V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Молокосодержащие напитки с экстрактами сибирских трав

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Сычевская  Т.А. 1

---

1МБОУ Новоселовская СОШ №5

Шкаренко  Н.В. 1Первышина  Г.Г. 2

---

1МБОУ Новоселовская СОШ №5

2МБОУ Новоселовская СОШ№5

Работа в формате PDF

194.1 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность темы.

Молоко и молочные продукты в нашей стране относятся к продуктам первой необходимости. Однако, в последние годы наблюдаются негативные тенденции в снижении объемов его производства и потребления населением России. Так, СССР занимал первое место в мире по объемам производства молока, однако спустя 20 лет после его распада Россия оказалась на втором месте, пропустив вперед США. Конечно, это можно было бы объяснить существенным снижением территории страны, но уже в 1999 г. Россия сместилась на третье место, а начиная с 2006 г. наша страна находится на четвертом месте в мире, причем, по оценке ученых[1], уже по итогам последних лет страна может оказаться на более низком месте. По данным Управления Федеральной службы государственной статистики по Красноярскому краю, Республике Хакасия и Республики Тыва, молока и молочных продуктов за январь-сентябрь 2017 года в нашем крае произведено 181126,6 тонн, что составляет 102,1 % по отношению к аналогичному периоду 2016 года. Продажа молока (кроме сырого) по состоянию на сентябрь 2017 год составила 3788,1 тонн, что составляет 83,5 % по отношению к аналогичному периоду 2016 года[2]. Учитывая, что производство и потребление молочных продуктов в крае растет, следует обратить внимание на возможность обогащения молока экстрактами сибирских трав, обладающих уникальным комплексом биологически активных веществ[4]. Кроме того, не меньшую актуальность приобретает поиск источников сырья, обладающих биологической активностью и снижающих риск заболеваний, связанных с недостатком витаминов, понижением иммунитета и нивелированием негативного воздействия окружающей среды.

Постановка и формулировка проблемы.

Производство и потребление молока в нашем крае увеличилось, но на современном этапе востребованными становятся функциональные молочные продукты, которые обладая высокими органолептическими показателями, оказывают и профилактический эффект. В организме человека они выполняют важные функции: активизируют работу желудочно-кишечного тракта, подавляют развитие вредной микрофлоры в кишечнике, повышают иммунитет[3].

Разработанность исследуемой проблемы.

В последние годы исследователи и специалисты большинства отраслей пищевой промышленности уделяют повышенное внимание проблемам питания. С одной стороны, это связано с осознанием тех негативных последствий для здоровья, к которому приводят нарушения его структуры и пищевого статуса, широко распространенные среди всех категорий населения России. С другой стороны, связано с успехами биохимии, клеточной биологии, геномики и других фундаментальных наук в установлении наличия взаимосвязи между отдельными биологически активными компонентами пищи и функциональной активностью органов и систем организма человека[7].

Жидков пришел к выводу, что «полноценное и регулярное снабжение организма всеми необходимыми витаминами, минеральными веществами и микроэлементами играет важнейшую роль для поддержания здоровья и активности человека» (Таблица 1). Витамины должны поступать регулярно, в полном наборе и количествах, соответствующих физиологической потребности организма. Главными поставщиками витаминов и минеральных веществ, являются молоко и молочные продукты. В молоке находится не только источник необходимых для жизнедеятельности организма питательных веществ, но и источник минорных факторов, несущих, прежде всего защитные и регуляторные функции. В состав молока входят сложные белки, которые состоят главным образом из казеина, альбуминов, глобулинов, содержащие все незаменимые аминокислоты. Особенно важны среди них "ростовые" аминокислоты – лизин и метионин. С медицинской точки зрения эти белки полноценные, т. к. содержат почти все витамины и ферменты в том или ином количестве. Ценность молока как продукта питания, увеличивает наличие ферментов и гормонов. Основными минеральными веществами молока являются кальций, магний, натрий, фосфор, хлор и сера, а также соли – фосфаты, цитраты и хлориды[8].

