СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОБИОТИЧЕСКОГО КИСЛОМОЛОЧНОГО НАПИТКА, ОБОГАЩЕННОГО ГИДРОЛИЗАТОМ СЫВОРОТОЧНЫХ БЕЛКОВ
METHOD FOR PRODUCING PROBIOTIC MILK BEVERAGE ENRICHED BY WHEY PROTEINS HYDROLYZATE

Изобретение относится к молочной промышленности и касается производства кисломолочных напитков на основе вторичного молочного сырья, обогащенных гидролизатом сывороточных белков.
Гидролизат сывороточных белков - натуральный продукт, отличающийся высоким содержанием свободных незаменимых аминокислот, биологически активных низкомолекулярных пептидов и пониженной аллергенностью на молочные белки. Использование данного гидролизата сывороточных белков актуально для решения такой проблемы, как дефицит биологически полноценных белков животного происхождения в рационе населения большинства стран, включая Россию. По данным ВОЗ состав молочных белков и, особенно, сывороточных белков, максимально приближен по аминокислотному набору к идеальному белку. Это служит основанием для использования гидролизатов в производстве функциональных продуктов питания [Королева, О.В. Перспективы использования гидролизатов сывороточных белков в технологии кисломолочных продуктов].
Белки молочной сыворотки обладают наиболее высокой биологической ценностью в плане аминокислотного состава, но могут стать причиной аллергических реакций у некоторых лиц. Доказано, что при расщеплении молекул белков до пептидов с размерами 2,5-3,0 кДа, аллергенность утрачивается. В данном гидролизате методом ферментативного гидролиза расщеплено не менее 60% всех пептидных связей, что существенно улучшает функциональные свойства сывороточных белков. Методом гель-фильтрации высокого разрешения в данном гидролизате сывороточных белков выявлено три области белковых веществ с молекулярными массами более 4,5 (31,1±7,8%), от 1,7 до 4,5 (21,48±5,46%) и менее 1,7 (50,4±6,4%) кДа. Следовательно, около 70% всех белков данного гидролизата становятся гипоаллергенными. По данным НИИ питания остаточная антигенность гидролизата в 17000 раз ниже нативных сывороточных белков [Абрамов, Д.В. Разработка ферментативных гидролизатов сывороточных белков молока - технологии, свойства и применение].
Содержание свободных аминокислот, в том числе незаменимых, в данном гидролизате сывороточных белков достигает 33%. Свободные аминокислоты легко всасываются через кишечную стенку и активно используются организмом на свои нужды. Следовательно, данный наполнитель является не только хорошим источником незаменимых аминокислот, но и отличается их повышенной биодоступностью в пищеварительном канале. Это имеет принципиальное значение не только для спортсменов, организм которых требует усиленного белкового питания, но и при различных нарушениях пищеварения, которые могут вызываться как заболеваниями желудочно-кишечного канала, так и возрастными особенностями организма человека. В составе гидролизата сывороточных белков преобладают разветвленные незаменимые аминокислоты - валин, лейцин и изолейцин. Они являются источниками энергии для мышечных клеток в период восстановления и напрямую воздействуют на синтез белка в мышцах.
Гидролизат сывороточных белков прошел клинические испытания в медицинских учреждениях для лечения и реабилитации больных с различной степенью белково-энергетической недостаточности. Установлено его положительное влияние при комплексном лечении хронического гепатита, ишемической болезни сердца, гипертонической болезни, сахарного диабета, дисбактериоза и синдрома раздраженного кишечника [Абрамов Д.В. Разработка ферментативных гидролизатов сывороточных белков молока - технологии, свойства и применение].
Несмотря на такие достоинства гидролизатов сывороточных белков, они находят ограниченное применение в молочной промышленности из-за неприятного вкуса и альбуминного запаха, которые проявляются при внесении гидролизата в продукты. Органолептические пороки возникают в результате образования пептидов разной длины цепи, некоторые из которых обладают горьким вкусом [Королева О.В. Функциональные свойства кисломолочных продуктов с гидролизатами сывороточных белков].
