Биотехнологические аспекты производства творожного продукта на основе козьего молока

ТЕХНИЧЕСКИЕ НА УКИ

УДК 637.146 Н.Б. Гаврилова

Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина, Омск М.В. Темербаева

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова, Павлодар, Казахстан

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА ТВОРОЖНОГО ПРОДУКТА НА ОСНОВЕ КОЗЬЕГО МОЛОКА

Молочное животноводство и молочная промышленность - одни из важнейших подсистем агропромышленного комплекса Республики Казахстан. Ученые Казахстана и специалисты по агробизнесу инвестиционного центра ФАО (FAO - Food and agriculture organization) провели анализ состояния производства и рынка молочной продукции. Разработана стратегия развития молочного фермерства, которая сможет улучшить сырьевую базу молокоперерабатывающих предприятий и повысить степень использования молока различных сельскохозяйственных животных для производства полноценных молочных продуктов как для массового, так и для специализированного питания населения. Обоснована актуальность проведения исследований и разработки биотехнологии молочных продуктов с использованием козьего молока. В качестве объектов исследовались: молоко козье сырое по ГОСТ 32940-2014; молоко коровье сырое по ГОСТ 31449-2013; закваска DVS PB AC по действующей нормативной документации. При выполнении экспериментальных и аналитических исследований использовался комплекс общепринятых и стандартных методов: физико-химических, микробиологических и органолептических. В статье представлены среднестатистические данные по изучению состава козьего и коровьего молока, получаемого на фермах Павлодарской области. Исследованы биотехнологические аспекты получения творожного продукта на основе козьего молока и его смеси с коровьим. Экспериментально обосновано применение закваски DVS-культур в активизированной форме, содержащей ассоциацию пробиотических микроорганизмов, которые использованы в качестве основного функционального пищевого ингредиента. По результатам экспериментальных исследований и анализа полученных данных научно обоснованы параметры биотехнологии производства творожных продуктов на основе козьего молока. Также определены их химические показатели, характеризующие пищевую и биологическую ценность. Доказано, что новые виды творожных продуктов на основе козьего молока можно отнести к классу пищевых функциональных продуктов.

Ключевые слова: биотехнологические аспекты, молоко козье, молоко коровье, свертывание, творожный продукт.

Введение

В настоящее время в связи с непростым положением в экономике и переменами в международной обстановке рассматриваются новые подходы, которые могут обеспечить качественный рост в отраслях агропромышленного производства, в том числе в молочной отрасли. Молочное животноводство и молочная промышленность - одни из

© Гаврилова Н.Б., Темербаева М.В., 2017

важнейших подсистем агропромышленного комплекса Республики Казахстан. М.М. Нурпеисова провела анализ рынка молочной продукции в Республике Казахстан и пришла к заключению, что основная причина, сдерживающая развитие производства молочных продуктов в Казахстане, особенно молокоемких, заключается в дефиците сырья, который обусловлен отсутствием культуры кормопроизводства и ухода за животными, слабой селекционно-племенной работой, сложностью сбора молока (большие расстояния сбора и доставки молока) [1].

Одним из путей решения проблемы, как считает специалист по агробизнесу инвестиционного центра ФАО (FAO - Food and agriculture organization) Инна Пунда [2], является разработка и реализация стратегии развития молочного фермерства, которая сможет улучшить сырьевую базу молокоперерабатывающих предприятий и повысить степень использования молока различных сельскохозяйственных животных для производства полноценных молочных продуктов как для массового, так и для специализированного питания населения [3].

Проблема обеспечения пожилого населения высококачественными биологически полноценными продуктами актуальна в Казахстане. Для профилактики заболеваний, характерных для лиц пожилого возраста, с целью повышения их качества жизни перспективна разработка герoдиетических продуктов, направленных на регуляцию иммунитета, детоксицирующей и антиоксидантной функций, а также микрoбиоценоза кишечника [4].

