Теоретическое обоснование и практическая реализация технологий гидролизатов молочных белков и специализированных продуктов с их использованием
| Вид материала | Автореферат |
- Научное обоснование и практическая реализация разработки пищевой продукции с использованием, 839.05kb.
- Теоретические и экспериментальные исследования закономерностей формирования сырных, 733.87kb.
- Обоснование технологии производства молока и молочных продуктов в условиях введения, 915.78kb.
- Тесты по теме: «Блюда из молока и молочных продуктов», 27.84kb.
- «Брянская государственная сельскохозяйственная академия», 301.57kb.
- Технология производства и переработки молока, 7.71kb.
- Омский Государственный Аграрный Университет Факультет технологии молока и молочных, 19.47kb.
- Годовой отчет ОАО «Курганский комбинат молочных продуктов №1» за 2011, 158.41kb.
- Специальность 260303 – «технология молока и молочных продуктов» Специализации, 17.32kb.
- Курс 4 Семестры 7 Всего аудиторных занятий 51 часов, в т ч.: 7 семестр 51 час, из них:, 148.28kb.
На правах рукописи
К
РУГЛИК Владимир ИвановичТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И
ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЙ
ГИДРОЛИЗАТОВ МОЛОЧНЫХ БЕЛКОВ И
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ
С ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных, рыбных продуктов
и холодильных производств
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук
Кемерово 2008
Работа выполнена в ГНУ Всероссийский Научно-исследовательский институт детского питания Россельхозакадемии (ГНУ ВНИИ ДП Россельхозакадемии) и ОАО «Нутринвестхолдинг»
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,
лауреат Государственных премий СССР и РФ
Э.С. Токаев
(заведующий кафедрой технологии продуктов детского и функционального питания ГОУ ВПО МГУПБ)
доктор технических наук, профессор
И.А. Смирнова
(заведующая кафедрой технологии молока и молочных продуктов ГОУ ВПО КемТИПП)
доктор технических наук, заслуженный работник пищевой индустрии Г.Б. Гаврилов
(директор ГУ Ярославский государственный институт качества сырья и пищевых продуктов)
Ведущая организация: ГНУ Сибирский научно-исследовательский институт сыроделия Сибирского отделения Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СибНИИС СО Россельхозакадемии)
Защита диссертации состоится 19 февраля 2008 г в 10.00 ч на заседании диссертационного совета Д212.089.01 в ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности по адресу: 650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО КемТИПП. С авторефератом можно ознакомиться на официальном сайте ВАК Минобрнауки РФ (v.ru/announcements/techn/).
Автореферат разослан 9 января 2008 года
Ученый секретарь диссертационного совета,кандидат технических наук, профессор Н.Н. Потипаева
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Рациональное питание способствует сохранению здоровья, профилактике заболеваний, а также создает условия для повышения способности организма противостоять неблагоприятным воздействиям окружающей среды и переносить физические и психоэмоциональные нагрузки. На приоритетную значимость питания указывает постановление Правительства РФ №917 от 10.08.98 «О Концепции государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации», рассчитанной на период до 2010 г.
Особое место в современной нутрициологии занимает проблема пищевой недостаточности при критических состояниях. Агрессивные воздействия любой этиологии (травмы, ранения, кровопотери, ожоги, хирургические вмешательства), а также патологические проявления (онкологические, инфекционные заболевания, воспалительные процессы в печени и поджелудочной железе) развивают неспецифические реакции гиперметаболизма и гиперкатаболизма. Это приводит к нарушениям обмена белков, углеводов, липидов, усиленному расходу углеводно-липидных компонентов и распаду тканевых белков. При этом основной чертой всей совокупности изменений обмена веществ является сочетание резкого повышения потребностей организма в белково-энергетических субстратах со снижением толерантности к белку пищи. Специфические требования также предъявляются к белковой составляющей рациона больных наследственными заболеваниями аминокислотного обмена, пищевой аллергией, в том числе, детей первого года жизни.