Такие органолептические качества гидролизата сывороточных белков не ограничивают его применение, где традиционно используются различные вкусовые наполнители и ароматизаторы, например, в кондитерской промышленности, производстве мясных продуктов и т.д. Совсем иные требования предъявляются к органолептическим свойствам молочных продуктов, где особо ценятся чистота молочного и кисломолочного вкусов. К тому же, если речь идет о диетических и функциональных молочных продуктах, введение любых немолочных компонентов может рассматриваться как отрицательное.
Известен способ получения молочного стерилизованного продукта «Спортивный» (РФ №2440003), в состав которого входит данный гидролизат сывороточных белков с глубокой степенью гидролиза [Патент Молочный стерилизованный продукт "спортивный" (RU 2440003)]. Недостатком данного способа производства является многостадийность процесса, внесение немолочных компонентов, относительно высокое содержание углеводов и низкое содержание данного гидролизата, что в незначительной степени улучшает белковый состав продукта. Продукт «Спортивный» не является кисломолочным, поэтому не обладает пробиотическим эффектом, важным для поддержания собственной нормофлоры потребителя.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является способ получения кисломолочного продукта с пониженной аллергенностью (РФ №2531577) [Патент Способ получения кисломолочного продукта с пониженной аллергенностью]. Способ включает нормализацию молока, внесение гидролизата сывороточных белков со степенью гидролиза от 8 до 15% в количестве 20-30% от массы заквашиваемой смеси, внесение пектина, гомогенизацию, пастеризацию, охлаждение до температуры заквашивания, внесение кефирной закваски, бактериального концентрата пропионовокислых бактерий или бифидобактерий, перемешивание, сквашивание, охлаждение, созревание, охлаждение, розлив и доохлаждение.
Кисломолочный продукт, получаемый таким способом, отличается своими полезными свойствами и пониженной аллергенностью. Однако недостатком данного способа, во-первых, является использование гидролизата сывороточных белков с незначительной степенью гидролиза от 8 до 15%. Это значит, что 85-92% всех пептидных связей сывороточных белков этого гидролизата остаются нерасщепленными и процесс переваривания таких белков в желудочно-кишечном канале облегчается незначительно. Во-вторых, количество вносимого гидролизата составляет 20-30% от массы заквашиваемой смеси. Это значительно удорожает стоимость готового продукта, поскольку гидролизаты сывороточных белков имеют высокую стоимость. В-третьих, в данном способе используется гомогенизация смеси, необходимая для создания однородного по консистенции продукта и предотвращения отстоя жировой фазы, что в целом усложняет технологический процесс, приводит к повышению энергетических затрат. В-четвертых, в данном способе требуется внесение пектина как стабилизатора консистенции. Это вызвано тем, что формирование сгустков при сквашивании молочных продуктов в присутствии гидролизатов сывороточных белков затруднено. С одной стороны, внесение пектина - это дополнительная технологическая операция, усложняющая процесс. С другой стороны, пектин - это немолочный компонент, что не отвечает формуле получения полностью натурального функционального продукта с пробиотиками, без добавления любых пищевых добавок немолочного происхождения.
Задачей нашего изобретения является создание способа получения кисломолочного напитка, обогащенного гидролизатом сывороточных белков с глубокой степенью гидролиза без добавления немолочных компонентов, которые могут ограничивать потребление продукта.
В качестве молочной основы используется низкожирное вторичное сырье - обезжиренное молоко и пахта. В наших исследованиях установлено, что хорошими органолептическими характеристиками, консистенцией обладают образцы обезжиренного молока и пахты в соотношении 1:1 при дозе внесения гидролизата сывороточных белков с глубокой степенью гидролиза (не менее 60%) от 1 до 3% [Новокшанова А.Л. Определение дозы внесения гидролизата сывороточных белков в кисломолочный продукт методом органолептической оценки]. Поскольку обезжиренное молоко и пахта отличаются низким содержанием жира, который по своему состоянию является однородной тонко диспергированной эмульсией, гомогенизация смеси не требуется.
Для повышения биологической ценности и придания пробиотических свойств продуктам смеси молочной основы с гидролизатом сывороточных белков подвергали молочнокислому сквашиванию.