Витаминный состав молока и значение для организма[10, 11] Таблица 1

Одним из перспективных направлений развития молочной промышленности является создание продуктов профилактического назначения. Прогнозируя развитие молочной отрасли, академик H.H. Липатов утверждал, что «к середине XXI века продукты питания будут исполнять роль самых эффективных лекарственных препаратов, предупреждающих появление тех или иных недугов человека». Современные положения физиологии и биохимии питания вызывают необходимость создания продуктов функционального назначения, предусматривающих нивелирование негативных экологических условий и удовлетворяющих требованиям профилактического питания различных возрастных групп населения. При производстве молочных продуктов функциональной направленности широкие перспективы имеет использование дикорастущего сырья. Дикорастущие растения представляют большую ценность, прежде всего благодаря специфичным сочетаниям биологически и фармакологически активных компонентов (микронутриентов) (Таблица 2). Такие вещества трудно создать искусственно, они хорошо усваиваются человеческим организмом, обладают лечебным и/или профилактическим действием. В то же время в экологическом отношении дикорастущие растения являются более благоприятными источниками растительного сырья, чем традиционно используемые растения, культивируемые с применением удобрений и пестицидов. Сибирь располагает многовековым опытом традиционного применения дикорастущих лекарственных растений[6].

Таблица 2

Химический состав некоторых видов дикорастущего сырья Красноярского края[11]

Комбинированные продукты на основе компонентов молочного происхождения в сочетании с растительными компонентами имеют повышенную биологическую ценность. Создание новых комбинированных продуктов обеспечивает население полноценным белковым питанием. Использование растительного сырья местного региона, наиболее доступного и дешевого, позволяет разрабатывать энерго- и ресурсосберегающие технологии производства новых видов продуктов, богатых природными защитными ингредиентами. Следовательно, создание поликомпонентных специализированных продуктов за счёт комбинирования молочного сырья с компонентами растительного происхождения улучшает структуру питания детей и людей пожилого и преклонного возраста, позволяет скорректировать состав продуктов по основным веществам, придать им профилактическую направленность, уменьшить риск возникновения заболеваний, повысить пищевую, биологическую ценность. Конечная цель получения таких продуктов состоит в обеспечении предпочтительного набора и соотношения компонентов, максимально приближенных к физиологическим потребностям организма[9].

По мнению О.В. Гоголевой с соавторами: «перспективным направлением в создании функциональных напитков является применение настоев и экстрактов из отечественного растительного сырья, содержащего широкий спектр веществ различной фармакологической направленности». Растительные экстракты в составе напитков могут повышать тонус организма, адаптивные возможности нервной системы, устойчивость организма к неблагоприятным факторам окружающей среды, обладать антиоксидантными свойствами[7].

Цель работы:

на основе анализа органолептических и физико-химических характеристик осуществить подбор оптимальных рецептур молокосодержащих напитков с добавлением экстрактов сибирских трав.

Основные задачи:

проанализировать имеющиеся данные по вопросу приготовления молокосодержащих напитков с добавлением экстрактов растительного сырья;

осуществить выбор объектов исследования путем социологического опроса жителей села Новоселова; осуществить разработку и подбор оптимальных рецептур молокосодержащих напитков с использованием органолептических и физико-химических методов анализа.

Методы и методики решения основных задач

Проведение социологического опроса среди населения; исследование и расчёт влажности и содержания экстрактивных веществ в душице и кипрее; получение экстрактов душицы и кипрея и определение их органолептических показателей; определение органолептических показателей молока (ГОСТ Р 52054 – 2003); получение молокосодержащих напитков и определение их органолептических свойств; определение кислотности молока и молокосодержащих напитках (ГОСТ Р 54669 - 2011); определение содержания белка в молоке и молокосодержащих напитках (Сучкова Е.П. Методы исследования молока и молочных продуктов: учебно-методическое пособие / Е.П. Сучкова, М.С. Белозёрова – Санкт-Петербург: Университет ИТМО; ИХиБТ, 2015. – 47 с.).

