (K, Na), концентрується на ультрафільтраційних і навіть на мікрофільтраційних мембранах до отримання в’язкого розчину і з вмістом пектину до 3,5%. Більшої концентрації досягти неможливо, тому що межа розчинності пектину за звичайних умов близько 4−4,5%. У розчиненому стані за допомогою діафільтрації пектати або пектинати очищаються від низькомолекулярних домішок при кімнатній температурі. При цьому з продукту видаляються і барвникові сполуки. Далі з в’язкого концентрату можна або осадити пектин за допомогою Са або Mg солей, а потім висушити і подрібнити чи виділити чистий сорбент розпилювальною сушкою на інертному носії. Свої переваги має й інша схема, тому що пектиновий осад Са або Mg надзвичайно важко сушиться через гідрофільність і схильність до утворення вологих капсул з підсохлою поверхнею, що погіршує видалення водяних парів. Пектинати, отримані розпилювальним сушінням, вирізняються гарною пластівчастою структурою і доброю розчинністю у рідких харчових продуктах. Вони мають відмінні сорбційні і комплексоутворювальні властивості щодо Pbі Hg. Так, 150 вагових частин отриманого за розробленою технологією препарату зв’язує одна частина свинцю, що дає право вважати його ефективним засобом для боротьби зі свинцевими інтоксикаціями [3, с. 111].

Схема розробленої технології (рис. 2.1).

Для одержання пектинів лікувально-профілактичного призначення оптимальним є лужний спосіб екстракції.

Рис. 2.1. Схема технології у виробництві сорбентів

Застосування лужної екстракції у сполученні з мембранним очищенням і концентруванням має свої переваги над традиційними схемами одержання пектинових речовин з позицій енергоресурсозберігання.

Мембранний ступінь очищення і концентрування пектинових екстрактів дає змогу створити замкнутий цикл водоспоживання, що підвищує екологічну безпеку технології виробництва пектину [3, с. 112].

2.4 Біологічна цінність сквашених сироваточних напоїв

Із вторинної молочно-білкової сировини одне з основних місць займає сироватка, що отримується при виробництві твердих сирів, кисломолочних сирів, казеїну, норма виходу якої складає 75−80%.

Цінність сироватки полягає в великій кількості молочного цукру — лактози, окрім того в сироватку переходять мінеральні речовини молока та білки альбуміна, глобуліна та інших.

Білки сироватки діляться на лактоальбумінову та лактоглобулінову фракції та низькомолекулярні білки — протеази і пептони.

В сироватці міститься значна кількість казеїнового пилу, в ній присутні небілкові азотисті речовини у вигляді вільних амінокислот, що необхідні організму та не можуть в ньому синтезуватись. Але амінокислотний склад сироватки має неповний набір незамінних кислот, тому її можна використовувати в якості добавок до різних харчових продуктів [15, с. 6].

Склад та харчова цінність сироватки протягом року не сильно змінюється. Виняток становить період, коли молоко коров’яче незбиране має мінімальну та максимальну кількість білку.

Сироватка підтримує життєдіяльність молочнокислих бактерій в кишковику, заторможує утворення токсичних речовин. Вона здатна створювати таку реакцію середовища в організмі людини, при якій не можуть відбуватися гнилосні процеси.

Денатурація сироваткових білків використовується для отримання білкової маси та змішування її з молоком, що використовується для виробництва твердого сиру перед сичужним згортанням. Структура згустку при цьому стає більш однорідною, тому що сироваткові білки є більш гідрофільними ніж казеїн. Вихід готового продукту при цьому збільшується на 10−12%.

Виникає потреба виробництва молочної продукції пониженої жирності, що по харчовій цінності прирівнюється до молочної продукції з молока коров’ячого незбираного. А на основі біологічної обробки натуральної сироватки та маслянки складаються рецептури напоїв для дієтичного харчування. Лактозу, що отримують з молочної сироватки використовують в фармацевтичних харчових та інших галузях, в якості добавок до фруктових соків, кремам, соусам, де вона забезпечує стабільність емульсії.

Вторинну молочну сировину виробляють в сухому та згущеному вигляді, але цей технологічний процес економічно найменш вигідний, тому що для сушки витрачається значна кількість енергоресурсів, ціна яких з кожним роком збільшується.