В настоящее время молочное козоводство в Республике Казахстан - небольшой и медленно растущий сегмент молочного рынка. Выпуск молочных продуктов из козьего молока в Казахстане недостаточен и не соответствует рекомендуемым нормам потребителя. Поэтому увеличение производства молочных продуктов из козьего молока важно. Козье молоко богато незаменимыми аминокислотами: валином, лейцином, изо-лейцином и цистином, гистидином. В нем содержится 67% ненасыщенных жирных кислот с уникальной метаболической способностью препятствовать отложению холестерина в тканях организма человека благодаря высокому содержанию кальция. Козье молоко содержит до 40 мг фосфолипидов. Низкое содержание лактозы позволяет употреблять этот продукт людям, страдающим непереносимостью лактозы. Для поддержания нормального уровня сахара в крови употребление продуктов из козьего молока более предпочтительно в питании больных с сахарным диабетом 2-го типа, нарушением толерантности к глюкозе, ожирением и метаболическим синдромом. Содержит козье молоко много кальция, магния, фосфора, марганца, меди, витаминов А, В, С и D. Продукт обогащает организм полноценными белками, жирами, минеральными веществами и микроэлементами, благотворно действует на нормализацию обмена веществ, способствуя здоровью и долголетию [5].

Аналогичная ситуация, связанная с развитием козоводства и расширением ассортимента производства молочной продукции на основе использования козьего молока, и в России [6; 7; 8].

Вышеизложенное позволяет считать актуальным направление совместных исследований, проводимых в Павлодарском государственном университете им. С. Торайгы-рова и Омском государственном аграрном университете им. П.А. Столыпина по разработке инновационных технологий продуктов на основе козьего молока.

Объекты и методы

В качестве объектов исследовались:

- молоко козье сырое по ГОСТ 32940-2014;

- молоко коровье сырое по ГОСТ 31449-2013;

- закваска DVS РВ АС по действующей нормативной документации.

При выполнении экспериментальных и аналитических исследований использован комплекс общепринятых и стандартных методов: физико-химических, микробиологических и органолептических. Определяли:

- массовую долю жира по ГОСТ 5867-90;

- массовую долю белка по ГОСТ 25179-90;

- содержание минеральных веществ методом атомной абсорбции на спектрофотометре шведской фирмы «Регкт Е1тег-360» по ГОСТ 27996-88;

- массовую долю общего фосфора по ГОСТ Р 51458-99;

- общее количество молочнокислых микроорганизмов и бифидобактерий, смешанных с молочнокислыми микроорганизмами, методом предельных разведений на агаризованной питательной среде с гидролизованным молоком (АГМ) и среде для определения общего количества мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов (ТУ 9229-026-04610209-94) глубинным посевом.

Повторность экспериментов 3-5-кратная. Результаты обработаны методами математической статистики.

Результаты исследований

Экспериментальные исследования химического состава коровьего и козьего молока проводили в хозяйствах Павлодарской области. Среднестатистические данные представлены в табл. 1.

Таблица 1

Химический состав основных объектов исследований

Вид объекта Химический состав, %

сухие вещества жир белки в том числе

казеин сывороточные

Молоко коровье 12,13 ± 0,12 3,85 ± 0,15 3,12 ± 0,02 2,26 ± 0,11 0,86 ± 0,05

Молоко козье 15,34 ± 0,09 5,30 ± 0,12 4,18 ± 0,02 3,29 ± 0,10 0,89 ± 0,05

Химический состав, как коровьего молока, так и козьего, зависит от породы животных, состава кормов, содержания и других факторов. Ранее была установлена перспективность совместного использования двух объектов исследования: молока коровьего и козьего. Отмечается, что доля козьего молока должна составлять в композиции не менее 30% [9].

Для разработки биотехнологических аспектов производства творожного продукта в качестве контроля использовали коровье молоко; опыт 1 - козье молоко; опыт 2 -смесь коровьего и козьего молока (70 : 30).

