ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОНЦЕНТРАТА СЫВОРОТОЧНЫХ БЕЛКОВ В КАЧЕСТВЕ СТАБИЛИЗАТОРА СТРУКТУРЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ

05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств (технические науки) DOI: 10.257127ASTU.2072-8921.2020.02.011 УДК 637.146.3

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОНЦЕНТРАТА СЫВОРОТОЧНЫХ БЕЛКОВ В КАЧЕСТВЕ СТАБИЛИЗАТОРА СТРУКТУРЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ

А.А. Варивода

В статье приведены результаты исследования функционально-технологических свойств молочно-белкового концентрата в составе сметаны. Для этого разработаны новые рецептуры сметаны с использованием концентрата сывороточных белков. Введение в сметану концентрата сывороточных белков повышает биологическую ценность, т. к. главным ее компонентом являются сывороточные белки. Основные результаты исследования заключаются в обосновании оптимального содержания КСБ-УФ в составе сметаны с низким содержанием жира (10 %) по данным анализа комплекса органолептических и физико-химических показателей готового продукта, а также в объяснении механизма структурирования кисломолочных сгустков при наличии сывороточных белков. Доказано, что белковый концентрат за счет эффективного связывания воды влияет на активность молочнокислой микрофлоры, что дает возможность регулировать кислотность низкожирной сметанной основы. КСБ-УФ способствует образованию нежного и насыщенного влагой сгустка, который характеризуется отсутствием синерезиса. Установлено, что для достижения кислотности сквашенных сливок с концентратом сывороточных белков не ниже 60 °Т продолжительность сквашивания следует увеличить до 1,5 ч. по сравнению со сквашиванием сливок без концентрата.

Ключевые слова: молочно-белковые концентраты, сывороточные белки, сметана, рецептуры, технология, нормы потребления, пищевая ценность, нормативные показатели, нормативная документация.

ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ

Сметана является традиционным кисломолочным продуктом, который пользуется высоким спросом в России. В то же время формирование глянцеватой и густой, присущей сметане консистенции для продукта низкой жирности, без применения специальных заквасок и термостатного способа является достаточно сложной задачей.

Для укрепления кисломолочного сметанного сгустка в составе сметанных изделий применяют загустители растительного и животного происхождения. Учеными доказана эффективность использования молочно-бел-ковых концентратов для улучшения структуры и реологических свойств продуктов [1, 2].

В России изготавливают биологически полноценные белковые концентраты (казеи-наты, сухое обезжиренное молоко, концентраты сывороточных белков, полученные методом ультрафильтрации), которые обладают способностью к эффективному связыванию влаги и укрепления кисломолочного сгустка [2]. Поэтому разработка нового вида низкожирной сметаны с молочно-белковым концентратом является перспективным направлением научного исследования.

На сегодня применение именно концентратов сывороточных белков приобрело широкую популярность.

КСБ-УФ применяют как белковый обога-

титель для повышения биологической ценности молочных, мясных, кондитерских, хлебобулочных и других продуктов. Также он может использоваться как стабилизатор структуры мороженого, низкожирной сметаны и кефира, как эмульгатор в составе пищевых эмульсий [3-5].

Учеными проведены содержательные исследования и доказана польза концентрата сывороточных белков, полученного методом ультрафильтрации, по сравнению с сухой под-сырной сывороткой. Доказано, что по содержанию незаменимых аминокислот концентраты сывороточных белков превышают биологическую ценность сухой подсырной сыворотки. Так, биологическая ценность сухой молочной подсырной сыворотки составляет 34,51 %, КСБ-70 из подсырной сыворотки - 49,6 %, КСБ-70 из казеиновой сыворотки - 47,5 % [6].

Биологическая ценность концентратов сывороточных белков обусловлена высоким содержанием незаменимых аминокислот [7-9], поэтому целесообразным является применение КСБ-УФ не только как функционально-технологического, но и как биологически ценного компонента.

Поскольку современные потребители переходят на рациональное питание, целесообразным и перспективным является производство низкожирных молочных продуктов со стабильными физико-химическими и органо-

лептическими свойствами и обогащенных полноценными пищевыми нутриентами.

Итак, КСБ-УФ является полноценным молочно-белковым концентратом, который обладает технологически-функциональными свойствами и может быть применен в составе большинства молочных продуктов, в т. ч. сметаны с низким содержанием жира.

Цель исследования: научное обоснование целесообразности применения концентрата сывороточных белков как функционально-технологического компонента в составе сметаны низкой жирности.