В соответствии с вышеизложенным и с учетом опыта зарубежных стран, существует доказанная необходимость промышленного производства продуктов специализированного питания, назначаемых больным в критических состояниях или при нарушении функции пищеварения. Как правило, в их состав входят гидролизаты белков с различной глубиной гидролиза, которые оказываются зачастую единственным средством лечебного воздействия, обеспечивающим жизнедеятельность и полноценное развитие больных детей и взрослых с различной патологией.
Ввиду актуальности вопроса создания специализированных продуктов (СП) с заданными свойствами в последние годы отмечается значительное усиление интереса исследователей к процессам их получения. В нашей стране в 70-80-х гг. прошлого столетия были созданы и внедрены в клиническую практику отечественные пищевые смеси, использование которых положительно повлияло на результаты лечения многих категорий больных и тяжело пострадавших.
Вклад в освоение технологии продуктов для специализированного питания, в т.ч. на основе молочных белков, внесли В.Г. Высоцкий, Г.Б. Гаврилов, И.А. Евдокимов, П.Ф. Крашенинин, К.С. Ладодо, Н.Н. Липатов, Н.Н. Липатов (мл.), М.Ф. Нестерин, А.А. Покровский, Т.С. Попова, И.А. Рогов, Ю.Я. Свириденко, Н.А.Тихомирова, Э.С.Токаев, В.А.Тутельян, В.Д. Харитонов, А.Г. Храмцов, А.П. Чагаровский, А.М. Шалыгина, В.А. Шатерников, другие отечественные и зарубежные ученые.
Однако, в начале 90-х гг. в Российской Федерации выпуск СП прекратился, и в течение последующих 10 лет на рынке были представлены только зарубежные продукты.
В этой связи направление по созданию ферментативных гидролизатов молочных белков (ФГМБ) и СП на их основе следует признать принципиально новым, позволяющим решить важные социальные проблемы, а также расширить знания в области лечебного питания, что указывает на актуальность выполненных исследований.
Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является теоретическое обоснование, исследование биотехнологических и физико-химических закономерностей получения ФГМБ, а также разработка технологий СП с их использованием.
Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:
- оптимизировать условия ферментативного гидролиза (ФГ) молочных белков с различным фракционным составом в зависимости от технологических факторов;
- оценить изменение качественного и количественного состава пептидных фракций, их молекулярно-массового распределения (ММР), остаточной антигенности (АГ) и содержания свободных аминокислот в процессе гидролиза;
- изучить влияние мембранной очистки и фракционирования ФГМБ на показатели их качества;
- разработать принципы расчета процессов мембранного фракционирования ФГМБ;
- исследовать закономерности удаления фенилаланина из ФГМБ с использованием метода адсорбционной хроматографии (АХр);
- обосновать принципиальную технологическую схему получения ФГМБ и разработать частные технологии получения ФГМБ с направленно регулируемыми составом и свойствами;
- разработать блочно-модульные схемы и технологии ФГМБ и СП с их использованием;
- использовать полученные результаты и установленные закономерности гидролиза, мембранной очистки и фракционирования, АХр ФГМБ для разработки нормативной документации и освоения промышленного производства СП на их основе.
