Ресурсосберегающая технология обогащенных кисломолочных напитков

О

ХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

I ТЕМА НОМЕРА

УДК 637.146.003.13

Ресурсосберегающая технология

обогащенных кисломолочных напитков

Д.С. Габриелян, аспирант, В.А. Грунская, канд. техн. наук Вологодская государственная молочно-хозяйственная академия им. Н.В. Верещагина

Эффективное использование вторичного молочного сырья, в частности молочной сыворотки, является важным резервом увеличения объемов вырабатываемой молочной продукции. На многих предприятиях молочной промышленности проблема рациональной переработки молочной сыворотки, являющейся побочным продуктом при производстве сыра и творога и содержащей около 50 % сухих веществ молока, полностью не решена. Это наносит вред окружающей среде и повышает вероятность экологических рисков, так как загрязняющая способность сыворотки превышает аналогичный показатель для бытовых сточных вод в 500-1000 раз [1].

Молочная сыворотка является источником важных пищевых нутриен-тов. Она содержит более двухсот биологически активных веществ, практически все водорастворимые и тонкодисперсные компоненты молока (лактозу, сывороточные белки, минеральные соли, молочный жир, витамины и органические кислоты, ферменты и др.). Состав молочной сыворотки характеризует ее высокую пищевую и биологическую ценность и обусловливает целесообразность использования сыворотки в качестве основы для производства продуктов с функциональными свойствами, оказывающих положительное влияние на многие физиологические функции в организме человека [2, 3].

К одному из экономически выгодных направлений использования молочной сыворотки, не требующих больших затрат, относится производство напитков. Для повышения пищевой и биологической ценности сывороточных напитков используется их обогащение функциональными ингредиентами, в том числе пробиоти-ческой микрофлорой. Известно, что пробиотическая микрофлора (лакто-бациллы, бифидобактерии, пропио-новокислые бактерии и др.) играет важную роль в поддержании здоровья человека, что обусловлено ее участием в активизации иммунных процессов, подавлении активности болезнетворной микрофлоры, стимуляции процессов пищеварения, продуцировании витаминов и других

биологически активных веществ, процессах детоксикации [4].

В связи с этим проведены исследования в направлении разработки технологии обогащенных ферментированных напитков функционального назначения с использованием под-сырной сыворотки (на способ производства напитков получен патент РФ № 2484631) [5].

В состав заквасочной микрофлоры для напитков выбраны ацидофильная палочка и пропионовокислые бактерии, а также кефирная закваска. Пропионовокислые бактерии, как и ацидофильная палочка, относятся к представителям нормальной кишечной микрофлоры, обладают способностью к синтезу витаминов группы В, в том числе витамина В12 [6]. При этом совместное использование пробиоти-ческих культур с разносторонней биологической активностью, имеющих отличия в механизме антагонистического действия на вредную кишечную микрофлору, более эффективно за счет взаимодополняющего положительного влияния на состав микрофлоры кишечника, иммунный статус организма человека. Использование в составе закваски микрофлоры кефирных грибков, представляющей собой естественно сложившийся симбиоз молочнокислых микроорганизмов, дрожжей и уксуснокислых бактерий, способствует повышению пищевой ценности и улучшению органолепти-ческих показателей продукта в результате накопления разнообразных продуктов молочнокислого и спиртового брожения (диацетила, ацетоина, летучих жирных кислот, этилового спирта, углекислоты и др.) [6].

При производстве кисломолочных напитков на основе неосветленной молочной сыворотки требуется достаточно длительная ферментация для получения выраженного кисломолочного вкуса продукта, а также возможно появление неоднородной консистенции в результате незначительного осадка белка, характерного сывороточного привкуса напитков. Для улучшения органолептических показателей и консистенции продуктов, повышения активности развития заквасоч-ной микрофлоры предлагается совместное использование подсырной

сыворотки и обезжиренного молока. С целью повышения биологический ценности напитков за счет увеличения содержания сывороточных белков возможно включение в рецептуру продукта белково-углеводной основы (БУО), получаемой методом ультрафильтрации подсырной сыворотки.

Для определения состава поликомпонентной закваски были изучены особенности развития заквасочных культур в молочной сыворотке и обезжиренном молоке и установлено оптимальное соотношение между ними в составе закваски. Скорость развития заквасочной микрофлоры, которая оказывает существенное влияние на показатели качества готового продукта (выраженность вкуса и аромата, консистенцию, микробиологические показатели, в том числе содержание пробиотической микрофлоры) регулировали начальным соотношением культур в составе комбинированной закваски, дозой закваски и температурой сквашивания.

