СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ОБОГАЩЕННОГО КИСЛОМОЛОЧНОГО БИОПРОДУКТА
METHOD FOR PRODUCTION OF ENRICHED FERMENTED MILK BIOPRODUCT

Изобретение относится к молочной промышленности и предназначено для производства функционального кисломолочного биопродукта.
Известен способ производства кисломолочного напитка - йогурта с КСБ-УФ «Нежность» (СТО 02067965-008-2010). Данное изобретение предусматривает производство функциональных кисломолочных напитков по традиционной технологии с использованием концентрата сывороточных белков, полученных ультрафильтрацией. В состав закваски йогурта входит заквасочная культура, содержащая Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbraeckii subsp. bulgaricus в соотношении 1:1.
Недостатком представленного способа являются малый срок хранения - не более 5 суток, а также органолептические показатели - специфический, слегка острый вкус.
Технический результат изобретения заключается в получении кисломолочного биопродукта, обогащенного белково-углеводным концентратом (БУК) и арбузным медом (AM), выработанного путем сквашивания заквасочной композицией БК-Алтай-ЛСБифи, состоящей из Streptococcus thermophilus + Bifidobacterium bifidum (Производитель ООО «Барнаульская биофабрика»), с продленным сроком хранения, улучшенными органолептическими показателями, повышенной биологической ценностью и направленным на улучшение белково-углеводного и липидного обмена потребителя.
Указанный технический результат достигается тем, что при производстве кисломолочного биопродукта используют белково-углеводный концентрат, полученный методом электродиализа; арбузный мед и в качестве закваски - заквасочная композиция молочнокислых лакто- и бифидобактерий БК-Алтай-ЛС-Бифи. Результаты проведенных исследований показали, что на качество кисломолочного биопродукта влияет концентрация белково-углеводного концентрата и арбузного меда. Использование в производстве кисломолочного биопродукта белково-углеводного концентрата и арбузного меда приводит к эффекту синергизма, который оказывает влияние как на рост лактобактерий, так и на нормализацию естественной кишечной микрофлоры человека и улучшение белково-углеводного и липидного обмена. Помимо этого улучшаются органолептические показатели, повышается пищевая и биологическая ценность напитка и увеличивается его срок хранения (хранимоспособность).
Установлена доза белково-углеводного концентрата (10,0%) и арбузного меда (4,0%) и заквасочной композиции БК-Алтай-ЛС-Бифи молочнокислых лакто- и бифидобактерий (0,2%), а также технологический этап внесения. Белково-углеводный концентрат добавляют в молочную основу, пастеризуют при температуре 92-95°C с выдержкой 5 часов (топление), охлаждают до температуры сквашивания 40±2°C, далее вносят арбузный мед, предварительно растворенный в горячем молоке (85°C с выдержкой 15 минут) и охлажденный до температуры 40±2°C, затем вносят заквасочную композицию БК-Алтай-ЛС-Бифи, состоящую из Streptococcus thermophilus + Bifidobacterium bifidum, перемешивают, расфасовывают и отправляют в термостатную камеру для сквашивания в течение 6 часов при температуре 40±2°C до достижения титруемой кислотности 65-75°T и образования плотного сгустка, охлаждают. Продукт готов к реализации.
Изучены особенности кислотного свертывания молока в присутствии белково-углеводного концентрата и арбузного меда. Установлено, что при оптимальной дозе БУКа (10,0%) и арбузного меда (4,0%) процесс кислотообразования более эффективен, что позволяет сократить время сквашивания на 1 час и расход энергии теплоносителей. Кроме этого улучшаются органолептические показатели и структурно-механические характеристики продукта без использования стабилизатора.
При исследовании структурно-механических характеристик обогащенного кисломолочного биопродукта установлено, что совместное внесение белково-углеводного концентрата и арбузного меда улучшает структурообразование и соответственно консистенцию напитка.
При определении биологической ценности кисломолочного биопродукта исследовали его аминокислотный и витаминно-минеральный состав. Установлено, что содержание незаменимых аминокислот, витаминов и минеральных веществ в обогащенном продукте выше, чем в контрольном образце.
Введение в биопродукт функциональных добавок позволило увеличить срок хранения кисломолочного биопродукта до 7 суток с сохранением по органолептических, физико-химических и микробиологических показателей.
Поскольку начальные технологические операции производства кисломолочного биопродукта, обогащенного БУКом и арбузным медом, такие как: приемка молока и оценка его качества, резервирование, нормализация по массовой доле жира и белка, внесение в молочную основу белково-углеводного концентрата в количестве 10,0%, пастеризация, гомогенизация, заквашивание, сквашивание, перемешивание, охлаждение, розлив, укупорка, маркировка, доохлаждение, хранение и реализация - проводятся идентично, как и при производстве традиционных кисломолочных напитков, то в примерах конкретного выполнения, описание начинается с внесения арбузного меда.