Для повышения качества и безопасности молока-сырья, а также учитывая значимость научных рекомендаций С.В. Симоненко [10], который установил, что термообработка при температуре выше 70°С делает белки козьего молока доступными для действия основных протеаз ЖКТ (пепсин, трипсин), повышая их усвояемость и снижая ал-лергенность, все объекты исследования на фермах подвергли термообработке, после охлаждали до (4 ± 2)°С для транспортировки в лабораторию университета, где пастеризовали при температуре (82 ± 1)°С и охлаждали до 35-37°С.

Способ свертывания применялся кислотно-сычужный: вносили закваску (2,5 ± 0,1)% при перемешивании и пепсин - 1,0% от объема смеси.

Органолептический анализ полученных сгустков свидетельствует, что опыт 2 по прочности сгустка более приближен к контролю. В опыте 1 менее прочный сгусток. Синеретические свойства сгустков опытных продуктов в сравнении с контролем представлены в табл. 2.

Таблица 2

Синеретические свойства сгустков опытных и контрольного образцов продуктов

Образец Продолжительность Массовая доля сухих веществ Степень перехода сухих веществ

свертывания, мин в сыворотке, % в сыворотку, %

Контроль 360 ± 20 6,67 ± 0,05 55,5

Опыт 1 300 ± 10 6,31 ± 0,08 41,2

Опыт 2 320 ± 15 6,42 ± 0,11 48,6

Анализ подученных данных, приведенных в табл. 2, позволяет считать, что у козьего молока и его смеси с коровьим достаточно высокие качественные показатели в процессе свертывания. В результате экспериментальных исследований установлено: кинетика свертывания козьего молока (опыт 1) отличается от коровьего (контроль) более коротким временем начала процесса свертывания. Также сгусток, полученный при свертывании козьего молока (опыт 1), был менее прочным. Данный показатель можно регулировать, используя специальные ингредиенты.

Важной характеристикой пищевой и биологической ценности творожного продукта являются количество и качество белков, а также лактозы, кальция, фосфора. Результаты их определения приведены в табл. 3.

Таблица 3

Химический состав образцов творожных продуктов

Образец Массовая доля белка, % Общий азот, % Небелковый азот, % Массовая доля лактозы, % Содержание, мг/100 г

Са Р

Творожный продукт (контроль) 15,40 ± 1,10 2,05 ± 0,12 0,120 ± 0,005 1,50 ± 0,40 173 220

Творожный продукт (опыт 1) 13,05 ± 1,00 1,87 ± 0,05 0,103 ± 0,055 0,31 ± 0,02 159 188

Творожный продукт (опыт 2) 14,82 ± 1,05 1,98 ± 0,20 0,115 ± 0,045 1,60 ± 0,50 164 210

Исследование химического состава опытных образцов творожного продукта в сравнении с контрольным позволяет считать их соответствующими нормативным требованиям, предъявляемым к творогу и творожным продуктам по пищевой и биологической ценности по основным показателям (табл. 3).

В соответствии с ГОСТР 52349-2005. Изм. № 1 функциональный пищевой продукт получается при добавлении одного или нескольких функциональных ингредиентов.

В данных исследованиях в качестве функционального пищевого ингредиента использована закваска DVS культур в активизированной форме на стерильном гидроли-зованном обезжиренном молоке, содержащая пробиотические культуры: L. acidophilus, Str. thermophilus; B. longum, B. bifidum, B. infantis; ее вносили в количестве (2,5 ± 0,1)% от массы нормализованного молока или смеси перед свертыванием. Микробиологические показатели творожных продуктов приведены на рисунке.

Данные, представленные на рисунке, позволяют заключить: как опытные, так и контрольный продукты содержат объемы пробиотических микроорганизмов, позволяющих отнести их к разряду (классу) продуктов пищевых функциональных: молочнокислых, в том числе ацидофильной палочки не менее 108 КОЕ/г, бифидобактерий не менее 10' КОЕ/г. В опытах 1 и 2 объем пробиотической микрофлоры несколько выше, чем в контрольном образце, что можно объяснить наличием более благоприятной питательной среды, в которой присутствует больше сывороточных белков, содержащих незаменимые аминокислоты, необходимые для роста пробиотической микрофлоры.

