На правах рукописи

МАКСЮТОВ РУСЛАН РИНАТОВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ТОВАРОВЕДНАЯ ОЦЕНКА

ЙОДОБОГАЩЁННЫХ КУМЫСНЫХ НАПИТКОВ С ИНУЛИНОМ

Специальность 05.18.15 –Технология и товароведение пищевых

продуктов и функционального и специализированного назначения и

общественного питания (технические наук

и)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2014

Работа выполнена на кафедре «Технологии продуктов питания и экспертизы товаров»

в Федеральном Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского» и в научно-исследовательской лаборатории «Пищевые технологии» филиала «МГУТУ им. К.Г. Разумовского» в г. Мелеузе

Научный руководитель: Козлов Валерий Николаевич доктор биологических наук, доцент

Официальные оппоненты: Токаев Энвер Саидович доктор технических наук, профессор, Лауреат Государственных премий СССР и РФ в области науки и техники, инновационная компания АКАДЕМИЯ-Т, генеральный директор Колобов Станислав Викторович кандидат технических наук, доцент АНО ВПО «Московский гуманитарный университет», кафедра «Статистики, маркетинга и бухгалтерского учета», профессор Федеральное государственное бюджетное

Ведущая организация:

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Башкирский государственный аграрный университет»

Защита диссертации состоится « 14 » марта 2014 г. в «12-00» часов на заседании диссертационного совета Д 212.122.05 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского» (МГУТУ им. К.Г. Разумовского) по адресу: 109803, г.

Москва, ул. Талалихина, 31, аудитория 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «МГУТУ им. К.Г.

Разумовского» по адресу: 109004, г. Москва, ул. Земляной вал, д.73.

Отзывы высылать по адресу: 109004, г. Москва, ул. Земляной вал, д.73.

С авторефератом диссертации можно ознакомиться на сайтах ВАК РФ Министерства образования и науки: http://vak2.ed.gov.ru/catalogue и ФГБОУ ВПО «МГУТУ им. К.Г. Разумовского»

http://mgutu/graduated-and-doctors

Автореферат разослан «» «_» 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.122.05, кандидат технических наук, доцент Козярина Галина Ивановна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Разработка технологий промышленного Актуальность темы.

производства продуктов питания функционального назначения – одна из приоритетных задач, провозглашённых в государственной концепции РФ «Об основах государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года» за № 1873-р от 25.10.2010 г.

Нехватка в рационе полноценных белков, витаминов, пищевых волокон, макро- и микронутриентов вызывает рост социально опасных заболеваний.

Известно, что недостаточное поступление йода в организм человека приводит к нарушениям структуры и функций щитовидной железы, неадекватной продукции тиреоидных гормонов и возникновению не только эндемического зоба, но и заболеваний, связанных с нарушением функционирования различных органов и систем, дисбалансу иммунной системы. Так, нарушение функций ЩЖ обуславливает тяжесть течения и исход заболеваний верхних дыхательных путей, в частности, туберкулеза легких.

Известно, что к высокоэффективным противотуберкулезным средствам относится кумыс, являющийся продуктом лечебно-профилактического назначения. К сожалению, выработка кумыса из кобыльего молока ограничена только районами табунного коневодства России. В остальных местностях кумыс не вырабатывают из-за отсутствия сырья и невозможности его длительного хранения, в то время как потребность в кумысе существует повсеместно. Поэтому разработка технологии производства йодобогащённого кумысного напитка, максимально приближенного по составу к естественному, имеет медико-социальное значение. Создание кумысного напитка наряду с организацией промышленного производства открывает широкие перспективы его использования в качестве эффективного функционального продукта.

Степень разработанности. Концепция создания технологии пищевых продуктов с функциональными ингредиентами специального назначения, предназначенных для здорового питания населения, получила развитие в фундаментальных и прикладных научных трудах отечественных и зарубежных ученых И.А. Рогова, А.П. Нечаева, Н.Н. Липатова, Б.А. Шендерова, В.А.

Тутельяна, А.Г. Шамаева, В.Д. Харитонова, А.Г. Храмцова, Т.В. Шленской, О.И. Кутиной, Н.И. Дунченко, Н.Б. Гавриловой, N. Kaur, A.K. Gupta, H.

Shimoda, B. Kleessen и других.

Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка технологии производства и товароведная оценка йодобогащённых кумысных напитков с инулином.

В соответствии с поставленной целью сформулированы задачи исследования:

1. исследовать физико-химические, микробиологические характеристики и показатели безопасности кумысных напитков;

';

2. разработать способ экспресс-оценки качественных характеристик кумыса и кумысных напитков методом хемилюминесцентного анализа;

3. усовершенствовать способы стабилизации неорганических форм йода в органических матрицах;

4. исследовать антиоксидантную активность инулина в модельных тестсистемах, генерирующих активные формы кислорода;

5. разработать рецептуры и технологии производства, а также провести товароведную оценку йодобогащённых кумысных напитков с инулином;

6. изучить физиологическую активность кумысного напитка, обогащенного йодом и инулином, на экспериментальных моделях йодного дефицита;

7. разработать научно-техническую документацию на йодобогащённый кумысный напиток с инулином;

8. оценить экономическую эффективность йодобогащённого кумысного напитка с инулином.

Научная новизна.

1. Определены параметры качественных характеристик кумыса и кумысных напитков для товароведной оценки методом хемилюминесцентного анализа, что позволило модифицировать существующую методику.

2. Исследованы закономерности комплексообразования в системе калия йодид-инулин с установлением активных центров в полифруктозане, взаимодействующих с анионами йода, что позволяет утверждать о стабилизации йодида калия в инулине продукта.

3. Установлена зависимость товароведных характеристик нового ассортимента кумысных напитков с лечебно-профилактическими свойствами, полученных по разработанной технологии с добавлением йодида калия и инулина, 200 мл которых обеспечивают восполнение 33 % от рекомендуемой суточной нормы потребления йода.