Исследование проводилось в лаборатории Новоселовской СОШ№5 с. Новоселова и в испытательной лаборатории Новосёловского отдела ветеринарии.

Основная часть

Социологический опрос

Данный социологический опрос проводится с целью выяснения информации у населения на предмет знаний о молоке и молокосодержащих напитках. Социологический опрос поможет мне определиться, молоко какого производителя и какой жирности востребованы среди населения. Виды, какого дикорастущего сырья наиболее известны и применяемы в профилактических целях жителями села Новоселова. По результатам социологического опроса выяснили, что большая часть респондентов покупают пастеризованное молоко «Простоквашино», «Искра», жирностью молока 3,2%. Наиболее популярны для приготовления экстрактов кипрей и душица. Малая часть респондентов готовят молокосодержащие напитки. На основе данной информации для приготовления молокосодержащих напитков использовали кипрей, душицу и молоко производителя ЗАО «Искра» (приложение 1).

Экспериментальная часть

Использование дикорастущего сырья (кипрея и душицы) для получения молокосодержащих напитков обусловлено значительным содержанием экстрактивных веществ в них. Для подтверждения наличия экстрактивных веществ в дикорастущем растительном сырье и физико-химических показателей проводились следующие экспериментальные исследования.

Эксперимент №1: определение влажности сырья

Для получения достоверных данных в ходе некоторых опытов, например, определения зольности, количества экстрактивных веществ, извлекаемых различными органическими растворителями, а также определения соответствия исследуемого сырья требованиям Фармакопейных статей, необходимо знать влажность сырья. Под влажностью сырья понимают потерю в массе за счет гигроскопической влаги и летучих веществ, которую определяют в сырье при высушивании до постоянной массы[14]. Аналитическую пробу сырья измельчают до размера частиц около 10 мм, перемешивают и берут две навески массой 3-5 г, взвешенные с погрешностью  0,01 г. Каждую навеску помещают в предварительно высушенную и взвешенную вместе с крышкой бюксу и ставят в нагретый до 100-105С сушильный шкаф. Время высушивания отсчитывают с того момента, когда температура в сушильном шкафу вновь достигнет 100-105С. Первое взвешивание листьев, трав и цветков проводят через 2 ч, корней, корневищ, коры, плодов, семян и других видов сырья – через 3 ч.

Эксперимент №2: определение содержания экстрактивных веществ в растительном сырье

Экстракцию биологически активных веществ из растительного сырья осуществляли при соблюдении следующих условий: гидромодуль 1:50 (сырье-экстрагент), температура 855⁰C, длительность экстракции 123 мин. Экстракт отфильтровывают, твердую часть (шрот) высушивают при температуре 1055⁰С до достижения постоянного веса. После высушивания оставшуюся твёрдую часть взвешивают. Осуществляли определение органолептических показателей экстрактов: цвет, вкус, запах. Приготовленные экстракты смешивают с молоком в соотношении 1:1[3,4,5]. В таблице 1 представлено содержание экстрактивных веществ, как в исходном растительном сырье, так и в полученных водных экстрактах. Определение проводили согласно методике, изложенной в[7]

Таблица 1 - Содержание экстрактивных веществ.

В результате эксперимента №2 выяснили, что содержание экстрактивных веществ в душице больше, чем в кипрее.

Эксперимент №3:определение органолептических показателей качества молока и молокосодержащих напитков

Органолептические показатели качества молока определяли в соответствии с ГОСТ Р 52054-2003 в соответствии с методикой, изложенной в [12]. Органолептические свойства молока и молокосодержащих напитков. Таблица 2 [1,7]

Эксперимент №4: определение количества белка в молоке и молокосодержащих напитках

Анализ белков молока имеет жизненно важное значение. В ходе выполнения исследовательской работы проводили определение содержания белка в молоке и молокосодержащих продуктах в соответствии с методикой, изложенной в [14,15]. Для полноты эксперимента использовали малогабаритный экспресс-анализатор молока Клевер-2. Прибор показывает содержание белков, жирность, плотность и температуру.