й О

и н

Н и

^ ё

а ¡2

к И

4 л о д

* Ю

5 о

О

5 ^

Л О

Й (U

о я

<2 со

Ч к

и

W

О

«

ад

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

y = -0,7x2 + 3,2x + 5,5 Rz = 1

y = -0,6x2 + 2,6x + 5,2 R2 = 1

ВЯМплпчнп-кислые бактерии

I 1Кифило-бактерии

Контроль

Опыт 1

Опыт 2

Микробиологические показатели творожных продуктов

Ассортиментный ряд творожных продуктов будет расширяться при использовании специальных ингредиентов и биологически активных пищевых добавок на основе натуральных источников растительного сырья. На новые творожные продукты разработан проект нормативной документации.

Выводы

1. По результатам экспериментальных исследований и анализа полученных данных научно обоснованы основные параметры биотехнологии производства творожного продукта на основе козьего молока.

2. Определены химические показатели творожных продуктов на основе козьего молока, характеризующие их пищевую и биологическую ценность.

3. Доказано, что новые виды творожных продуктов на основе козьего молока можно отнести к классу пищевых функциональных продуктов.

N.B. Gavrilova

Omsk State Agricultural University, P.A. Stolypin, Omsk M.V. Temerbaeva

S. Toraighyrov Pavlodar State University, Pavlodar

Biotechnological aspects of manufacture of a cross milk

Dairy cattle breeding and dairy industry are one of the most important subsystems of the agro-industrial complex of the Republic of Kazakhstan. Kazakh scientists and agribusiness specialists of the FAO (Food and Agriculture Organization) investment center conducted an analysis of the state of production and the dairy market. A strategy for the development of dairy farming has been developed that can improve the raw milk base of milk processing enterprises and increase the utilization of milk from various agricultural animals for the production of high-grade dairy products for both mass and specialized nutrition of the population. The urgency of research and development of biotechnology of dairy products using goat milk is substantiated. The following were investigated as objects: goat's milk raw according to GOST 32940-2014; Milk cow raw according to GOST 31449-2013; Ferment DVS PB AC according to the current regulatory documentation. When performing experimental and analytical studies, a set of generally accepted and standard methods of research were used: physico-chemical, microbiological and organoleptic. The article presents the average statistical data on the study of the composition of goat and cow milk, obtained on farms of the Pavlodar region. The biotechnological aspects of obtaining a curd product based on goat milk and its mixture with cow milk are investigated. The main indicators

characterizing the nutritional and biological value of the curd product are determined. The use of the starter culture of DVS-cultures in an activated form containing the association of probiotic microorganisms, which are used as the main functional food ingredient, is experimentally proved. Based on experimental studies and analysis of the data obtained, a scientific substantiation of the main parameters of biotechnology for the production of a curd product based on goat milk is given. Chemical parameters of cheese products based on goat milk, which characterize their nutritional and biological value, are also defined. It is proved that new types of curd products based on goat milk can be classed as food functional foods.

Keywords: biotechnological aspects, goat milk, cow milk, curdling, curd product.

Список литературы

1. Нурпеисова М.М. Анализ рынка молочной продукции в Республике Казахстан / М.М. Нурпеисова // 1здешстер, нэтижелер - Исследования, результаты. - 2016. - № 3 (71). - С. 325-329.

2. Ишекенова Б. Казахстану нужна стратегия развития молочного фермерства / Б. Ишекенова // Сайт LS - Финансовый журнал [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://lsm.kz/moloko (дата обращения: 10.12.2016).

3. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности молока и молочных продукции» (ТР ТС 033/2013) с приложениями. Принят 9.10.2013 г. - № 67.