йодобогащённых кумысных напитков: сквашивание смеси с добавками до нарастания кислотности 68-70 °Т при поддержании температуры в диапазоне от 26 °С до 30 °С, на основании чего разработана технология кумысных напитков с йодидом калия и инулином.

5. Исследована динамика интенсивности процессов перекисного окисления липидов кумысного напитка и кумыса из кобыльего молока методом хемилюминесцентного анализа и определением концентраций малонового диальдегида, что позволило установить условия и сроки хранения новых напитков.

Теоретическая и практическая значимость.

Разработан способ экспресс-оценки качества кумыса методом хемилюминесцентного анализа, позволяющий оценивать его качественные характеристики.

Разработана нормативно-техническая документация на кумысный напиток, обогащенный йодидом калия и инулином (ТУ № 9222-003-48859312Проведена апробация промышленного выпуска кумысного напитка, обогащенного йодидом калия и инулином, на ЗАО «Мелеузовский молочноконсервный комбинат» и СПК «Трудовик».

Получен патент РФ № 2496347 «Биологически активная пищевая добавка для профилактики йодной недостаточности и способ её получения» от 27.10.2013.

Материалы диссертации внедрены в учебный процесс по специальности 080401 «Товароведение и экспертиза товаров» на кафедре «Технологии пищевых производств» в филиале «МГУТУ им. К.Г. Разумовского» в г.

Мелеузе при проведении лекций, лабораторных и практических занятий по курсам «Товароведение продовольственных товаров», «Товароведение и экспертиза товаров». Ряд положений, сформулированных в диссертации, внедрены в учебный процесс кафедр Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московская академия ветеринарной медицины и биотехнологии им. К.И.

Скрябина», а также используются при реализации НИОКР в Институте органической химии Уфимского научного центра Российской Академии Наук.

Методы и методология исследования. Использованная в работе методология базируется на стандартных методах физико-химического, хемилюминесцентного, микробиологического, биохимического, иммуноферментного и гистологического анализа.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Определение показателей перекисного окисления липидов кумыса и азодиизобутиронитрила, позволяет оценить качество молочных продуктов.

2. В водных растворах йодида калия и инулина стабилизация струмотропного микроэлемента йода обеспечивается за счёт образования водородных связей между функциональными группами полисахарида и анионов йода.

3. Полифруктозан инулин в комплексе с йодидом калия проявляет антиокислительную активность, ингибируя процессы образования АФК и перекисного окисления липидов в модельных тест-системах.

4. Метаболические эффекты кумысного напитка, обогащённого йодом и инулином, сопряжены с восстановлением морфофункционального состояния щитовидной железы у крыс в состоянии экспериментального йодного дефицита, а также нормализацией активности фермента антиоксидантной системы – каталазы.

Личный вклад соискателя.

Теоретические и экспериментальные исследования выполнялись лично автором диссертационной работы и заключались в выполнении экспериментальных исследований, обработке, обобщении полученных результатов, комплексной товароведной оценке и разработке технической документации на йодобогащённый кумысный напиток с инулином.

Степень достоверности и апробация результатов.

Результаты экспериментов подвергали вариационно-статистической обработке с использованием описательной статистики Microsoft Excel. По всем количественным данным рассчитывали параметрические критерии достоверности оценок, а также применяли закон t-распределения Стьюдента, а в таблице определяли критические точки (tst) для различных уровней значимости и чисел степеней свободы k (Лакин Г.Ф., 1990).

Основные положения работы доложены и обсуждены на Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы биологии, медицины и пищевой промышленности» (Мелеуз, 2011); Международной научнопрактической конференции «Инновационное развитие малых городов России:

научный, технологический и образовательный потенциал» (Мелеуз, 2012);

Международной научно-практической конференции «Наука и образование – ведущий фактор стратегии «Казахстан 2030» (Караганда, 2012); VI-й Международной межотраслевой научно-технической конференции «Пищевые добавки. Питание здорового и больного человека» (Донецк, 2013); NUFT Book of abstracts «The Second North and East European Congress in Food» (Kyiv, Ukraine, 2013); IX-й Всероссийской конференции «Химия и медицина» (Уфа, 2013); VIII-й Всероссийской научной конференции «Химия и технология растительных веществ» (Калининград, 2013); V-й Всероссийской научно-практической конференции «Устойчивое развитие территорий: теория и практика» (Сибай, 2013);

Международной научно-практической конференции «Инновационное развитие малых городов России: научный, технологический и образовательный потенциал (Мелеуз, 2013).

Публикации. Основные положения работы опубликованы в 15 научных статьях, из них 5 в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК («Российский ветеринарный журнал», № 3, 2013; «Вестник Башкирского государственного аграрного университета», № 3, 2013; «Хранение и переработка сельхозсырья», № 8, 2013; «Молочная промышленность», № 12, 2013; «Технологии 21 века в пищевой, перерабатывающей и легкой промышленности», № 7, 2013); 1 патент РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 136 страницах машинописного текста. Состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов собственных исследований, заключения и приложений. Работа иллюстрирована 41 рисунком, 35 таблицами. Список литературы включает 225 источников (178 отечественных и 47 зарубежных авторов).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационного исследования, сформулирована ее научная новизна и значимость.

Глава 1. Обзор литературы Осуществлен аналитический обзор данных литературы, касающихся проблем питания населения России. Обобщены современные тенденции в производстве функциональных продуктов питания. Проведен анализ литературных источников по инновационным технологиям молочных, кисломолочных продуктов питания и производства кумыса из разных сырьевых источников. Представлены данные о применении гидроколлоидов в молочной промышленности и их влиянии на вкусовые и потребительские свойства.

