Разработка технологии йогурта с повышенной пробиотической активностью

_ВЕСТНИК ПНИПУ_

2019 Химическая технология и биотехнология № 4

DOI: 10.15593/2224-9400/2019.4.02 УДК 637.146.34

А.А. Васильева, А.А. Яниева, Т.М. Панова

Уральский государственный лесотехнический университет, Екатеринбург, Россия

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЙОГУРТА С ПОВЫШЕННОЙ ПРОБИОТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ

Рассмотрен процесс ферментации молока различными видами пробиотиче-ских микроорганизмов при получении функционального кисломолочного напитка. Традиционная закваска для йогурта включает штаммы культур термофильного молочнокислого стрептококка (Streptococcus thermophilus) и болгарской палочки (Lactobacillus delbrueckii Bulgaricus). В качестве питательной среды для исследования использовали молоко изготовителя «Богдановичский городской молочный завод», с массовой долей жира 2,5 %. Параметры процесса сквашивания: температура 37-38 °С; продолжительность сквашивания 10 ч. В процессе сквашивания пробы анализировали по физико-химическим, органолептическим и микробиологическим показателям. Главным критерием процесса сквашивания является кислотность, которая характеризует биосинтез молочной кислоты. Бифидоацидофильный йогурт достигает необходимого уровня кислотности, равного 75 °Т за 7,5 ч, йогурт с бифи-добактериями - за 8,25 ч, йогурт с использованием закваски только из йогуртовых культур - за 9 ч, что свидетельствует о кислотообразующих свойствах дополнительно вводимых культур. Йогурт с ацидофильной палочкой и бифидобактериями обладает хорошими вкусоароматическими свойствами, имеет плотную вязкую консистенцию. Анализ на содержание микроорганизмов в процессе сквашивания оценивали по количеству выросших колоний микроорганизмов на элективных питательных средах Бликфельдта, Блаурокка, среда для выявления Lactobacillus acidophilus. Через 8 ч сквашивания во всех пробах содержание микроорганизмов соответствует требованиям, т.е. более 107 КОЕ в 1 мл. При хранении йогурта содержание ацидофильной палочки возрастает, бифидобактерий и молочнокислых изменяется незначительно. По результатам работы можно сделать вывод, что организация производства данного продукта расширит ассортимент кисломолочной продукции, что позволит увеличить объем выпускаемой продукции, удовлетворить потребительский спрос и улучшить технико-экономические показатели предприятия.

Ключевые слова: йогурт, пробиотические свойства, закваска комбинированная.

A.A. Vasilyeva, A.A. Yanieva, T.M. Panova

Ural State Forest Engineering University, Yekaterinburg, Russian Federation

DEVELOPMENT OF TECHNOLOGY OF YOGHURT WITH A HIGH PROBIOTIC ACTIVITY

The purpose of this work is to study the process of fermentation of milk by different types of probiotic microorganisms in the production of functional fermented milk drink.

Traditional sourdough for yogurt includes strains of cultures of thermophilic lactic Streptococcus (Streptococcus thermophilus) and Bulgarian Bacillus (Lactobacillus delbrueckii Bulgaricus). As a nutrient medium for the study used milk manufacturer "Bogdanovichi city dairy plant", with a mass fraction of fat 2.5%. Parameters of the fermentation process: temperature 37...38 °C; duration of fermentation-10 hours. In the process of fermentation, the samples were analyzed according to physico-chemical, organoleptic and microbiological parameters. The main criterion of the fermentation process is acidity, which characterizes the biosynthesis of lactic acid. Bifidoacidophilic yogurt reaches the required level of acidity equal to 75 °t for 7.5 hours, yogurt with bifidobacteria - for 8.25 hours, yogurt using sourdough only from yogurt cultures - for 9 hours, which indicates the acid-forming properties of the additionally introduced cultures. Yogurt with acidophilus Bacillus and bi-fidobacteria has good taste and aroma properties, has a dense viscous consistency. The analysis for the content of microorganisms in the process offermentation was evaluated by the number of grown colonies of microorganisms on elective nutrient media: Blickfeldt, Blaurocca and the medium for the detection of Lactobacillus acidophilus. After 8 hours of fermentation in all samples the content of microorganisms meets the requirements, i.e. more than 107 CFU per ml. During storage of yoghurt, the contents of Lactobacillus acidophilus increases of bifidobacteria and lactic acid is changed slightly. According to the results of the work, it can be concluded that the organization of production of this product will expand the range of dairy products, which will increase the volume of products, meet consumer demand and improve the technical and economic performance of the enterprise.

Keywords: yogurt, probiotic properties, starter culture combination.

В настоящее время загрязнение окружающей среды, влияние стрессовых факторов, применение лекарственных средств в большом количестве пагубно влияют на здоровье человека. В связи с этим актуальна разработка молочнокислых продуктов с повышенной пробиоти-ческой активностью, легкой усвояемостью и малой калорийностью [1].