Пример 1. При термостатном способе производства в подготовленную молочную основу вносят арбузный мед в количестве 2,0%, предварительно растворенный в горячем молоке при температуре 85°C с выдержкой 15 мин и охлажденный до температуры 40±2°C, и заквасочную композицию БК-Алтай-ЛС-Бифи, состоящую из Streptococcus thermophilus + Bifidobacterium bifidum, в количестве 0,2%. Смесь перемешивают, расфасовывают и отправляют в термостатную камеру для сквашивания в течение 6 часов при температуре 40±2°C до образования плотного сгустка и достижения титруемой кислотности 65-75°T.
Полученный биопродукт имеет следующие характеристики: вкус и запах - кисломолочные, с выраженным привкусом пастеризации и слабовыраженным ароматом и слегка сладковатым привкусом арбузного меда; цвет - бледный кремово-розовый, равномерный по всей массе; внешний вид и консистенция - плотная, однородная с ненарушенным сгустком. Титруемая кислотность напитка 73°T.
Пример 2. При термостатном способе производства в подготовленную молочную основу вносят арбузный мед в количестве 3,0%, предварительно растворенный в горячем молоке при температуре 85°C с выдержкой 15 мин и охлажденный до температуры 40±2°C, и заквасочную композицию БК-Алтай-ЛС-Бифи, состоящую из Streptococcus thermophilus + Bifidobacterium bifidum, в количестве 0,2%. Смесь перемешивают, расфасовывают и отправляют в термостатную камеру для сквашивания в течение 6 часов при температуре 40±2°C до образования плотного сгустка и достижения титруемой кислотности 65-75°T.
Полученный биопродукт имеет следующие характеристики: вкус и запах - кисломолочные, с выраженным привкусом пастеризации и слабовыраженным ароматом и слегка сладковатым привкусом арбузного меда; цвет - бледный кремово-розовый, равномерный по всей массе; внешний вид и консистенция - плотная, однородная с ненарушенным сгустком. Титруемая кислотность напитка 74°T.
Пример 3. При термостатном способе производства в подготовленную молочную основу вносят арбузный мед в количестве 4,0%, предварительно растворенный в горячем молоке при температуре 85°C с выдержкой 15 мин и охлажденный до температуры 40±2°C, и заквасочную композицию БК-Алтай-ЛС-Бифи, состоящую из Streptococcus thermophilus + Bifidobacterium bifidum, в количестве 0,2%. Смесь перемешивают, расфасовывают и отправляют в термостатную камеру для сквашивания в течение 6 часов при температуре 40±2°C до образования плотного сгустка и достижения титруемой кислотности 65-75°T.
Полученный биопродукт имеет следующие характеристики: вкус и запах - кисломолочные, с выраженным привкусом пастеризации, приятным ароматом и сладковатым привкусом арбузного меда; цвет - кремово-розовый, равномерный по всей массе; внешний вид и консистенция - плотная, однородная с ненарушенным сгустком. Титруемая кислотность напитка 75°T.
Пример 4. При термостатном способе производства в подготовленную молочную основу вносят арбузный мед в количестве 5,0%, предварительно растворенный в горячем молоке при температуре 85°C с выдержкой 15 мин и охлажденный до температуры 40±2°C, и заквасочную композицию БК-Алтай-ЛС-Бифи, состоящую из Streptococcus thermophilus + Bifidobacterium bifidum, в количестве 0,2%. Смесь перемешивают, расфасовывают и отправляют для сквашивания в течение 6 часов при температуре 40±2°C до образования плотного сгустка и достижения титруемой кислотности 65-75°T.
Полученный биопродукт имеет следующие характеристики: вкус и запах - кисломолочные, с выраженным привкусом пастеризации, приятным ароматом и сладковатым привкусом арбузного меда; цвет - кремово-розовый, равномерный по всей массе; внешний вид и консистенция - плотная, однородная с ненарушенным сгустком. Титруемая кислотность напитка 78°T.
Пример 5. При термостатном способе производства в подготовленную молочную основу вносят арбузный мед в количестве 6,0%, предварительно растворенный в горячем молоке при температуре 85°C с выдержкой 15 мин и охлажденный до температуры 40±2°C, и заквасочную композицию БК-Алтай-ЛС-Бифи, состоящую из Streptococcus thermophilus + Bifidobacterium bifidum, в количестве 0,2%. Смесь перемешивают, расфасовывают и отправляют для сквашивания в течение 6 часов при температуре 40±2°C до образования плотного сгустка и достижения титруемой кислотности 65-75°T.