Изучение процессов сквашивания обезжиренного молока и пахты в соотношении 1:1 при дозе внесения гидролизата сывороточных белков с глубокой степенью гидролиза (не менее 60%) от 1 до 3% разными молочнокислыми микроорганизмами показало, что наилучший результат достигается при использовании в качестве закваски пробиотических молочнокислых бактерий термофильного стрептококка, ацидофильной палочки и бифидобактерий, в соотношении 2:1:1. Такая комбинация заквасочных культур способствует формированию хорошего сгустка и требуемой вязкости без отделения сыворотки на конец срока хранения. При этом внесение дополнительных стабилизаторов консистенции не требуется [Абабкова А.А. Исследование влагоудерживающей способности молочнокислых сгустков в присутствии гидролизата сывороточных белков].
Пробиотические микроорганизмы являются живыми и нетоксиногенными микроорганизмами. Они представляют защитные группы кишечной микрофлоры человека, а также природные симбиотические ассоциации, которые благоприятно воздействуют на организм, нормализуя состав и активность микрофлоры пищеварительного тракта.
Роль пробиотиков в организме:
1. Антагонистически действуют в отношении патогенных, условно патогенных бактерий, дрожжей, грибов, вирусов, подавляя их развитие.
2. Улучшают нарушенный баланс микроорганизмов в ЖКТ, устраняют дисбиоз (количественные и качественные изменения состава кишечной микрофлоры) и дисбактериоз (качественное изменение бактериальной микрофлоры организма, преимущественно кишечника).
3. Выполняют защитную и детоксикационную (помогают очищать организм) роль по отношению к радиационному воздействию, химическим загрязнителям пищи, канцерогенным и токсическим веществам, экзотической и непривычной пище.
4. Продуцируют витамины: фолиевую кислоту, ниацин, пиридоксин, расщепляют желчные кислоты, холестерин и координируют его уровень, принимают участие в рециркуляции женских половых гормонов.
5. Оптимизируют процесс пищеварения, моторную функцию кишечника.
6. Способствуют активизации иммунной системы.
Исходя из вышеизложенного для разработки кисломолочных напитков, предназначенных для специализированного и диетического питания, а также для профилактики и реабилитации больных с различной степенью белково-энергетической недостаточности, использовали вторичное молочное сырье - смесь обезжиренного молока и пахты в соотношении 1:1, гидролизат сывороточных белков с высокой степенью гидролиза (не менее 60%) и закваску термофильного стрептококка с добавлением пробиотической культуры ацидофильной палочки и бифидобактерий в соотношении 2:1:1.
Технический результат заключается в получении низкожирного кисломолочного продукта, обогащенного гидролизатом сывороточных белков гипоаллергенным с глубокой степенью гидролиза (не менее 60%), обладающего пробиотическими свойствами, за счет заквасочных микроорганизмов, предназначенного для специализированного и диетического питания, а также для профилактики и реабилитации больных с различной степенью белково-энергетической недостаточности.
Технический результат получения кисломолочного продукта с пониженной аллергенностью достигается тем, что гидролизат сывороточных белков вносят в смесь пахты и обезжиренного молока в соотношении 1:1, проводят пастеризацию при температуре (92±2)°С с выдержкой 5 мин, охлаждают до температуры заквашивания 37-39°С, вносят закваску. Температура заквашивания выбрана как оптимальная для развития культур термофильного стрептококка, ацидофильной палочки и бифидобактерий. Согласно полученным результатам исследований было отмечено, что оптимальной дозой гидролизата сывороточных белков, для получения продукта с хорошими органолептическими показателями и с функциональными свойствами, является 1-3% от количества смеси. Гидролизат сывороточных белков молока используют с глубокой степенью гидролиза не менее 60% в количестве 1-3%.
7
3
Далее проводят перемешивание, сквашивание в течение 5-6 часов, в качестве закваски используют пробиотические молочнокислые бактерии термофильного стрептококка, ацидофильной палочки и бифидобактерий, в соотношении 2:1:1, обеспечивающем в готовом продукте содержание клеток не менее 10 КОЕ/см. Далее охлаждают до температуры созревания 10-12°С, проводят созревание, разливают в полистирольные бутылки и доохлаждают в холодильной камере до температуры хранения 4±2°С. Срок хранения напитка при такой температуре составляет 10 суток.