Проведен анализ существующих способов оценки качества и биологической ценности молочных продуктов. Реализован анализ литературных данных по спектру йодобогащённых продуктов питания, рекомендуемых для групповой и массовой профилактики йоддефицитных состояний. В результате сформулированы цель и задачи исследований.

Глава 2. Материалы и методы исследования Настоящая работа выполнена на кафедре «Технологии продуктов питания и экспертизы товаров» в ФГБОУ ВПО «МГУТУ им. К.Г. Разумовского», производственной лаборатории ЗАО «Мелеузовский молочноконсервный комбинат» и на базе научно-исследовательской лаборатории «Пищевые технологии» филиала «МГУТУ им. К.Г. Разумовского» в г. Мелеузе, аккредитованной в системе аккредитации аналитических лабораторий по ГОСТ Р ISO/МЭК 17025-2006 (международного стандарта ISO/МЭК 17025:2005).

Диссертационная работа выполнена в рамках государственного контракта № 8805 р/9450 от 01.03.2011 г на выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ с Федеральным государственным бюджетным учреждением «Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научнотехнической сфере» и Государственной научно-технической программы Академии Наук Республики Башкортостан «Инновационные технологии оздоровления населения Республики Башкортостан» (ГНТП РБ №19/1 от 2013 г).

В соответствии с целью и задачами работы объектами исследований служили: кобылье молоко, кумыс, кумысный напиток из коровьего молока, обогащенный йодом и инулином. Схема исследований представлена на рисунке 1.

Для оценки антиоксидантных свойств инулина и комплекса йод-инулин методом хемилюминесцентного анализа использовали модельные тест-системы, в которых имитировались образование активных форм кислорода и реакции перекисного окисления липидов. В качестве 1-й модельной системы использовали 20 мл фосфатного буфера с добавлением цитрата натрия и люминола (Фархутдинов Р.Р., 2003). В качестве 2-й модельной системы использовали суспензию липопротеидов желтка куриных яиц, содержащей липопротеиновые комплексы (Клебанов Г.И. и др., 1988).

Отбор проб и подготовку их к анализу проводили по ГОСТ 26809-86, массовую долю жира, белка, кислотность, спирта, сухих обезжиренных веществ – ГОСТ 5867-90, ГОСТ Р 23327-98, ГОСТ Р 54669, ГОСТ 3629, ГОСТ Р 54668.

Микробиологические показатели: КОЕ – ГОСТ 10444.15-94; бактерии группы кишечных палочек – ГОСТ Р 52816-2007; патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы – ГОСТ Р 52833; Staphylococcus aureus – ГОСТ 30347-97;

количество плесени и дрожжей – ГОСТ Р 53430. Оценку органолептических показателей проводили по ГОСТ 28283-89.

Определяли содержание мышьяка, ртути, микотоксинов, антибиотиков и пестицидов – ГОСТ 26930-86; ГОСТ 26927-86; ГОСТ 30711; ГОСТ Р 53912; ГОСТ 23452-79.

Анализ актуальности Определение критерий оценки и разработка метода экспресс-оценки биологической Разработка технологии кумысного напитка на основе коровьего молока, Оценка биологического действия кумысного напитка по результатам Разработка нормативно-технической документации на кумысный напиток Оценка экономической эффективности технологии кумысного напитка Механизмы комплексообразования анионов йода с функциональными группами инулина оценивались методами ЯМР-, ИК-, УФ-спектроскопии и изомолярных серий. Концентрацию малонового диальдегида в кумысе и кумысных напитках определяли по методу Стальной И.Д. (1977).

Гипотиреоз моделировали на половозрелых крысах-самцах с МТ 180-220 г путем внутрижелудочного введения через специальный зонд фармакопейного тиреостатика мерказолила. Препарат вводили в течение 3-х недель ежедневно из расчета 2,5 мг/100 г МТ. Животных разделили на 4 группы по 12 в каждой: 1-я группа – контрольная, у крыс 2-й, 3-й и 4-й групп вызывали мерказолиловый гипотиреоз. Животных 2-й группы декапитировали под эфирным наркозом на следующий день после последнего введения мерказолила (22-е сутки опыта), а крыс 3-й и 4-й групп – на 30-е сутки. При этом крысы 3-й группы после окончания введения тиреостатика находились на общевиварном питании, а в суточный рацион 4-й группы добавляли йодобогащённый кумысный напиток с инулином, обеспечивающий суточную потребность крыс в йоде – в среднем от 2,0 до 3, мкг/100 г МТ. В сыворотке крови крыс определяли уровень гормонов щитовидной железы – сТ4, оТ3 и ТТГ методом ИФА с использованием стандартных наборов тест-систем «Свободный Т4-ИФА-Бест», «Т3-ИФА-Бест-стрип» и «ТТГ-ИФАБест-стрип». Образцы щитовидной железы размером 0,5х0,5 см фиксировали в %-м растворе формалина. Срезы толщиной 7 мкм окрашивали гематоксилином и эозином по общепринятой методике (Елисеев В.Г. и др., 1983). Определение уровня каталазы в печени проводили по методу Королюк М.А. и др. (1988).

Глава 3. Результаты собственных исследований 3.1 Способ экспресс-оценки качества кумыса методом хемилюминесцентного анализа При разработке способа экспресс-оценки качества кумыса нами был выбран метод, основанный на изучении интенсивности процессов сверхслабого свечения объектов исследования. За основу взят способ, описанный в патенте № 2402764 от 27.10.2010 г. С целью подбора инициатора реакций свободнорадикального перекисного окисления липидов в кумысе и кумысных напитках нами была изучена активность следующих инициаторов свободнорадикальных реакций – FeSO4·7H2O, CuBr и азодиизобутиронитрила (АИБН) – рисунок 2.