Эксперимент №5: определение кислотности молока и молокосодержащих напитков

Определение кислотности молока и молокосодержащих напитков проводили в соответствии с ГОСТ Р 54669-2011[13]. Для молокосодержащих напитков были определены: органолептические показатели качества молока, содержание белка, кислотность (таблица2).

Таблица 2 - Физико-химические показатели

По результатам экспериментов №4-5 видно, что с разбавлением молока экстрактами душицы и кипрея, содержание белка и кислотность уменьшились.

Проведенное научное исследование по получению молокосодержащих напитков на основе молока с экстрактами сибирских трав позволило выбрать местное дикорастущее сырьё, душицу и кипрей.

Выводы по экспериментальной части: экстракты душицы и кипрея содержат экстрактивные вещества; органолептические показатели качества молока и приготовленных молокосодержащих напитков соответствуют требованиям ГОСТ Р 52054-2003[12]; содержание белка и кислотности в молокосодержащих напитках ниже, чем в молоке. Однако, возможно повышение биологической ценности напитка за счет содержащихся в экстрактах дикорастущих растений таких компонентов, как простые фенолы, дубильные вещества, витамин С и другие.

На рис.1 представлена технологическая схема производства молокосодержащих напитков, содержащих экстракты душицы и кипрея, на основе молока.

Приёмка сырья и материалов

Жидкие компоненты (сырое молоко, кипячёная вода)

Молоко

Сухие компоненты (душица и кипрей)

Удаление стебля

Вода

Измельчение сырья

Подогрев t=85°С

Очистка и охлаждение t=(4±2)°С

Высушивание

Промежуточное хранение t=(4±2)°С

Взвешивание

Пастеризация молока t=(84±2)°С

Приготовление экстрактов (123 мин.)

Охлаждение t=(21±2)°С

Фильтрация экстрактов

Шрот

Получение готового экстракта

Получение молокосодержащих напитков (гидромодуль 1:1)

Рисунок 1. Технологическая схема производства молокосодержащих напитков из душицы и кипрея на основе молока.

Заключение

Анализ литературных источников подтверждает, что молоко – это ценный питательный продукт, содержащий витамины, микроэлементы, белки;

Выявлено, что дикорастущие лекарственные растения хорошо усваиваются организмом и содержат витамин С, значит, обладают профилактическим действием;

Вычислено содержание экстрактивных веществ в экстрактах душицы и кипрея. Приготовлены молокосодержащие напитки (2). Определены физико-химические показатели молока и молокосодержащих напитков. Полученные напитки обладают хорошими органолептическими данными;

На основе анализа органолептических и физико-химических характеристик осуществлён подбор оптимальных рецептур молокосодержащих напитков с добавлением экстрактов сибирских трав;

Экспериментальными исследованиями гипотеза была подтверждена, так как возможно повышение биологической ценности напитка за счет содержащихся в экстрактах дикорастущих растений таких компонентов, как простые фенолы, дубильные вещества, витамин С и другие;

Дикорастущие сибирские травы, душица и кипрей, подходят для приготовления экстрактов, т.к. могут повышать тонус организма, адаптивные возможности нервной системы, устойчивость организма к неблагоприятным факторам окружающей среды, обладать антиоксидантными свойствами;

Научно обоснована и предложена технологическая схема получения молокосодержащих напитков с добавлением дикорастущих сибирских трав - душицы и кипрея.