В якості добавок суху маслянку, сироватку та молоко знежирене використовують при виробництві плавлених сирів: ковбасного копченого, костромського та інших. При внесенні таких добавок покращувалась консистенція та смак плавлених сирків. Технологія розроблена більш ніж на 50 видів плавлених сирків з різними добавками та ароматизаторами [15, с. 7].

Використання молочно-білкової основи для кисломолочних десертів та десертів закусочного типу із суміші знежиреного молока і маслянки значно покращує смак та консистенцію продуктів. Як смакові наповнювачі в даному випадку використовують цукор та сіль, а з ароматичних речовин какао, ваніль та кріп, який збагачує молочний продукт вітамінами, корисними речовинами та надає йому пікантного смаку. Як відомо кріп містить ефірну олію, флавоноїди, каротин, вітамін «С», фолієву, нікотинову та пантотенову кислоти, солі калію, фосфору та заліза. До того ж виробництво таких продуктів на молочно — білковій основі можна налагодити на існуючому обладнані, що не потребує додаткових витрат.

В 2006 році вперше в Україні була змонтована і здана в експлуатацію унікальна технологічна лінія по переробці молочної сироватки в сироваточний протеїновий концентрат (WPC) і лактозу (молочний цукор), (м. Вознесенськ, Миколаївської області). До недавнього часу сироватку як правило, просто виливали, але за своїм хімічним складом вона шкідлива для навколишнього середовища, найперше для ґрунту та води. Звичайні очисні споруди її не нейтралізують, а спеціальні надзвичайно дорогі. Тому таке важливе значення нових технологій по переробці сироватки з екологічної точки зору. Сьогодні це ще залишається великою проблемою для молочних підприємств України [15, с. 8].

Продукти переробки сироватки на цій лінії широко використовуються в м’ясній, молочній, кондитерській, хлібобулочній промисловості, для виробництва дитячого харчування, напоїв та інших продуктів.

Молочна сироватка — це цінний вуглевод, необхідний людському організму для задоволення енергетичних потреб та нормального протікання біохімічних та мікробіологічних процесів. Отриманий сироватковий УФ — концентрат, згущений до 17 — 18% сухих речовин, густиною 1043−1050 кг/м3, містить 8,5% азотистих речовин. Отриманий УФ-концентрат використовують в промисловості для збагачення імунних та інших білків.

Лактозний розчин для отримання лактози обробляється по наступній схемі: очищення від білкових речовин, згущення до оптимального рівня, ізомеризація, демінерилізація, до згущення. Отриманий концентрат містить до 67% сухих речовин та до 50% лактози.

Пребіотик лактоза — олігосахариди молочного походження, відноситься до підкласу дисахаридів, молекула якого складається з залишків галактози та фруктози. Його використання сприяє кров’яному забезпеченню кишковика, а також стимулює ріст біфідобактерій — основних представників захисної мікрофлори.

Особливо важливі з медичної точки зору продукти харчування, які включають деяку кількість харчових волокон або ними збагачені. Зернові злакові культури є одним з основних джерел їх поповнення. В зв’язку з цим одним з пріоритетних напрямків є створення продуктів харчування, що мають змогу підсилити захисні реакції організму.

Виробляється такий молочний продукт по технології кисломолочних напоїв, при цьому наповнювач з пшениці, ячменя, кукурудзи вносять з закваскою та сквашують до утворення згустку з кислотністю 65−90%. Внесення зернових злаків визивало пониження інтенсивності наростання кислотності з одночасним прискоренням формування казеїнового згустку. Причиною такого явища може бути наповнювач, який приглушує розвиток лактобактерій, в зв’язку з чим зменшується кількість молочної кислоти, але казеїн коагулює швидше за рахунок ферментів рослинних, що мають молокозгортуючу активність [15, с. 8].

Висновки

Отже, Всесвітня організація охорони здоров’я, усі цивілізовані країни визнали харчування одним з найголовніших факторів забезпечення та покращення здоров’я населення.

Харчування — головний керований чинник, що забезпечує нормальний ріст та розвиток дітей, здоров’я та якість життя людини, працездатність, активне довголіття, творчий потенціал нації.