Изучаемые заквасочные культуры различались по скорости роста и кис-лотообразования в сыворотке, существенно увеличивая лаг-фазу и снижая скорость роста и кислотообразо-вания при пониженных посевных дозах (менее 5 %) в сравнении с обезжиренным молоком. Результаты исследований показали, что нарастание кислотности в совместных культурах происходило пропорционально посевной дозе молочнокислых бактерий. Средняя скорость кислотообра-зования в совместных культурах была выше в 1,9-3,3 раза (в зависимости от посевной дозы молочнокислых бактерий) по сравнению с чистыми культурами пропионовокислых микроорганизмов. Установлено, что про-пионовокислые бактерии достаточно активно развивались в совместных культурах при посевных дозах кефирной закваски 1-2 %, ацидофильной палочки - 0,5-1 %. Увеличение дозы ацидофильной палочки (более 1 %), сокращая продолжительность сквашивания, приводило к уменьшению содержания жизнеспособных клеток пропионовокислых бактерий. Результаты опытов показали, что в молочно-сывороточной основе в результате повышения буферных свойств, увеличения в среде доступных питательных веществ и факторов роста, заква-сочные микроорганизмы развивались более активно, что приводило к ускорению кислотообразования в процессе сквашивания.

Определено соотношение между микроорганизмами в составе поликомпонентной закваски (ацидофильная палочка, кефирная грибковая закваска и пропионовокислые бактерии - 0,5:2:2,5 соответственно), установлены режимы ферментации

PROTECTION OF THE ENVIRONMENT

(температура - 30...32 0С, продолжительность - 7-8 ч), обеспечивающие пробиотические свойства напитков (содержание жизнеспособных клеток пробиотической микрофлоры 240680 млн КОЕ/см3).

Исследование структурно-механических свойств кислотных сгустков показало, что они улучшались с увеличением массовой доли обезжиренного молока в молочно-сывороточ-ной основе. Выявлено оптимальное соотношение между сывороткой (белково-углеводной основой) и обезжиренным молоком в молочно-сывороточной основе, равное 1:2.

Обогатить углеводный, витаминный, минеральный состав, а также улучшить вкусовые характеристики и консистенцию продуктов позволяет использование в рецептуре продуктов растительных добавок с высоким содержанием биологически активных веществ. Традиционно в качестве наполнителей при производстве кисломолочных напитков применяют различные фруктово-ягодные сиропы с сахаром. Однако включение их в рецептуры кисломолочных напитков может приводить к ухудшению консистенции, которая становится более жидкой, что снижает качество продукта. При этом сахароза повышает энергетическую ценность напитков.

В связи с этим представляет интерес использование сиропа плодов шелковицы белой, получаемого без добавления сахара, для улучшения органолептических и структурно-механических свойств молочно-сыво-роточных напитков. Плоды шелковицы содержат 12-23 % сахаров (в основном глюкозу и фруктозу), органические кислоты (лимонную, яблочную), пектины, витамины группы В, С и Е, соли меди и железа, антиоксиданты [7]. Сироп шелковицы (массовая доля сухих веществ 70 %, в том числе, 55 % углеводов вносили в сгусток после сквашивания 2-10 %).

Таблица 1

Показатели сбалансированности аминокислотного состава молочно-сывороточных напитков

Вид молочно-сывороточной основы

Показатель Сыворотка+-обезжирен- БУО+ обезжиренное БУО+ обезжиренное молоко+

ное молоко молоко сироп шелковицы

КСАС (коэффициент сбалансированности 0,72 0,74 0,73

аминокислотного состава)

КРАС (коэффициент разбалансированности 0,33 0, 33 0,33

аминокислотного состава)

ПСИ (показатель сопоставимой избыточности) 0,18 0,16 0,15

ИНА (индекс незаменимых аминокислот) 1,36 1,36 1,36

Таблица 2

Изменение показателей качества молочно-сывороточных напитков в процессе хранения

Характеристика и значение после хранения, сут

Показатель 0 5 8

Без С Без С Без С

сиропа сиропом сиропа сиропом сиропа сиропом

Активная кислотность, рН 4,68+0,01 4,75+0,01 4,54+0,01 4,67+0,01 4,52+0,01 4,58+0,01

Количество жизнеспособ-

ных клеток пропионово-кислых бактерий, lg КОЕ/ см3 7,72+0,1 7,68+0,1 7,54+0,2 7,50+0,2 7,32+0,1 7,21+0,1