Список литературы

Курнакова О.Л. Разработка и оценка потребительских свойств обогащенных йогуртов с использованием растительных ингредиентов {Текст}: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / О.Л. Курнакова. – Орел, 2015. – 225 с.;

Социально-экономическое положение Красноярского края в январе-сентябре 2017 года. № 1.37.1 {Текст}: Доклад Росстат.– Красноярск, 2017. – 125 с.;

Неповинных Н.В. Теоретическое обоснование и практические аспекты использования пищевых волокон в технологиях молокосодержащих продуктов диетического профилактического питания {Текст}: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Н.В. Неповинных. – Саратов, 2016.- 435 с.

Черкасова А.В. Новые каротинсодержащие БАД: получение, свойства и применение для обогащения молочных продуктов. {Текст}: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / А.В. Черкасова. – Воронеж, 2015. – 162 с.;

Пат. RU 2466554 Российская Федерация, A23L1 A23L 3/00 Способ получения растительных экстрактов/ Е.И. Кононова, В.В. Амельченко, Н.Т. Пехтерева – (РФ) – № 2000131736/09; заявл. 18.12.00; опубл. 20.08.02; заявитель и патентообладатель Воронеж. науч.-исслед. ин-т, Бюл. № 23 (II ч.). – 3 с. (http://www.findpatent.ru/patent/246/2466554.html).;

Лупинская С.М. Научное обоснование и разработка технологий молочных продуктов с использованием дикорастущего сырья Сибирского региона. {Текст}: диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / С.М. Лупинская. – Кемерово 2010 г.;

Гоголева О.В. Функциональные напитки на основе некоторых видов растительного сырья Красноярского края / О.В.Гоголева, Г.Г. Первышина // Вестник Красноярского государственного аграрного университета – 2010г. – Режимдоступа: https://cyberleninka.ru/search?q=%D0%9F%D0%B5%D1%80%D0%B2%D1%8B%D1%88%D0%B8%D0%BD%D0%B0+%D0%93.%D0%93.;

Жидков В.Е. Основы биохимии питания: учебное пособие / В.Е. Жидков, И.В. Чимонина, Ш.В. Воропаева, Ш.В. Семенова, А.А. Малашенко – Ставрополь: Мысль, 2011. – 50 с. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/himicheskiy-sostav-moloka-i-ego-vozdeystvie-na-organizm-chelovekaorganizm-cheloveka.;

Петухова Р.С. Ресурсосберегающие технологии в производстве поликомпонентных продуктов питания специализированного назначения / Р.С.Петухова, О.С. Грушина, А.И. Морозов // Ползуновский вестник - 2001. – №2/1.;

Шигабутдинова Ф.Г. Возможности рациональной фототерапии в гастроэнтерологии/ Ф.Г. Шигабутдинова. – Казань, 2003 г. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/vozmozhnosti-ratsionalnoy-fitoterapii-v-gastroenterologii.;

Турова А.Д. Лекарственные растения СССР и их применение / А.Д. Турова, Э.Н.Сапожникова // М.,: Медицина, 1984. – 304 с.;

ГОСТ Р 52054 - 2003. Молоко натуральное коровье - сырье. Метод определения органолептических показателей. – Введ. 01.01.2004. – Москва: Госстандарт России, 2003. – 3с. (http://docs.cntd.ru/document/gost-r-52054-2003);

ГОСТ Р 54669 - 2011. Молоко и продукты переработки молока. Методы определения кислотности.– Введ.01.01.2013. - Москва: Стандартинформ,2013. -8-9с. (http://www.cntd.ru/assets/files/upload/051212/54669-2011.pdf);

Сучкова Е.П. Методы исследования молока и молочных продуктов: учебно-методическое пособие / Е.П. Сучкова, М.С. Белозёрова – Санкт-Петербург: Университет ИТМО; ИХиБТ, 2015. – 47 с.;

Андреева С.Ю. Рекомендации к организации исследовательской работы учащихся: методическая разработка / С.Ю. Андреева, Н.Л. Солянкина – Красноярск: Красноярский краевой ИПК РО, 2000. – 33 с.