Полученный биопродукт имеет следующие характеристики: вкус и запах - кисломолочные, с выраженным привкусом пастеризации, приятным ароматом и сладким привкусом арбузного меда; цвет - кремово-розовый, насыщенный, равномерный по всей массе; внешний вид и консистенция - плотная, однородная с ненарушенным сгустком. Титруемая кислотность напитка 80°T.
Наилучшие показатели качества конечного продукта (органолептические, физико-химические и микробиологические) были получены в примере 3 (табл. 1).
Пример 6. Для определения влияния разработанного продукта на белково-углеводный и липидный обмен и уточнения концентрации вносимых добавок разработанного опытного образца кисломолочного биопродукта с белково-углеводным концентратом и арбузным медом, моделировали гиперхолестаз у экспериментальных животных, путем увеличения калорийности пищи за счет введения в рацион избыточного количества холестерина. Для этого рацион экспериментальных животных обогатили животными жирами (говяжий жир), содержащими преимущественно насыщенные жирные кислоты, которые в результате метаболизации увеличивают уровень холестерина в крови. В качестве дополнительной причины развития экспериментального атеросклероза и сердечно-сосудистых заболеваний опыты проводились в условиях гиподинамии, что реально отражает истинные первопричины патологии данных заболеваний в современном обществе. Данные условия приводят к моделированию экспериментального ожирения и создают угрозу развития сердечно-сосудистых заболеваний и атеросклероза у опытных животных.
Эксперименты проводились на морских свинках (массой 280±25 гр) в связи с тем, что данный вид лабораторных животных наиболее чувствителен к липидным нагрузкам и по сравнению с другими видами лабораторных животных (мыши, крысы) у них легче вызвать экспериментальный атеросклероз и ожирение. Были сформированы по принципу пар аналогов 5 групп по 6 животных в каждой.
1 группа - инактные животные на протяжении всего времени эксперимента получали стандартный рацион вивария для данного вида.
2 группа - контроль: животные на протяжении всего эксперимента получали обогащенный говяжьим жиром корм.
3 группа - опытная 1-я: животные на протяжении всего эксперимента получали обогащенный говяжьим жиром корм + кисломолочный напиток с содержанием 10% БУК и 2% AM;
4 группа - опытная 2-я: животные на протяжении всего эксперимента получали обогащенный говяжьим жиром корм + кисломолочный напиток с содержанием 10% БУК и 4% AM;
5 группа - опытная 3-я: животные на протяжении всего эксперимента получали обогащенный говяжьим жиром корм + кисломолочный напиток с содержанием 10% БУК и 8% AM.
Для ускорения развития процесса ожирения животных содержали в условиях гиподинамии - в небольших пластиковых клетках с сухой подстилкой из мелких древесных стружек, которую меняли ежедневно. В каждой клетке находилось по 3 особи. Доступ к воде во всех группах был без ограничения. Вода находилась в градуированных автопоилках, для учета ежедневного потребления воды и расчета потребления кисломолочного напитка с БУК и AM. Кормление производили один раз в день в утренние часы. Количество потребляемого корма и кисломолочного напитка с БУК и AM анализировалось ежедневно.
Для обогащения корма говяжим жиром его предварительно растапливали и затем смешивали с твердым кормом (овес). Опытные образцы напитка животные получали вместе с водой 1 раз в сутки в дозе 3,6 мл/кг массы тела.
У морских свинок всех групп проводили определение живой массы, показателей белкового, липидного и углеводного обменов в начале эксперимента и через 14 дней.
Забор крови у морских свинок осуществлялся из предсердия, кровь помещалась в охлажденные (0-4°C) гепаринизированные пробирки. Измерение показателей проводились в течение 12-и часов после забора крови. Показатели активности содержание глюкозы, общих липидов, холестерина, мочевины, и др. определяли в плазме крови, которую отделяют от форменных элементов путем центрифугирования (3000 g при температуре 4°C в течение 10 мин).
Результаты исследований отражены в таблице 3.
Результаты проведенных исследований показали, что при обогащении рациона твердыми жирами у животных контрольной группы живая масса за 14 дней увеличилась на 7,9%, тогда как живая масса животных интактной группы на 2,5%, и в опытных группах, употреблявших обогащенные биопродукты, увеличение живой массы составило соответственно 3,6%, 3,3% и 2,8%, что незначительно отличалось от аналогичных показателей в интактной группе свинок.
