The Development and Adaptation of a Predictive Model of Full-Factor Optimisation of the Basic Probiotic Fermented Dairy Product Technological Process

封面

如何引用文章

全文:

详细

Introduction: In the conditions of rapidly developing markets and the increasing needs of the population for new types of products with long shelf life, there is a need to expand their range, further improve their quality and biological value, and modernize traditional technologies. The main means of achieving these goals is to increase the efficiency and quality of scientific research and accelerate the introduction of scientific achievements in industry. The latter will make adjustments to accelerate the development of effective technologies of whole-milk products. The use of new methods of experiment planning in order to optimize technological processes will reduce the duration of research on the creation of new types of products.Purpose: The article is devoted to the research related to the development and adaptation of a predictive (mathematical) model for optimization of the technological process of probiotic fermented dairy product production. This approach will allow to ensure the design of a certain set of formulations for probiotic fermented dairy product, in which the relative biological value (RBV) will correspond to the maximum value at satisfactory given process parameters.Materials and Methods: The objects of research were: probiotic fermented dairy product manufactured in accordance with the developed mathematical model of the process. The search of specialized literature was carried out using electronic databases: E-library, Scopus, MDPI, Science Direct. Mathematical processing of experimental data for the development of the probiotic fermented dairy product model was carried out using Microsoft Excel 2010 (Microsoft Corporation, Ink.) with the "Solution Search" add-in, as well as specialized software packages TableCurve 2D v.5.01 (SYSTAT Software, Ink.) and Wolfram Mathematica 10.2 (Wolfram Research, Ink.).Results: A mathematical model for optimization of the technological process of probiotic fermented dairy product production was developed. A full-factor experiment (FFE) was conducted, in which the mass fraction of sucrose ( , %) and fat-protein index (r) - the ratio of the mass fraction of fat to the mass fraction of protein in the normalized mixture in the intervals from 0 to 10 and from 0 to 1.5%, respectively, were taken as independent factors. RBV was taken as the resultant factor. Based on the results of the research, a refined mathematical description of the dependence of RBV indicator on the mass fraction of sucrose and fat-protein index was obtained. The set of data on the influence of the mass fraction of sucrose on the dynamics of local maximum of RBV and the dynamics of the corresponding values of the mass fraction of fat showed that the maximum of RBV equal to 244.866% corresponded to the mass fraction of sucrose equal to 7.31%. The latter corresponded to the optimum fat-protein index of 1.241. In order to ensure maximum RBV, the lower limit of the mass fraction of fat had to correspond to 3.475%. The analysis of the FFE data showed the presence of additional corrective factors of RBV indicator dependence on fat and protein mass fraction indices. To refine the developed model taking into account additional factors, a correction factor (Q) was introduced into it.Conclusion: Approbation of the optimization model of the technological process of probiotic fermented dairy product production and the obtained mathematical dependencies can serve as a criterion for the formation of a set of formulations for the production of sugar-containing fermented dairy products with a high potential of relative biological value. It should be taken into account that the definition area of this approach is limited in terms of mass fraction of fat in the range from 0.06 to 4.84% and mass fraction of protein - from 2.8 to 3.9%. With this approach (model development) it is possible to analyze promising modes for the studied process, which in real conditions at the experimental stage are not always possible to obtain. The development of this model will significantly reduce the duration of research on the optimization of the technological process.

作者简介

Zinaida Zobkova

All-Russian Dairy Research Institute

编辑信件的主要联系方式.
Email: z_zobkova@vnimi.org
ORCID iD: 0000-0002-2151-4508

Vladimir Kondratenko

All-Russian Dairy Research Institute

Email: v_kondratenko@vnimi.org
ORCID iD: 0000-0002-0913-5644

Natalia Pryanichnikova

All-Russian Dairy Research Institute

Email: n_pryanichnikova@vnimi.org
ORCID iD: 0000-0003-1304-1517

Daria Zenina

All-Russian Dairy Research Institute

Email: d_zenina@vnimi.org
ORCID iD: 0000-0002-6243-693X

Natalia Korovina

All-Russian Dairy Research Institute

Email: n_korovina@vnimi.org
ORCID iD: 0000-0001-5341-693X

参考

  1. Лисицкая, Т. Б. (2007). Биотестирование с использованием инфузорий. СПбГТИ.
  2. Долгов, В. А. (1992). Методологические аспекты и практическое применение ускоренной биологической оценки кормов, продуктов животноводства и других объектов ветеринарно-санитарного и экологического контроля. Российская сельскохозяйственная академия.
  3. Зиганшина, Г. А., Баданова, Е. А., Гаринова, Э. Р., Азизова, А. И., Щербакова, Ю. В., & Ахмадуллина, Ф. Ю. (2015). Метод биотестирования — альтернативный метод оценки изменения качества молока при его термообработке. Буттлеровские сообщения, 41(3), 156–159.
  4. Карпова, М. В., Фролова, О. А. (2011). Использование Tetrahymena pyriformis для оценки относительной биологической ценности и токсичности молока. Материалы Всероссийского XIII конгресса нутрициологов и диетологов с международным участием «Персонифицированная диетология: настоящее и будущее». Вопросы диетологии, 1(2), 46–47.
  5. Журихина, Л. Н., Бондарук, А. М., & Осипова, Т. С. (2015). Определение биологической ценности ферментативного гидролизата сывороточных белков коровьего молока на Tetrahymena pyriformis. Здоровье и окружающая среда, 25(1), 202–209.
  6. Левчук, Т. В., Чеснокова, Н. Ю., & Левочкина, Л. В. (2016). Исследование безопасности и относительной биологической ценности напитков на основе экстракта околоплодника ореха маньчжурского. Техника и технология пищевых производств, 1(40), 96–102.
  7. Шульгин, Ю. П., Блинов, Ю. Г., & Шульгина, Л. В. (2004). Биологическая экспресс-оценка мышечной ткани гидробионтов с использованием Tetrahymena pyriformis. Известия ТИНРО (Тихоокеанского научно-исследовательского рыбохозяйственного центра), 136, 294–303.
  8. Зобкова, З. С., Зенина, Д. В., Фурсова, Т. П. (2015). Критерии оценки безопасности молочных продуктов с трансглутаминазой. Молочная промышленность, 3, 48–51.
  9. Зобкова, З. С., Методологические аспекты проектирования цельномолочных продуктов с повышенной относительной биологической ценностью. Пищевая промышленность, 3, 68–71.
  10. Zobkova, Z. S., Methodological aspects of designing whole milk products with increased relative biological value. Food Industry, 3, 68–71. (In Russ.)
  11. Evans, E., & Carruthers, S. (1978). Comparisons of methods used for estimating the growth of Tetrahymena pyriformis. Journal of the Science of Food and Agriculture, 29, 703–707.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».