Рисунок 2 – Влияние инициаторов на светимость кумыса: I – 1·10-1 М раствор АИБН;

II – 5·10-2 М раствор сернокислого железа; III – 1·10-2 М раствор бромида азодиизобутиронитрила в различных концентрациях: I-я серия – АИБН 1·10- М, II-я серия – АИБН 1·10-2 М, III-я серия – АИБН 1·10-3 М, IV-я серия – АИБН 1·10-4 М. Как видно из данных, представленных в таблице 1, максимальные значения параметров хемилюминесценции характерны для среды инкубации, содержащей 1·10-1 М раствор АИБН (I-я серия). Во II-й, III-й и IV-й сериях показатели ХЛ статистически достоверно отличались от значений I-й серии, где светосумма свечения составила 8,26 ± 2,05 у.е., амплитуда вспышки – 5, ± 1,49 у.е., а максимальная светимость – 4,99 ± 0,87 у.е.

Таблица 1 – Показатели хемилюминесценции азодиизобутиронитрила в различных III-я серия 0,22 ± 0,03*** 0,01 ± 0,001*** 0,17 ± 0,016** 0,24 ± 0,029*** IV-я серия 0,03 ±0,004*** 0,01 ± 0,001 0,16 ± 0,012** 0,15 ± 0,011*** Примечание: ** - различие с контролем статистически значимо (р 0,01) *** - различие с контролем статистически значимо (р 0,001) При установлении зависимостей между параметрами ХЛ и температурными значениями объекта исследований соблюдали следующие условия: показатель кислотности кумысного напитка – 90 °Т, объём объекта исследования – 10 мл, в качестве инициатора реакций СРО использовали 1·10- М раствор азодиизобутиронитрила. Исследования включали 2 серии опытов: I-я серия – термостат включен, число измерений 20; II-я серия – термостат отключен, число повторностей 20. В каждой серии опытов оценивали параметры ХЛ при диапазоне значений температуры кумысного напитка от °С до 30 °С с шагом 5 °С. О влиянии температурного режима на квантовый выход хемилюминесценции судили по показателю светосуммы свечения, являющейся интегральным показателем интенсивности и скорости процессов генерации активных форм кислорода (рис. 3).

Рисунок 3 – Изменение показателей светосуммы ХЛ при разных значениях Как видно из рисунка, максимальный квантовый выход ХЛ наблюдали при температуре 20 °С, о чем свидетельствуют наибольшие значения светосуммы свечения – 1,27 ± 0,09 у.е. и 1,41 ± 0,11 у.е. соответственно при отключенном и включенном термостате. При выборе стандартных условий для реализации исследований методом хемилюминесцентного анализа была изучена интенсивность процессов сверхслабого свечения продукта при разных значениях кислотности, а именно в диапазоне от 60 оТ до 140 оТ с шагом в Т. При этом разница в трех измерениях (80 оТ, 100 оТ и 120 оТ) не превышала 10 % и не влияла существенным образом на анализируемые параметры ХЛ, что позволило принять данный диапазон значений (от 80 оТ до 120 оТ) в качестве стандартных условий.

Таким образом, на основании вышеизложенного предложено при измерении интенсивности процессов ПОЛ для оценки качественных характеристик кумыса в качестве инициатора использовать азодиизобутиронитрил-индуцированную хемилюминесценцию, реализуемую путём добавления к 10 мл кумыса 1 мл 1·10-1 М раствора азодиизобутиронитрила. Измерение светосуммы свечения продукта проводят на хемилюминомере «ХЛ-003» в течение 5 минут при температуре 20 °С, значениях кислотности кумыса от 80 до 120 °Т при отключенном термостате.

На данный способ оформлена заявка на изобретение за № 2013127731 от 18.06.2013 г «Способ экспресс-оценки качества и биологической ценности кумыса».

3.2 Физико-химическое исследование взаимодействия неорганических форм йода с инулином Изучение механизмов взаимодействия анионов йода с функциональными группами инулина проводили методами ЯМР-, ИК-, УФ-спектроскопии.

Уширение сигналов как в углеродных, так и в протонных спектрах может быть вызвано слабыми нековалентными взаимодействиями между йодом (в молекулярной или ионной формах) и молекулой органического соединения.

Для исследования взаимодействий такого рода была изучена система инулинKI. В ИК-спектре инулина в области 3400-3200 см-1 наблюдается широкая полоса поглощения с максимумом при 3346 см-1, по положению которой её можно отнести к валентным колебаниям гидрокси-групп, связанным меж- и внутримолекулярными водородными связями. В спектре соединения инулина с KI эта полоса несколько смещается в длинноволновую область до положения максимума 3370 см-1, что может свидетельствовать об изменении характера водородных связей при образовании комплекса. Образование в системе нового соединения подтверждают изменения положения плоскостных деформационных колебаний гидрокси-групп ОН (область 12741185 см-1), групп С5’-О-С1’-О-С2 (11311136 см-1), валентных колебаний связей С-О эфирных групп и С-О(Н) вторичных (10601070 см-1) и первичных (10381033 см-1) гидрокси-групп, а также деформационных внеплоскостных колебаний ОН, связанных водородными связями (980989, 934936, 869874, 825818 см-1).

Стехиометрию процесса комплексообразования инулина с йодидом калия изучали спектрофотометрическим методом изомолярных серий.

Регистрировались УФ-спектры поглощения серии растворов смесей инулина и калия йодида, мольные соотношения в которых изменялись от 0:10 до 10:0. Как следует из экспериментальных данных (рис. 4), в рассматриваемом случае наблюдается отклонение от аддитивности, что свидетельствует о наличии взаимодействия в системе.

Рисунок 4 – Зависимость изменения оптической плотности растворов изомолярной серии D от соотношения компонентов в системе инулин (1) – KI (2) при 231 нм; исходные концентрации: с (1) = с (2) = 1·10-3 моль/л Поскольку максимальное отклонение отмечено при соотношении реагентов 1:1, можно предполагать образование в системе соединения такого состава.