Введение в рацион разработанного биопродукта с содержанием функциональных добавок привело к повышению интенсивности белкового обмена, что выразилось в повышении уровня общего белка на 14,0%, 19,8% и 22,8%, а также альбуминовой фракции на 73,8%, 92,8% и 123,8% соответственно в 1-й, 2-й и 3-й опытных группах по сравнению с контролем. При этом наблюдалось сохранение равновесия между синтезом и распадом белка, о чем свидетельствует сохранение содержания мочевины на уровне интактной группы. Активация белкового метаболизма, на наш взгляд, объясняется введением в рацион биопродукта с функциональным компонентом БУК, который характеризуется высоким содержанием легкоусвояемых белков.
Изучение липидного обмена у экспериментальных животных показало, что обогащение рациона твердыми животными жирами увеличивает содержание общих липидов в крови экспериментальных животных в два раза, триацилглицеридов - на 59,8%. Это указывает на задержку экзогенных липидов в организме и является фактором риска развития атеросклероза, что подтверждается повышением содержания в сыворотке крови этих животных холестерина на 31,8%и ЛПНП на 57,1%.
Использование в кормлении животных кисломолочного биопродукта с функциональными компонентами стало предубеждающим фактором в развитии гиперлипидемии. Так содержание общих липидов в крови было меньше, чем в контрольной группе на 26,5%, 38,2% и 46,1%, а содержание триацилглицеридов - на 38,2%, 39,6% и 41,7% в 1-й, 2-й и 3-й опытных группах соответственно. Также нами отмечено нивелирование гиперхолестеринемического эффекта, на что указывает сохранение уровня холестерина в сыворотке крови животных, получавших обогащенный кисломолочный биопродукт на уровне интактных животных. По отношению к контрольной группе содержание холестерина было ниже на 11,6%, 22,3% и 28,6%, также у этих животных нами отмечено более низкое содержание ЛПНП - главного прогностического показателя атеросклероза - разница с контролем составила 15,3%, 13,50% и 11,4% соответственно в 1-й, 2-й и 3-й группах соответственно. Полученные нами результаты можно объяснить интенсификацией процесса липолиза, обусловленного действием как самого кисломолочного биопродукта, так и влиянием его функциональных компонентов, способствующих активации окислительно-восстановительных процессов в организме.
Изучение состояния углеводного обмена выявило снижение уровня глюкозы в крови животных, получавших обогащенный говяжьим жиром рацион на 11,9% по сравнению с интактными животными. Вероятно это связано с тем, что у этих животных энергетические затраты компенсируются преимущественно за счет метаболизма жиров и их составляющих. При этом уменьшается потребность тканей в глюкозе и снижается ее содержание в крови.
Введение в рацион разработанного опытного образцов кисломолочного биопродукта с содержанием 10%БУК+2%АМ и 10%БУК+4%АМ позволило сохранить содержание глюкозы в сыворотке крови на уровне интактных животных. Однако введение в рацион образца с содержанием 10%БУК+8%АМ привело к достоверному увеличению уровня глюкозы на 38,7% по сравнению с интактной группой. Возможно, это обусловлено избытком легко усвояемых углеводов в рационе (лактозы, фруктозу, сахарозы, глюкозы), которые являются поставщиками промежуточных продуктов углеводного обмена: ацетил-КоА, пирувата, глицерофосфата и др., используемых для избыточного биосинтеза холестерина и подтверждается увеличением содержания в этой группе ЛПНП на 38,9% (Р<0,05) по сравнению с интактными животными. Таким образом, отсутствие мышечной нагрузки на фоне постоянного поступления в организм энергетического субстрата в виде насыщенных жирных кислот приводит к развитию алиментарного ожирения, сопровождающегося снижением белкового и энергетического обменов и способствует развитию гиперлипидемий в виде гиперхолестеринемии и гиперлипопротеинемии. Включение в рацион кисломолочного биопродукта, обогащенного 10%БУК+2%AM и 10%БУК+4%AM предупреждает возможность развития алиментарного ожирения, приводит к активации белкового обмена, не влияет на метаболизм углеводов и снижает риск развития гиперлипидемий, причем наиболее оптимальные метаболические эффекты отмечены в отношении концентраций 10%БУК+4%AM. Увеличение концентрации функциональных компонентов до 10%БУК+8%АМ в биопродукте вызывает ряд отрицательных эффектов, проявляющихся в виде гипергликемии и гиперлипопротеинемии. В связи с этим можно заключить, что максимально метаболически эффективным для предупреждения развития алиментарного ожирения можно считать кисломолочный биопродукт с концентрацией функциональных компонентов 10%БУК+4%АМ.