Сметана, обогащенная КСБ-УФ, по существующей терминологии в сфере производства молочных продуктов может быть отнесена к сметане, а не к сметанному изделию, поскольку в ее составе не применены ингредиенты немолочного происхождения [10].

Концентрат сывороточных белков может существенно улучшать консистенцию, предотвращать синерезис (отделение сыворотки), что позволит изготавливать сметану низкой жирности, гарантированно высокого качества более экономично выгодным резервуар-ным способом.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Опытные образцы сметаны с массовой долей жира 10 % изготовляли с содержанием концентрата сывороточных белков (КСБ-УФ) в диапазоне от 0,4 до 0,8 % и определяли их органолептические и физико-химические показатели качества для установления рационального содержания в готовом продукте сывороточных белков как стабилизирующего ингредиента.

Для проведения исследования использовали такое сырье и материалы:

- сливки с массовой долей жира 10%, полученные сепарированием молока-сырья;

- концентрат сывороточных белков;

- закваску для сметаны (сметана «Vivo»).

Отбор проб и подготовку их к анализу

осуществляли в соответствии с ГОСТ ИСО 707:2010; массовую долю жира - по ГОСТ 5867-90; органолептическую оценку готового продукта - по ГОСТ 28283-95; плотность - по

ГОСТ 3625-92; титруемую кислотность - поГОСТ 3624-92; температуру смесей - по ГОСТ 3622-68.

Органолептические показатели сметаны определяли по 10-балльной шкале, в соответствии с требованиями ГОСТ 31452-2012 «Сметана. Технические условия».

Синерезис кисломолочных сгустков определяли по объему сыворотки, который отделяется во время центрифугирования пробы объемом 10 см3в течение 10 мин при частоте вращения 1000 мин-1.

Микроструктуру кисломолочных сгустков изучали микроскопированием препаратов с помощью светового микроскопа при увеличении 4 х 15 и 10 х 15.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

На первом этапе научного исследования изучали влияние КСБ-УФ на динамику процесса сквашивания сливок с массовой долей10 % и сенсорные характеристики сметаны.

Белковый концентрат предварительно растворяли в сливках жирностью 10 % (гидромодуль 1:10) при начальной температуре 40 °С с выдерживанием в течение 30-40 мин для предварительного набухания с последующей тепловой обработкой при температуре 85-90 °С в течение 2-3 мин для обеспечения микробиологической чистоты и эффективного растворения концентрата.

Растворы фильтровали, охлаждали и вносили во время перемешивания в пастеризованные и охлажденные до температуры (25-28 °С) сливки после заквашивания.

Исследовали динамику процесса сквашивания по показателю титруемой кислотности (рисунок 1). Согласно результатам исследования установлено, что концентраты сывороточных белков за счет эффективного связывания воды влияют на активность молочнокислой микрофлоры пропорционально их содержимого, что позволяет регулировать кислотность низкожирной сметанной основы. Это является важным фактором, поскольку именно сметана с низким содержанием жира чаще всего имеет недостаток - чрезмерную кислотность.

Рисунок 1 - Динамика изменения титруемой кислотности заквашенных сливок с различным содержанием КСБ-УФ

Также выявлена возможность стабилизации кислотности готового продукта в течение хранения сроком до пяти суток.

Самая высокая кислотность наблюдалась в контрольном образце, а с повышением содержания концентрата ее возрастание замедляется (рисунок 2). Этот эффект также объясняется тем, что молочно-белковые концентраты связывают свободную влагу и

за счет этого скорость роста кислотности уменьшается.

Поэтому для достижения минимально необходимой кислотности (60 °Т, продолжительность сквашивания с повышением содержания концентрата сывороточных белков от 0,4 до 0,8 % следует увеличить от 0,5 до 1,5 часа.

100

о о

X I-

о ц

о ^

го си

Продолжительность хранения, сут

Рисунок 2 - Титруемая кислотность образцов сметаны с КСБ-УФ в течение срока хранения

В готовых продуктах с концентратом сы- сметаны указывает на постепенное уплотне-

вороточных белков исследована микрострук- ние их структуры с формированием мелких

тура, приведенная на рисунке 3. ячеек белкового геля при повышении содер-

Сравнительный анализ микроструктуры жания КСБ-УФ.

Рисунок 3 - Микроструктура сметаны с концентратом сывороточных белков

Концентрат сывороточных белков дополнительно связывает свободную влагу в готовом продукте. Это свидетельствует о том, что КСБ-УФ способствует образованию нежного, насыщенного мелкодиспергирован-ного влагой сгустка. Также следует отметить, что при добавлении в сметану концентратов

сывороточных белков в установленном диапазоне (0,4...0,8 %) синерезис обнаружен в образце с концентрацией 0,4 %. Это указывает на то, что при указанном количестве концентрат не полностью удерживает влагу.