Крім того, правильно організоване харчування відіграє важливу роль у зниженні ризику розвитку хронічних неінфекційних захворювань, особливо так званих хвороб століття: серцево-судинних, онкологічних, діабету, ожиріння, остеопорозу, карієсу тощо.

Науковим фундаментом ефективного використання фактора харчування в збереженні здоров’я людини і профілактиці захворювань є теоретичне обґрунтування взаємозв'язку харчування та життєдіяльності організму.

Теорія збалансованого харчування сприяла розвиткові нових ідей і прогнозів у галузі харчування, розробці практичних заходів, пов’язаних із харчовими ресурсами і потребою в їжі в глобальних масштабах.

На основі цієї теорії розроблено різні харчові раціони для всіх груп населення, створено нові харчові технології, виявлено раніше невідомі амінокислоти, вітаміни, мікроелементи.

Наукове обґрунтування різних вікових і професійних груп населення також базується на вченні про функції їжі.

Завдяки правильно організованому харчуванню їжа має виконувати всі свої функції в організмі. Підтримання їх на адекватному екзоі ендоекології людини рівні забезпечує сталість внутрішнього середовища організму і гарантує людині міцне здоров’я.

Отже, раціональне харчування — це фізіологічно повноцінне харчування здорових людей, яке призначене для профілактики аліментарних захворювань, насамперед хвороб недостатнього харчування.

Таким чином, в основі сучасних уявлень про харчування повинна лежати концепція оптимального харчування, яка передбачає необхідність і обов’язковість повного забезпечення потреб організму не тільки в енергії, есенціальних, мікроі макронутрієнтах, але і в необхідних баластних та мінорних нехарчових біологічно активних компонентах їжі, перелік і значення яких неможливо вважати остаточно вивченими і встановленими. Лише таке харчування спроможне запобігти розвиткові хронічних неінфекційних захворювань.

Фізико-хімічні властивості та органолептичні показники сироваточних напоїв визначаються видом та якістю вихідної сировини. У зв’язку з тим, що можливий асортимент виробів, які можуть виготовлятися на його основі, досить широкий і представлений оздоблювальними кремами (масляний, заварний), десертами (суфле, креми), морозивом, то при виробництві напівфабрикату доцільне використання молочної сировини з низьким вмістом жиру, а саме — молочної сироватки, що дозволяє одержати продукцію з меншою калорійністю та вираженими функціональними властивостями.

Використання сироватки — перспективний напрям у виробництві продуктів функціонального призначення. Найпростішим способом застосування сироватки, при якому зберігаються всі її інгредієнти — створення напоїв на її основі.

Полісахариди — складні вуглеводи, які за хімічною структурою є полімерами, побудованими із залишків багатьох тисяч молекул моносахаридів та їх похідних, об'єднаних за допомогою реакції поліконденсації.

Технології отримання пектинових препаратів, з одного боку, спрямовані на повніше переведення пектину в екстракт, а з іншого, — на збереження його нативної структури або ж модифікацію її таким чином, щоб зберегти або поліпшити багато корисних для людини властивостей цього полісахариду.

Застосування лужної екстракції у сполученні з мембранним очищенням і концентруванням має свої переваги над традиційними схемами одержання пектинових речовин з позицій енергоресурсозберігання.

Список використаних джерел

Горбатова К. К. Биохимия молока и молочних продуктов. — М: Легкая и пищевая промышленность, 1984. — 344 с.

Гуліч М.П., Марзеєва О. М. Здоровье человека: научные основы питания // Здоров’я України. — 2003. — № 62.

Донченко Л. В. Технология пектина и пектинопродуктов Учеб.пособ. — М.: ДеЛи, 2000. — 256 с.

Дудкин М.С., Щелкунов Л. Ф. Нове продукты питания. — М.: МАИК «Наука», 1998. — 304 с.

Инихов Г. С., Брио Н. П. Методы анализа молока и молочных продуктов. — М: Пищевая промышленность, 1971. 423 с.

Кравченко, Э. Ф. Прогрессивные технологии переработки молочной сыворотки [Текст] / Э. Ф. Кравченко // Переработка молока. — 2006. — № 4. — C. 36−37.