Одной порцией разработанных продуктов (200 г) удовлетворяется минимальная суточная потребность в незаменимых аминокислотах для человека. Использование низкожирного вторичного молочного сырья делает продукт диетическим, что в целом придает ему специализированные свойства.
Производство кисломолочного напитка осуществляли следующим образом.
Смешивают пахту и обезжиренное молоко в соотношении 1:1. В смесь добавляют 1-3% гидролизата сывороточных белков с глубокой степенью гидролиза не менее 60%, далее смесь пастеризуют при температуре (92±2)°С с выдержкой 5 минут, после чего охлаждают до температуры заквашивания 37-39°С, заквашивают, перемешивают и оставляют сквашиваться в течение 5-6 часов, при этом сгусток достигает титруемой кислотности 110-150°Т в зависимости от дозы внесения гидролизата сывороточных белков. Далее охлаждают до температуры созревания 10-12°С, оставляют для созревания. Напиток разливают в полистирольные бутылки при температуре 10-12°С. Готовый продукт доохлаждали в холодильной камере при температуре 4±2°С. При этом технологический процесс закончен и продукт готов к реализации.
Продукт получается с однородным плотным сгустком, вкус и запах кисломолочный, с легким привкусом белка, цвет от белого до светло-бежевого в зависимости от дозы гидролизата сывороточных белков.
Исходя из состава продукта, с различной дозой внесенного гидролизата сывороточных белков рассчитаны пищевая и энергетическая ценности (таблица 1).
7
Специализированный кисломолочный напиток является белковым, низкожирным, гипоаллергенным, быстроусвояемым, с повышенной пищевой ценностью. На конец срока хранения содержание жизнеспособных пробиотических микроорганизмов составляет не менее 10 КОЕ/г. Напиток готов к употреблению и расфасован в удобную для потребителя дозированную упаковку.
Источники информации
1. Абабкова А.А. Исследование влагоудерживающей способности молочнокислых сгустков в присутствии гидролизата сывороточных белков / А.А. Абабкова, В.И. Носкова, А.Л. Новокшанова // Научные перспективы XXI века: Материалы Международной (заочной) научно-практической конференции / под общ. ред. А.И. Вострецова. - Нефтекамск: РИО ООО «Наука и образование», 2015. - с. 15-18.
2. Абрамов Д.В. Разработка ферментативных гидролизатов сывороточных белков молока - технологии, свойства и применение / Д.В. Абрамов, Ю.Я. Свириденко, Д.С. Мягконосов, Е.Г. Овчинникова, М.П. Кангин, Н.В. Кокарева // ГНУ ВНИИ маслоделия и сыроделия Россельхозакадемии [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.dairynews.ru/news/razrabotka-fermentativnykh-gidrolizatov-syvorotoch.html
3. Королева О.В. Перспективы использования гидролизатов сывороточных белков в технологии кисломолочных продуктов / О.В. Королева, Е.Ю. Агаркова, С.Г. Ботина, И.В. Николаев, Н.В. Пономарева, Е.И. Мельникова, В.Д. Харитонов, А.Ю. Просеков, М.В. Крохмаль, И.В. Рожкова // Молочная промышленность. - 2013. - №7. - С. 66-68.
4. Королева О.В. Функциональные свойства кисломолочных продуктов с гидролизатами сывороточных белков / О.В. Королева [и др.] // Молочная промышленность. - 2013. - №11. - С. 52-55.
5. Новокшанова А.Л. Определение дозы внесения гидролизата сывороточных белков в кисломолочный продукт методом органолептической оценки / А.Л. Новокшанова, А.А. Абабкова, Иванова С.В. // Молочнохозяйственный вестник, №1(17), I кв. 2015 - С. 79-86.
6. Патент Молочный стерилизованный продукт "спортивный" (RU 2440003): А23С 9/20 - диетические молочные продукты, не отнесенные к рубрикам А23С 9/12 - А23С 9/18; А23С 23 - Прочие молочные продукты.
7. Патент Способ получения кисломолочного продукта с пониженной аллергенностью (РФ №2531577) А23С 9/127.