Органолептические показатели исследуемых образцов приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Органолептические показатели сметаны с КСБ-УФ

Показатель Образцы сметанных изделий из КСБ-УФ

Контроль 0,4% 0,6% 0,8%

Вкус и запах Чистый, кисломолочный, приятный, с ароматом, свойственным пастеризованному продукту

Без посторонних привкусов и запахов Появляется едва ощутимое вяжущее послевкусие Ярко выраженное вяжущее послевкусие

Внешний вид Однородная масса с глянцевой поверхностью, допускается наличие единичных пузырьков воздуха.

Недостаточно густая Недостаточно густая Густая Самая густая из всех образцов

Цвет Белый с кремовым оттенком, равномерный по всей массе

Органолептические исследования модельных образцов (таблица 1) свидетельствуют о том, что содержание концентрата сывороточных белков в количестве 0,8 % придает сметане вяжущее послевкусие. Зато массовая доля концентратов сывороточных белков 0,4 % является недостаточной, приводит к неплотному сгустку и выделению влаги из сметаны. Поэтому для промышленного внедрения рекомендована рецептура сметаны с массовой долей жира 10 %, в состав которой входит 0,6 % концентрата сывороточных белков.

Укрепление структуры кисломолочного сгустка позволит изготавливать сметану с массовой долей жира 10 % резервуарным способом без снижения ее органолептиче-ских показателей качества.

Перспектива дальнейших исследований заключается в изучении структурно-механических характеристик сметаны с мо-лочно-белковым концентратом и расчета биологической ценности нового вида продукта.

ВЫВОДЫ

Доказана технологическая целесообразность применения концентрата сывороточных белков в составе сметаны с массовой долей жира 10 %.

По комплексу органолептических и физико-химических показателей качества установлено рациональное содержание концентрата сывороточных белков в составе сметаны в количестве 0,6 %.

Сметану с концентратом сывороточных белков в количестве 0,6 % можно изготавливать резервуарным способом, перекачивать по трубопроводам без риска разрушения структуры и фасовать во все виды потребительской тары.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Варивода, А.А. Комплексная переработка молочной сыворотки мембранными методами / А.А. Варивода, Г.П. Овчарова // Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. -2013. - Т. 3. - № 6. - С. 61-64.

2. Варивода, А.А. Молочная сыворотка мембранной обработки в технологии плавленых сыров / А.А. Варивода // Международный научно-исследовательский журнал. - 2014. - № 2-1 (21). - С. 80-84.

3. Affertsholt, T. Whey Book 2014 - The Global Market for Whey and Lactose Ingredients 2014-2017 / T. Affertsholt, M. Fenger // 3A Business Consulting. -August. - 2014. - 146 p.

4. Концентрат сывороточного белка. Лечебное питание // Arla FoodsIngredients. URL : http: // www.arlafoodsingredients.com/products/whey-protein-concentrate/medicalnutrition/.

5. Концентрат сывороточного белка. Детское

питание // Arla FoodsIngredients. URL :

http://www.arlafoodsingredients.com/products/whey-

protein-concentrate/infant-nutrition/.

6. Концентрат сывороточного белка. Спортивное питание // Arla FoodsIngredients. URL : http://www.arlafoodsingredients.com/.products/whey-protein-concentrate/sportnutrition/.

7. Применение сывороточных белков молока в пищевых продуктах [Электронный ресурс] / А.А. Капустин, Д.С. Фатеенкова, Л.Н. Азолкина // Интернет-журнал «Горизонты образования». - № 11. -2008. - Режим доступа : http:/www/edu. secna.ru - 4.

8. Эффективный способ переработки творожной сыворотки / В.А. Михнева [и др.] // Молочная промышленность. - 2011. - № 1. - С. 40-41.

9. Healthy living with naturally enhanced yoghurt // Arla Foods Ingredients. URL : http:// www.arlafoodsingredients.com/globalassets/restricted /dairy_ho1-11.pdf.

10. Использование КСБ-УФ для непрерывного производства мягкого сыра : сборник научных трудов СевКавГТУ / А.Г. Храмцов [и др.] // Серия «Продовольствие». - 2008. - № 4.

Варивода Альбина Алексеевна, к.т.н., доцент кафедры технологии хранения и переработки растениеводческой продукции Кубанского ГАУ, тел. 8-918-0416-560 e-mail: albin2222@mail.ru.