Чтобы определить место локализации новых связей, за счет которых происходит взаимодействие между молекулами инулина и йодида калия, были сняты спектры ЯМР инулина и его соединения с йодидом калия в d6-DMSO и в D2O. Как видно из представленных в таблице 2 данных, взаимодействие с KI происходит в основном при участии первичной и вторичной гидрокси-групп у С4 и С6 фруктозного фрагмента.

Таблица 2 – Отнесение сигналов в спектрах ЯМР 13C инулина и йод-инулина, DMSO- d6, Инулин инулин Отмечен также существенный сдвиг сигнала С1, связанного с атомом кислорода в эфирной цепочке. Определенный вклад в образование соединения вносит, вероятно, и взаимодействие через первичную гидрокси-группу шестичленного цикла (химические сдвиги у атомов С4’, С5’ и С6’).

Спектрофотометрическое изучение в УФ-области взаимодействия между инулином и йодистым калием методом изомолярных серий показало образование в системе нового соединения. Эти данные были подтверждены исследованием изменений в ИК-спектре инулина. При взаимодействии инулина с KI наблюдается смещение полос поглощения как валентных, так деформационных колебаний гидрокси-групп, а также валентных колебаний связей С-О-С, С-С и С-О(Н).

3.3 Изучение антиоксидантных свойств инулина в модельных В ходе проведенных исследований были изучены антиоксидантные свойства инулина. Антиокислительная активность полисахарида оценивалась параллельно в 2-х тест-системах. В I-й модельной системе значение светосуммы ХЛ водного раствора инулина, где его содержание соответствует регламентированной дозе, составило 3,08 ± 0,10 у.е. (р 0,001) против 5,03 ± 0,25 у.е. в контроле. При введении в среду инкубации 1,0 мл раствора, где концентрация инулина в 10 раз больше физиологической, светосумма свечения составила 3,00 ± 0,08 у.е. (р 0,001), что на 40,4 % ниже контрольных значений.

Во второй модельной тест-системе все исследованные дозировки проявляли антиокислительные свойства, при этом доза в 10 раз меньше физиологической снижает светосумму ХЛ желточных липопротеидов на 8,6 %:

с 24,44 ± 0,57 у.е. в контроле до 22,33 ± 0,47 у.е. в опыте (р 0,05); полисахарид инулин в регламентированной дозе снижает интенсивность ХЛ на 12,4 % – до 21,42 ± 0,40 у.е. (р 0,001); концентрация, в 10 раз превышающая суточную дозу, снижает светосумму ХЛ в наибольшей степени – на 23,7 % по сравнению с контролем – до 18,64 ± 0,54 у.е. (р 0,001).

Таким образом, результаты исследований показали, что инулин проявляет свои биоантиоксидантные свойства в модельных тест-системах, ингибируя как процессы образования активных форм кислорода, так и реакции цепного перекисного свободнорадикального окисления липопротеидов.

3.4 Комплексная товароведная оценка кумысного напитка с йодом и Для проведения товароведной оценки нами были произведены опытные партии кумысного напитка в условиях «Мелеузовского МКК»: кумысный напиток с йодидом калия и инулином жирностью 0,5 % – рецептура № 3, кумысный напиток с йодидом калия и инулином жирностью 1,5 % – рецептура № 4. В качестве контроля использовали кумысные напитки жирностью 0,5 % – рецептура № 1 и 1,5 % – рецептура № 2, приготовленные по тем же рецептурам, но без добавления йодида калия и инулина (базовые рецептуры ОСТ 4967-84).

Состав и наименование сырья, подобранного для исследуемых рецептур, указаны в таблице 3.

Таблица 3 – Смесь ингредиентов для приготовления кумысных напитков Наименование сырья 1. Молоко (м.д.ж. 3,2 %, сухих веществ 11,4 %) 2. Молоко обезжиренное (м.д.ж.

3. Сливки (м.д.ж. 35 %, сухих веществ 40,2 %) Итого выход готового продукта Инулин оказывал значительное влияние на показатели титруемой кислотности кумысных напитков (рис. 5).

Кислотность, °Т Рисунок 5 – Показатели титруемой кислотности в кумысных напитках Так, кислотность в кумысных напитках с инулином (рецептуры 3 и 4) на 10-е сутки хранения повысилась на 45 % и 44 % относительно 1-х суток хранения, а в рецептурах 1 и 2 соответственно на 57 % и 55 %. Следовательно, инулин оказывал ингибирующее действие на процессы образования свободных жирных кислот и других кислых соединений в продукте функционального назначения.

Результаты исследований по определению жира, белка, СОМО на 10-е сутки хранения показали, что уровень их содержания в процессе хранения значительно не изменялся, оставаясь в пределах аналогичных значений, определенных на 5-е сутки хранения.

Результаты органолептического анализа кумысных напитков, изготовленных по рецептурам № 3 и № 4, приведены на рисунках 6 и 7. На 10-е сутки хранения у анализируемых рецептур были следующие показатели: запах специфический кисломолочный, освежающий; вкус слегка острый, щиплющий, без посторонних привкусов; консистенция – однородная, газированная, слегка пенящаяся жидкость с нарушенным сгустком, а у кумысных напитков без инулина (рецептуры № 1 и № 2) – кислый вкус и запах, нарушенная консистенция.

Рисунок 6 – Оценка органолептических Рисунок 7 – Оценка органолептических Из результатов, полученных при определении уровня токсичных элементов, афлатоксина М1, пестицидов, антибиотиков и микробиологических показателей, установлено, что кумысный напиток, обогащенный йодом и инулином, является безопасным для употребления и отвечает требованиям СанПиН 2.3.2.1078 – 2001.