Научная новизна работы:
- исследованы особенности ФГ молочных белков в зависимости от их фракционного состава, происхождения ферментных препаратов, их концентрации, температуры, активной кислотности, применения рН-статирования и других факторов;
- показано, что решающая роль в формировании качественного и количественного состава пептидных фракций ФГМБ принадлежит природе используемого ферментного препарата, фермент-субстратному соотношению и условиям гидролиза;
- изучено изменение характеристик ФГМБ (ММР, содержания свободных аминокислот, остаточной АГ и др.) в процессе очистки ультрафильтрацией (УФ) и фракционирования нанофильтрацией (НФ). В результате достигнуто снижение АГ гидролизатов молочных белков, достаточное для их использования в лечебных и лечебно-профилактических СП. Получены гидролизаты концентрата сывороточных белков (КСБ) с улучшенными характеристиками в сравнении с существующими аналогами;
- разработаны принципы и методики расчета мембранной обработки для получения ФГМБ с заданным составом и свойствами с учетом основных технологических факторов;
- исследованы закономерности и оптимизированы условия процесса селективной сорбции фенилаланина из различных видов ФГМБ с использованием АХр, получены ФГМБ с содержанием фенилаланина, сопоставимым с аналогичной характеристикой смесей кристаллических l-аминокислот;
- предложена функциональная классификация ФГМБ и СП;
- исследованы пищевая, биологическая и энергетическая ценность ФГМБ и СП, полученных на их основе, а также их клиническая эффективность.
Практическая значимость и реализация результатов работы в промышленности. Созданы оригинальные технологии, новизна технических решений которых подтверждена авторскими свидетельствами, патентами и положительными решениями на выдачу патентов №№1358890, 1369710, 1446705, 1457192, 1522462, 1608866, 1614169, 1622967, 1658433, 1663800, 1827771, 1839085, 2017427, 2019971, 2054264, 2262240, 2290822, 2290823, 2290824, 2005114358/13, 2005114361/13, 2005114365/13, 2006122680/13). Предложена принципиальная технологическая схема и разработаны частные технологии ФГМБ с использованием различных процессов во взаимосвязи. Обоснована блочно-модульная схема получения ФГМБ и широкой гаммы СП на их основе. Указанные разработки внедрены в производство (ТУ 9229-127-17023360-03, ТУ 9229-133-17023360-04, ТУ 9229-149-17023360-03, ТУ 9229-151-17023360-04, ТУ 9229-152-17023360-04, ТУ 9197-163-17023360-05, ТУ 9229-176-17023360-07).
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и получили одобрение на симпозиумах, конгрессах, конференциях, семинарах и совещаниях различного уровня (Киев, 1987; Москва, 1987, 1988, 1990, 1995; Ереван, 1987; София, 1988; Углич, 1988; Вологда, 1988; Минск, 1989; Одесса, 1990; Могилев, 1990; Монреаль, 1990; Краснодар, 1993; Тюмень, 1995; Гродно, 1995; Истра, 1997; Санкт-Петербург, 2006).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано более ста печатных работ, в том числе две монографии, статьи в журналах, рекомендованных ВАК для публикации основных материалов диссертаций, научных трудах институтов, материалах Международного молочного конгресса, симпозиумов, конференций, а также описаниях авторских свидетельств, патентов и заявок на выдачу патентов РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из 9 глав, в том числе введения, аналитического обзора, методической части, результатов собственных исследований и их анализа, выводов, списка использованных источников литературы и приложений. Основной текст работы изложен на 310 страницах машинописного текста, содержит 75 таблиц, 32 рисунка, 388 литературных источников и приложения, отражающие масштабы реализации работы.
Основные положения, выносимые на защиту:
- физико-химические и биотехнологические закономерности получения ФГМБ, предназначенных для использования в СП лечебной и лечебно-профилактической направленности;
- результаты изменений качественных и количественных характеристик ФГМБ (степени гидролиза, ММР белковых фракций, АГ и содержания свободных аминокислот) в процессе гидролиза и различных мембранных обработок;
- требования к исходным ФГМБ и параметры технологического процесса АХр, обеспечивающие освобождение ФГМБ от фенилаланина до уровня, соответствующего современным подходам к диетотерапии больных фенилкетонурией (ФКУ);
- концепция создания ФГМБ с направленно регулируемыми составом и свойствами;
- блочно-модульная схема и технологии получения ФГМБ и СП на их основе.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Введение. Обоснована актуальность, научная новизна и практическая значимость диссертационной работы.