4. Байтемирова З.М. Современное состояние технологии кисломолочных продуктов функционального назначения в Казахстане / З.М. Байтемирова // XVI Сатпаевские чтения : междунар. науч. конф. мол. ученых, магистрантов, студентов и школьников. - Павлодар, 2016. - Т. 24. -С. 340-345.

5. Темербаева М.В. Подбор полисахаридного комплекса для стабилизации структуры биойогурта на основе козьего молока / М.В. Темербаева // Аграрная наука сельскому хозяйству : X междунар. науч.-практ. конф. - Алтайский ГАУ, 2014. - Т. 3. -С. 205-207.

6. Майоров А.А. Расширение ассортимента сыров в Алтайском крае / А.А. Майоров, Е.М. Щетинина // Ползуновский вестн. - 2013. - № 4-4. -С. 55-59.

7. Хамагаева И.С. Технология мягкого сыра из молока сельскохозяйственных животных / И.С. Ха-магаева, Е.М. Щетинина // Молоч. промышленность, 2016. - № 8. - С. 52-55.

8. Щетинина Е.М. Экспериментальное изучение молокосвертывающей активности ферментных препаратов в молоке сельскохозяйственных животных / Е.М. Щетинина, И.С. Хамагаева // Вестн. Ом. гос. аграр. ун-та, 2016. - № 3 (23). -С. 235-241.

9. Темербаева М.В. Разработка технологии биойогурта для функционального питания на основе козьего молока / М.В. Темербаева, Т.К. Бексеитов // Вестн. Ом. ГАУ, 2017. - № 1 (25). - С. 120-126.

10. Симоненко С.В. Научные аспекты переработки козьего молока и получения продуктов

References

1. Nurpeisova M.M. Analiz rynka molochnoj produkcii v Respublike Kazahstan / M.M. Nurpeisova // Izdenister, natizheler - Issledovaniya, rezul'taty. -2016. - № 3 (71). - S. 325-329.

2. Ishekenova B. Kazahstanu nuzhna strategiya razvitiya molochnogo fermerstva // Sajt LS - Fi-nansovyj zhurnal [Ehlektronnyj resurs]. - Rezhim dos-tupa : https://lsm.kz/moloko (data obrashcheniya: 10.12.2016).

3. Tekhnicheskij reglament Tamozhennogo soyuza "O bezopasnosti moloka i molochnyh produkcii" (TR TS 033/2013) s prilozheniyami. Prinyat 9.10.2013 g. - № 67.

4. Bajtemirova Z.M. Sovremennoe sostoyanie tekhnologii kislomolochnyh produktov funk-cional'nogo naznacheniya v Kazahstane / Z.M. Bajtemirova // XVI Satpaevskie chteniya : mezhdunar. nauch. konf. mol. uchenyh, magistrantov, studentov i shkol'nikov. - Pavlodar, 2016. - T. 24. -S. 340-345.

5. Temerbaeva M.V. Podbor polisaharidnogo kompleksa dlya stabilizacii struktury biojogurta na osnove koz'ego moloka / M.V. Temerbaeva // Agrar-naya nauka sel'skomu hozyajstvu : X mezhdunar. nauch.-prak. konf. - Altajskij GAU, 2014. - T. 3. -S. 205-207.

6. Majorov A.A. Rasshirenie assortimenta syrov v Altajskom krae / A.A. Majorov, E.M. SHCHetinina // Polzunovskij vestn. - 2013. - № 4-4. - S. 55-59.

7. Hamagaeva I.S. Tekhnologiya myagkogo syra iz moloka sel'skohozyajstvennyh zhivotnyh / I.S. Hamagaeva, E.M. Shchetinina // Moloch. prom-st', 2016. - № 8. - S. 52-55.

8. Shchetinina E.M. Ehksperimental'noe izuchenie molokosvertyvayushchej aktivnosti ferment-nyh preparatov v moloke sel'skohozyajstvennyh zhivotnyh / E.M. Shchetinina, I.S. Hamagaeva // Vestn. Om. gos. agrar. un-ta, 2016. - № 3 (23). - S. 235-241.