Количество жизнеспособных клеток ацидофильных палочек, lg КОЕ/см3 7,84+0,1 7,86+0,1 7,72+0,2 7,78+0,1 7,64+0,1 7,56+0,2

Количество жизнеспособных клеток лактококков, lg ОЕ/см3 8,70+0,2 8,74+0,1 8,62+0,2 8,56+0,2 8,30+0,2 8,44+0,1

Количество БГКП (колиформы), г 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

Патогенные микроорга- Нет Нет Нет Нет Нет Нет

низмы, в т.ч. сальмонел-

лы в 25 см3 продукта S. aureus в 0,1 см3 Нет Нет Нет Нет Нет Нет

продукта

Изучение реологических показателей кислотных сгустков с использованием метода ротационной вискозиметрии показало, что при внесении сиропа шелковицы вязкость напитков повышается, что, по-видимому, обусловлено проявлением гелеобразую-

щих свойств пектинов, входящих в состав ягод шелковицы, при этом не происходит разжижения консистенции. С увеличением дозы сиропа происходит улучшение тиксотропных свойств кислотных сгустков, что подтверждает снижение коэффициентов

Рис. 1. Влияние сиропа шелковицы на изменение эффективной вязкости напитка в процессе хранения при постоянном механическом воздействии

О

ХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

I ТЕМА НОМЕРА

потерь вязкости и механической стабильности, увеличение степени восстановления структуры, а также повышается устойчивость сгустка к сине-резису [8]. Установлена оптимальная доза внесения сиропа (8 %), при которой напитки характеризуются наилучшими органолептическими показателями.

Анализ аминокислотного состава молочно-сывороточных напитков свидетельствует об отсутствии лимитированных аминокислот и достаточно высокой их биологической ценности (табл. 1).

Исследованы показатели качества молочно-сывороточных напитков в процессе хранения в течение 8 сут. Содержание жизнеспособных клеток пробиотической микрофлоры в напитках в процессе хранения подтверждает их пробиотические свойства (табл. 2). Органолептические показатели продуктов практически оставались без изменений. Опытные образцы напитков с сиропом шелковицы через 5 и 8 сут хранения имели несколько более высокие значения эффективной вязкости, что связано с дальнейшей стабилизацией структуры кислотного геля (рис. 1). В процессе хранения напитков наблюдалось

Ресурсосберегающая технология обогащенных

кисломолочных напитков

незначительное снижение влаго-удерживающих свойств, определяемых методом центрифугирования сгустка (рис. 2), при этом продукт с внесением сиропа шелковицы отличался лучшей влагоудерживающей способностью.

Таким образом, разработка технологии кисломолочных напитков с использованием молочной сыворотки, обогащенных пробиотической микрофлорой и характеризующихся функциональными свойствами, является актуальной с позиций не только расширения ассортимента продуктов здорового питания, но и повышения эффективности переработки молока, увеличения степени использования ценных компонентов молока на пищевые цели за счет внедрения ресурсосберегающих технологий, и представляет собой важный инструмент экономического развития предприятий в условиях дефицита молочного сырья.

ЛИТЕРАТУРА

1. Евдокимов, И.А. Современное состояние переработки молочной сыворотки / И.А. Евдокимов, А.Г. Храмцов, П.Г. Нестеренко // Молочная промышленность. - 2008. - № 11. - С. 36-39.

2. Храмцов, А.Г. Технология продуктов из молочной сыворотки / А.Г. Храмцов, П.Г. Нестеренко. - М.: Де Ли принт, 2004. - 587 с.

3. Храмцов, А.Г. Ценность молочной сыворотки / А.Г. Храмцов // Переработка молока. - 2010. - № 7. - С. 40-43.

4. Ганина, В.И. Пробиотики. Назначение, свойства и основы биотехнологии. Монография / В.И. Ганина. -М.: МГУПБ, 2001. - 169 с.

5. Патент RU № 2484631. Способ получения кисломолочного продукта / В.А. Грунская, Д.С. Габриелян. Опубл. 20.06.2013.

6. Хамагаева, И.С. Биотехнология заквасок пропионовокислых бактерий / И.С. Хамагаева, Л.М. Качанина, С.М. Тимурова. - Улан-Удэ: Издательство ВСГТУ, 2006. - 172 с.