3.5 Оценка интенсивности реакций ПОЛ в кумысных напитках методом хемилюминесцентного анализа Следующим этапом оценивали качественные характеристики кумысных напитков и аналога – кумыса из кобыльего молока. В качестве дополнительного метода исследования был использован способ оценки интенсивности процессов ПОЛ с применением АИБН-индуцированной хемилюминесценции. В ходе реализации данного раздела исследований проанализированы 5 видов кумысного напитка: I-я серия – кумыс из кобыльего молока жирностью 1 %, II-я серия – йодобогащённый кумысный напиток жирностью 1,5 % с инулином, III-я серия – йодобогащённый кумысный напиток жирностью 1,5 % без инулина, IVя серия – йодобогащённый кумысный напиток жирностью 0,5 % с инулином, Vя серия – йодобогащённый кумысный напиток жирностью 0,5 % без инулина.

Известно, что на скорость СРО влияет содержание липидов в объектах исследования. Поэтому в ходе реализаций данного этапа было исследовано влияние инулина на интенсивность ПОЛ в йодобогащённых кумысных напитках разной жирности – 0,5 % и 1,5 %. Результаты изучения интенсивности процессов сверхслабого свечения в анализируемых продуктах на 1-е сутки хранения представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Показатели хемилюминесценции кумысных напитков при температуре III-я серия 81 2,16 ± 0,06** 0,54 ± 0,015*** 1,78 ± 0,011** 0,92 ± 0,015*** Примечание: * - различие с I-й серией статистически значимо (р 0,05) ** - различие со II-й серией статистически значимо (р 0,01) *** - различие со II-й серией статистически значимо (р 0,001) Как видно из данных, представленных в таблице 4, дополнительное введение полифруктозана в кумысный напиток ингибирует реакции свободнорадикального окисления липидов. Так, в III-й серии светосумма ХЛ составила 2,16 ± 0,06 у.е. (р 0,01), спонтанная светимость – 0,54 ± 0,015 (р 0,001), амплитуда вспышки – 1,78 ± 0,011 у.е. (р 0,01), а максимальная светимость – 0,92 ± 0,015 (р 0,001) против 1,88 ± 0,08 у.е., 0,24 ± 0,010 у.е., 3,53 ± 0,04 и 0,84 ± 0,12 у.е. соответственно во II-й серии.

Интерпретация результатов хемилюминесцентного анализа на 10-е сутки хранения выявила увеличение всех анализируемых характеристик хемилюминесценции относительно значений, полученных на 5-е сутки. Так, если светосумма ХЛ в IV-й серии на 5-е сутки хранения составила 3,79 ± 0, у.е., то на 10-е сутки – 6,00 ± 0,49 у.е. (рис. 8).

Рисунок 8 – Запись хемилюминесценции на 10-е сутки: I-я серия, II-я серия, III-я Таким образом, инулин, содержание которого составляло 2 г/л, обеспечивал ингибирование процессов ПОЛ в анализируемых продуктах функционального назначения.

3.6 Технология производства кумысного напитка, обогащенного Согласно ТУ 9222-003-48859312-13 кумысные напитки, обогащенные йодидом калия и инулином, вырабатывают резервуарным способом.

Основными технологическими стадиями производства являются: приемка, пастеризация, приготовление кумысной смеси, гомогенизация, обогащение кумысной смеси йодидом калия и инулином, заквашивание, сквашивание, розлив, упаковка, охлаждение, созревание.

На рисунке 9 изображена машинно-аппаратурная схема производства йодобогащённого кумысного напитка с инулином.

Рисунок 9 – Машинно-аппаратурная схема производства йодобогащённого кумысного напитка с инулином: 1 – сепаратор-нормализатор; 2 – насос центробежный;

3, 4 – пастеризатор, 5 – емкость для сыворотки; 6 – емкость для закваски;

7, 9 – смеситель; 8 – гомогенизатор; 10 – автомат для розлива;

11 – укупорочный автомат; 12 – холодильная камера Молоко сепарируют, после чего направляют на переработку. Сыворотку подсырную сухую восстанавливают в питьевой воде, подогретой до 50-55 оС, до массовой доли сухих веществ не менее 9,5 %. Далее её пастеризуют при температуре 70-74 °С с выдержкой 15-20 с. Остальное молочное сырье пастеризуют при температуре 83-87 °С с выдержкой 15-20 с, составляют кумысную смесь и смешивают. Гомогенизация смеси происходит при температуре 61-65 °С и давлении 10-12 МПа. Далее смесь охлаждают до 31- °С, после чего вносят KI и инулин.

Для заквашивания смеси применяют производственную закваску, состоящей из ацидофильных и болгарских палочек, молочных дрожжей в соотношении 2:2:1, вносимой в количестве 0,9 л на 3,0 л смеси (от 20 % до 30 % к массе заквашиваемой смеси). Сквашивание происходит до нарастания кислотности 68-70 оТ при поддержании температуры в диапазоне значений от 26 оС до 30 оС, после чего продукт разливается в потребительскую тару, герметично укупоривается и ставится на созревание при температуре 28 ± 2 оС на 2-2,5 часа. Созревший продукт в потребительской таре охлаждается до температуры 2-4 оС. С момента достижения этой температуры срок годности продукта составляет 10 суток.

3.7 Неклиническая оценка физиологической активности кумысного напитка, обогащенного йодидом калия и инулином Неклиническая оценка физиологической активности и безопасности йодобогащенных функциональных продуктов, как известно, проводится на так называемых моделях экспериментального йодного дефицита, который воспроизводится на лабораторных животных.

Целью настоящего подраздела исследований явилось изучение гистоструктуры щитовидной железы, уровней гормонов гипофизарнотиреоидной системы и активности антиоксидантного фермента каталазы в печени у лабораторных крыс при оценке биодоступности кумысного напитка, обогащённого йодидом калия и инулином.