9. Temerbaeva M.V. Razrabotka tekhnologii biojogurta dlya funkcional'nogo pitaniya na osnove koz'ego moloka / M.V. Temerbaeva, T.K. Bekseitov // Vestn. Om. GAU, 2017. - № 1 (25). - S. 120-126.

10. Simonenko S.V. Nauchnye aspekty per-erabotki koz'ego moloka i polucheniya produktov ob-shchego i special'nogo naznacheniya : dis. ... d-ra

общего и специального назначения : дис. ... д-ра tekhn. nauk : 05.18.04 / Simonenko Sergej Vladimi-

техн. наук : 05.18.04 / Симоненко Сергей Владими- rovich. - M., 2010. - 297 s. рович. - М., 2010. - 297 с.

Гаврилова Наталья Борисовна, д-р техн. Gavrilova Natalia Borisovna, Dr. Tech. Sci.,

наук, проф., заслуженный работник ВШ РФ, Ом- Prof., Honored Worker of the Higher School of Russia,

ский ГАУ, gavrilov49@mail.ru; Темербаева Мари- Omsk SAU, e-mail: gavrilov49@mail.ru; Temer-

на Викторовна, канд. техн. наук, проф., ПГУ baeva Marina Viktorovna, Cand. Tech. Sci., Prof.,

им. С. Торайгырова, marvik75@yandex.ru. PSU im. S. Toraigyrova, e-mail: marvik75@yan-

dex.ru.

УДК 631.312.69 И.Д. Кобяков

Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина, Тарский филиал, Тара Е.В. Демчук

Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина, Омск А.В. Евченко

Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина, Тарский филиал, Тара

МОДЕЛЬ ВЫБОРА ФОРМЫ ЛЕЗВИЯ ВЫПУКЛОГО ШЕСТИУГОЛЬНОГО

ДИСКА

Сельское хозяйство - приоритетное направление экономического развития страны, а продовольственная безопасность - один из главных ориентиров обеспечения национальной безопасности. Повышение эффективности производства продукции растениеводства возможно лишь путем интенсификации, предусматривающей рост урожайности и снижение себестоимости возделываемых культур за счет рационального использования удобрений, внедрения высокоурожайных сортов и улучшения агротехники их возделывания. Обработка почвы - важнейший и наиболее энергоемкий элемент практически всех технологий возделывания сельхозкультур. На нее расходуется от 30 до 40% всей энергии, потребляемой в сельском хозяйстве. Цель исследований - повышение эффективности работы дисковых почвообрабатывающих машин, снижение энергоемкости и повышение качества обработки почвы. Приведена математическая модель шестиугольного диска. Выявлены зависимости стрелки лезвия диска, длины лезвия между двумя соседними вершинами и угла между касательными, проведенными к двум соседним лезвиям в их общей вершине от угла между образующей диска и его основанием. В приведенной математической модели рассмотрены три случая изготовления шестиугольного выпуклого диска. В первом случае секущая плоскость проходит вертикально, тогда при обработке почвы лезвие полностью занимает горизонтальное положение и происходит качественное подрезание почвенного пласта средней плотности. Во втором секущая плоскость проходит через точку, расположенную выше вершины конуса. При горизонтальном положении двух рядом лежащих углов лезвие между ними находится на вогнутой кривой, способствуя качественному подрезанию рыхлого почвенного пласта, так как длина лезвия максимальна. В третьем секущая плоскость проходит через точку, расположенную ниже основания конуса. При горизонтальном положении двух рядом лежащих углов лезвие между ними находится на выпуклой кривой и будет качественно подрезать твердый почвенный пласт.

Ключевые слова: сельское хозяйство, обработка почвы, шестиугольный диск, математическая модель.

© Кобяков И.Д., Демчук Е.В., Евченко А.В., 2017