7. Тадидишвили, Д.Р. Шелковица (Morus) - перспективное сырье для производства продуктов лечебно-профилактического назначения / Д.Р. Тадидишвили, М. С. Карчава, Ц.З. Хуцид-зе // Хранение и переработка сельхоз-сырья. - 2006. - № 7. - С. 39-40.

8. Габриелян, Д.С. Молочно-сыворо-точный напиток с сиропом шелковицы / Д.С. Габриелян, В.А. Грунская // Молочная промышленность. - 2014. -№ 5. - С. 60-61.

Ключевые слова

молочная сыворотка, обезжиренное молоко, органолептические показатели, сироп шелковицы, структурно-механические свойства.

Реферат

Представлены результаты исследований, связанных с разработкой ресурсосберегающей технологии обогащенных кисломолочных напитков с использованием подсырной сыворотки. Эффективное использование вторичного молочного сырья позволяет увеличивать объемы вырабатываемой молочной продукции. В задачи исследований входили: подбор микроорганизмов в состав закваски для напитков, подбор молочной основы, подбор вкусовых наполнителей, в частности сиропа шелковицы, и исследование его влияния на структурно-механические и органолептические свойства, а также исследование показателей качества напитков в процессе хранения. Подобран состав поликомпонентной закваски, содержащей в определенном соотношении про-пионовокислые бактерии, кефирную закваску и ацидофильную палочку, установлены режимы ферментации, которые обеспечивают высокое содержание пробиотической микрофлоры. С целью повышения биологической ценности напитков за счет увеличения содержания сывороточных белков, рассмотрена возможность использования белково-углеводной основы (БУО), получаемой методом ультрафильтрации подсырной сыворотки. Для улучшения органолептических показателей и консистенции продуктов, повышения активности развития заквасочной микрофлоры рассмотрено совместное использование подсырной сыворотки и обезжиренного молока. Выявлено оптимальное соотношение между сывороткой (БУО) и обезжиренным молоком в молочно-сывороточной основе. С целью обогащения углеводного, витаминного, минерального состава, улучшения органолепти-ческих и структурно-механических свойств рассмотрена возможность использования в качестве наполнителя сиропа шелковицы белой и установлена оптимальная доза внесения сиропа. Исследован аминокислотный состав напитков и показатели качества в процессе хранения. Использование молочной сыворотки в составе продукта позволит повысить эффективность переработки молока за счет ресурсосберегающих технологий.

Авторы

Габриелян Дина Сергеевна, аспирант, Грунская Вера Анатольевна, канд. техн. наук,

Вологодская государственная молочно-хозяйственная академия им. Н.В. Верещагина, 160555, г. Вологда, с. Молочное, ул. Шмидта, д. 2 , dg050272@yandex.ru

Res

ource-saving technology enriched dairy drinks Key words

whey, skim milk, syrup mulberry, structural-mechanical properties, organoleptic characteristics.

Abstracts

The article presents the results of studies on the development of resource-saving technologies enriched dairy beverages with cheese whey. Effective use of secondary dairy raw materials allows to increase the output of dairy products. The tasks of the research were: selection of microorganisms in the composition of the leaven for drinks, selection of breast fundamentals, selection flavorings, particularly mulberry syrup, and a study of its impact on structural-mechanical and organoleptic properties, as well as a study of indicators of quality drinks during storage. Selected polycomponent zakowski containing a certain ratio of propionic acid bacteria, kefir starter culture and, Lactobacillus acidophilus, the modes of fermentation, which provide a high content of probiotic microorganisms. With the purpose of increasing the biological value of drinks by increasing the content of serum proteins, the possibility of use of protein-carbohydrate base (buo), obtained by the method of ultrafiltration cheese whey. To improve organoleptic characteristics and consistency of products, increased activity development starters microflora is considered sharing cheese whey and skim milk. The optimal correlation between serum (buo) and skimmed milk in milk whey basis. With the purpose of enrichment of carbohydrate, vitamin, mineral composition, improve organoleptic and structural-mechanical properties of the possibility of use as filler mulberry syrup and white optimal dose make syrup. Studied the amino acid composition of drinks and quality during storage. The use of whey in the product will allow to raise efficiency of processing of milk at the expense of resource-saving technologies

Authors

Gabrielyan Dina Sergeevna, Graduate Student,Grunskaya Vera Anatolyevna, Candidate of Technical Science, Vologda State Milk-Economic Academy. named after N.V. Vereshchagin, 2, Shmidta St., Molochnoye, Vologda, 160555, dg050?7?@yandpx.ru