Щитовидная железа у клинически здоровых крыс (1-я группа) состоит из фолликулов округлой, овальной, а иногда угловатой формы. В полости фолликулов располагается коллоид, окрашивающийся оксифильно.

У 2-й группы животных, введенных в состояние гипотиреоза, щитовидная железа характеризуется выраженными гистологическими изменениями: в центральной части железы определяется уменьшенное количество интрафолликулярного коллоида. Результаты исследований содержания тиреоидных гормонов и ТТГ методом ИФА свидетельствовали о гипофункциональном состоянии тиреоидной системы у крыс 2-й группы:

концентрация сТ4 составляла 3,92 ± 0,21 пмоль/л (р 0,001) против 9,57 ± 0, пмоль/л в контроле, а концентрация оТ3 – 2,31 ± 0,16 нмоль/л и 2,02 ± 0, нмоль/л соответственно. При этом уровень ТТГ при гипотиреозе составил 0, ± 0,004 мкМЕ/мл (р 0,05), а в контроле – 0,019 ± 0,002 мкМЕ/мл.

Гистоструктура щитовидной железы у 3-й группы крыс: фолликулы характеризуются содержанием незначительного количества коллоида, а в других коллоид не определяется.

У крыс 4-й группы, получавших йодобогащённый кумысный напиток с инулином, идентифицируются фолликулы с оксифильно окрашивающимся коллоидом. Тироциты кубической или плоской формы, соответственно, с округлым или овальным ядром. Концентрация сТ4 у животных 4-й группы составила 21,91 ± 0,53 пмоль/л (р 0,001), оТ3 – 2,41 ± 0,09 нмоль/л (р 0,05), ТТГ – 0,005 ± 0,001 мкМЕ/мл (р 0,001), а в 3-й – 11,86 ± 0,79 пмоль/л (р 0,05), 2,34 ± 0,10 нмоль/л (р 0,05) и 0,009 ± 0,002 мкМЕ/мл (р 0,01) соответственно. Содержание гипотиреоидных животных на йодобогащенном рационе сопровождалось нормализацией активности каталазы в ткани печени: в 4-й группе активность каталазы составляла 3,34 ± 0,26 мкмоль/мг белка, что выше на 11 % относительно контроля (р 0,001).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

исследований йодобогащённый кумысный напиток с инулином отвечает требованиям нормативно-технической документации.

2. Предложен новый объективный товароведный показатель анализа качества кумыса и кумысных напитков, основанный на изучении интенсивности процессов сверхслабого свечения продукта. Разработан модифицированный метод хемилюминесцентного анализа с использованием 1·10-1 М раствора азодиизобутиронитрила в качестве инициатора процессов свободнорадикального перекисного окисления липидов. Научно обоснован способ экспресс-оценки качественных характеристик кумыса методом хемилюминесцентного анализа: определяют светосумму и максимальную светимость хемилюминесценции кумыса; при их значениях в пределах от 0,93 ± 0,07 у.е. до 2,17 ± 0,26 у.е. и от 0,57 ± 0,05 у.е. до 1,92 ± 0,41 у.е. соответственно продукт оценивают как сохранивший качество и биологическую ценность.

3. Спектрофотометрическое изучение в УФ-области взаимодействия между инулином и йодистым калием методом изомолярных серий показало образование в системе нового соединения. Эти данные были подтверждены исследованием изменений в ИК-спектре инулина. При взаимодействии инулина с KI наблюдается смещение полос поглощения как валентных, так деформационных колебаний гидрокси-групп, а также валентных колебаний связей С-О-С, С-С и С-О(Н). Методом спектроскопии ЯМР с привлечением двумерных спектров гомо- (1H-1H COSY) и гетероядерной (1H-13C HSQC, преимущественной локализации связей при образовании в системе инулин-KI нового соединения – это первичная и вторичная гидрокси-группы у атомов С4 и С6 фруктозного фрагмента.

4. Обоснован выбор инулина для придания кумысным напиткам антиоксидантных свойств. Установлено, что инулин в физиологической концентрации ингибирует процессы образования АФК в модельной тестсистеме, снижая светосумму свечения на 38,8 %, амплитуду вспышки на 80, %, а максимальную светимость на 34,1 % относительно контроля, в качестве которого использована тест-система без инулина.

разработанной технологии напитков кумысных, обогащённых инулином и йодом, в условиях ЗАО «Мелеузовский молочноконсервный комбинат» и СПК «Трудовик».

6. На моделях экспериментального йодного дефицита у крыс показано, что напиток кумысный, обогащённый йодом и инулином, характеризуется физиологической активностью.

7. Разработана и утверждена нормативно-техническая документация на напиток кумысный, обогащённый йодом и инулином, в ООО «Башкирском центре сертификации и экспертизы».

8. Произведен расчёт экономической эффективности: определены затраты на производство 1 бутылки йодобогащённого кумысного напитка с инулином объёмом 0,5 л, которые в зависимости от рецептуры варьируют от 17,5 до 18 рублей.

Статьи, опубликованные в рецензируемых журналах, 1. Максютов, Р.Р. Изучение тиреоидного статуса у крыс при коррекции нарушений, индуцированных экспериментальным гипотиреозом [Текст] / Р.Р. Максютов, В.Н. Байматов, Л.Ф. Пономарёва, В.Н. Козлов // Российский ветеринарный журнал. – 2013. – № 3. – С. 34-36.

2. Максютов, Р.Р. Изучение анти- и прооксидантных свойств «Йодбиополимеров» [Текст] / Р.Р. Максютов, А.Н. Мамцев, Е.А. Соловьёва, В.Н. Козлов // Вестник БГАУ. – 2013. – № 3. – С. 48-51.

3. Мамцев, А.Н. Оценка нанодисперсности и спектральных характеристик йодбиоорганических соединений [Текст] / А.Н. Мамцев, В.Н.

Козлов, Е.Е. Пономарёв, Р.Р. Максютов, С.П. Иванов, А.Н. Лобов, Н.Н. Егорова // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2013. – № 8. – С. 39-41.

4. Даниленко, А.Л. Изучение антиокислительной активности инулина в модельных тест-системах [Текст] / А.Л. Даниленко, А.Н. Мамцев, Р.Р.

Максютов и др. // Технологии 21 века в пищевой, перерабатывающей и легкой промышленности. – 2013. – № 7. – С. 142-149.

5. Максютов, Р.Р. Оценка качественных характеристик кумыса методом хемилюминесцентного анализа [Текст] / Р.Р. Максютов, А.Н. Мамцев, Е.Е. Пономарев и др. // Молочная промышленность. – 2013. – № 12. – С. 60-61.

1. Пат. 2496347 Российская Федерация МПК А 23 L 1/30. Биологически активная добавка к пище для профилактики йодной недостаточности [Текст] / А.Н. Мамцев, Ф.Х. Камилов, Е.Е. Пономарев, Е.П. Мехоношин, М.В.

Сокольников, С.П. Иванов, Л.Ф. Пономарёва, В.Н. Козлов, Р.Р. Максютов;

заявитель и патентообладатель ООО «Технопарк МГУТУ». – № 2011147656/13;

заявл. 23.11.2011; опубл. 27.10.2013, Бюл. № 30. – 4 с.

1. Максютов, Р.Р. Кумыс – эликсир здоровья [Текст] / Р.Р. Максютов // Актуальные вопросы биологии, медицины и пищевой промышленности:

материалы Межд. науч.-практ. конф. – Уфа: Гилем, 2011. – С. 59-61.

2. Максютов, Р.Р. Реализация концепции полноценного питания при природно-очаговом гипомикроэлементозе [Текст] / Р.Р. Максютов // Актуальные вопросы биологии, медицины и пищевой промышленности:

материалы Межд. науч.-практ. конф. – Уфа: Гилем, 2011. – С.72-76.

3. Максютов, Р.Р. Пищевая ценность кобыльего молока [Текст] / Р.Р.

Максютов, Н.А. Султанова // Инновационное развитие малых городов России:

научный, технологический и образовательный потенциал: материалы Межд.

науч.-практ. конф. – Уфа: Гилем, 2012. – С. 209-211.

4. Максютов, Р.Р. Технологии производства кумыса [Текст] / Р.Р.

Максютов, А.Н. Мамцев // Инновационное развитие малых городов России:

научный, технологический и образовательный потенциал: материалы Межд.

науч.-практ. конф. – Уфа: Гилем, 2012. – С 145-147.

5. Максютов, Р.Р. Актуальные вопросы групповой и массовой профилактики йоддефицитных заболеваний [Текст] / Р.Р. Максютов // Инновационное развитие малых городов России: научный, технологический и образовательный потенциал: материалы Межд. науч.-практ. конф – Уфа: Гилем, 2012. – С. 206-209.

6. Максютов, Р.Р. Сравнительная оценка содержания йода и микроэлементов в различных видах молока и молочных продуктов [Текст] / Р.Р.

Максютов, В.Н. Козлов // Науковi працi: Одеськоi национальнi академii харчових технологiй. – Одесса, 2012. – № 42, Т. 2. – С. 269-271.

7. Максютов, Р.Р. Оценка показателей биологической ценности и безопасности кумыса [Текст] / Р.Р. Максютов, А.Н. Мамцев, Л.Ф. Пономарёва, Н.А. Султанова, А.А. Абишева // Наука и образование – ведущий фактор стратегии «Казахстан 2030»: тр. Межд. науч. конф. – Караганда: Изд-во КарГТУ, 2012. –Ч. IV. – С. 97-99.

8. Максютов, Р.Р. Технологии инкапсулирования йодорганических соединений в наноразмерные биоматрицы [Текст] / А.Н. Мамцев, И.Г. Конкина, Е.Е. Пономарёв, В.Н. Козлов, Р.Р. Максютов // The Second North and East European Congress in Food. – Kyiv: NUFT, 2013. – С.301.

9. Максютов, Р.Р. Влияние БАД «Йод-инулин» на процессы свободнорадикального окисления в желточных липопротеидах in vitro [Текст] / Р.Р. Максютов // Пищевые добавки. Питание здорового и больного человека:

материалы VI Межд. науч.-тех. конф. ДонНУЕТ. – Донецк, 2013. – С. 191-192.

глицирризиновой кислоты с молекулами «гостя» различной природы [Текст] / И.Г. Конкина, В.Н. Козлов, Ю.И. Муринов, Р.Р. Максютов // Химия и технология растительных веществ: тез. докл. VIII Всерос. науч. конф. – Калининград, 2013. – С. 110.

Автор выражает глубокую признательность за консультации и помощь при выполнении работы к.х.н., доценту И.Г. Конкиной, к.х.н. С.П. Иванову, к.т.н. Е.Е. Пономарёву.

Перечень сокращений и условных обозначений АИБН – азодиизобутиронитрил АФК – активные формы кислорода ИК – инфракрасный спектр ИФА – иммуноферментный анализ МГУТУ – Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского МС – модельная система МТ – масса тела ММКК – Мелеузовский молочноконсервный комбинат НИОКР – научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы ПОЛ – перекисное окисление липидов СОМО – сухой обезжиренный молочный остаток СРО – свободнорадикальное окисление ТТГ – тиреотропный гормон ТХУ – трихлоруксусная кислота оТ3 – общий трийодтиронин сТ4 – свободный тетрайодтиронин у.е. – условные единицы УФ – ультрафиолетовый спектр ХЛ – хемилюминесценция ЩЖ – щитовидная железа ЯМР – ядерно-магнитный резонанс