Целью данной работы является изучение процесса ферментации молока различными видами пробиотических микроорганизмов при получении функционального кисломолочного напитка.

На сегодняшний день йогурт является одним из самых популярных кисломолочных продуктов. Йогурт - это кисломолочный продукт с повышенным содержанием сухих обезжиренных веществ молока, вырабатываемый из пастеризованного молока, сквашенного чистыми культурами термофильного молочнокислого стрептококка и болгарской палочки [2].

Преимущества йогурта:

• препятствует распространению гнилостных бактерий в кишечнике;

• повышает иммунную функцию человека;

• служит профилактикой инфекционных заболеваний;

• очищает кишечник от токсинов и шлаков;

• улучшает работу желудка;

• улучшает пищеварение.

Входящие в состав йогурта молочнокислые бактерии способны воздействовать на среду. Таким образом, польза йогурта состоит в том, что молочнокислые бактерии поддерживают баланс микрофлоры в кишечнике, а при нарушении микробного баланса способствуют восстановлению здорового равновесия, устраняя дисбактериоз [3, 4].

Традиционная закваска для йогурта включает штаммы культур термофильного молочнокислого стрептококка (Streptococcus thermo-philus) и болгарской палочки (Lactobacillus delbrueckii Bulgaricus).

Стрептококк термофильный (Streptococcus thermophilus) - это микроорганизм, имеющий вид длинных цепочек, образованных клетками сферической формы. Благоприятная для развития микроорганизма температура около 50 °С. При длительной пастеризации стрептококк подавляется.

Болгарская палочка (Lactobacillus delbrueckii Bulgaricus) - штамм лактобактерий, который был обнаружен в Болгарии. Подвид Lactoba-cillus delbrueckii - одна из двух бактерий, используемых для производства йогурта. Болгарская палочка является активным кислотообразова-телем за счет биосинтеза молочной кислоты, которая подавляет развитие патогенной микрофлоры [5, 6].

Для повышения пробиотической активности йогурта в данной работе предложено изменение состава закваски в производстве продукта за счет введения дополнительных культур, а именно бифидобак-терий (Bifidobacterium) и ацидофильной палочки (Lactobacillus aci-dophilus).

Бифидобактерии (лат. Bifidobacterium) - род грамположительных анаэробных бактерий, представляющих собой слегка изогнутые палочки (длиной 2-5 мкм), иногда ветвящиеся на концах; спор не образуют.

Одной из важных функций, которую выполняют бактерии (бифи-добактерии), является синтез витаминов. Они вырабатывают витамины группы B, а также витамин K. Он необходим для нормальной свертываемости крови. При недостатке появляются сложные заболевания.

Ацидофильная палочка (Lactobacillus acidophilus) - это грампо-ложительная неподвижная палочка, вызывающая молочнокислое брожение. Ацидофильная палочка продуцирует антибиотики, которые задерживают рост или приводят к гибели патогенных микробов - сальмонеллы, шигеллы [7].

В качестве питательной среды для исследования использовали молоко изготовителя «Богдановичский городской молочный завод», с массовой долей жира 2,5 % [8-11]. Параметры процесса сквашивания: температура 37-38 °С; продолжительность сквашивания 10 ч.

Проводили три параллельных сквашивания:

• первая проба - закваска, характерная для йогурта;

• вторая проба - йогуртовые культуры с добавлением бифидо-бактерий;

• третья проба - все четыре вида бактерий.

В процессе сквашивания пробы анализировали по физико-химическим, органолептическим и микробиологическим показателям, принятым в молочной промышленности [12-14].

Главным критерием процесса сквашивания является кислотность, которая характеризует биосинтез молочной кислоты (рис. 1).

Рис. 1. Изменение кислотности йогурта в процессе сквашивания

На рис. 1 видно, что бифидоацидофильный йогурт достигает необходимого уровня кислотности 75 °Т за 7,5 ч, йогурт с бифидобакте-риями - за 8,25 ч, йогурт с использованием закваски только из йогур-товых культур - за 9 ч, что свидетельствует о кислотообразующих свойствах дополнительно вводимых культур.

В табл. 1 представлена характеристика проб по органолептиче-ским свойствам.

Таблица 1

Анализ органолептических свойств продукта

Вид йогурта Продолжи- Реологические Отделение Запах

тельность свойства (визуально сыворотки

сквашивания, ч по вязкости)

Бифидоацидо- 2 + 0 Молочный

фильный 4,25 + + Слабокислый

6 ++ + Кислый

8 +++ ++ Выраженный

кисломолочный

9 +++ +++ Выраженный

кисломолочный

10 +++ +++ Сильный кисло-

молочный

С добавлением 2 + 0 Молочный

бифидобактерий 4,25 + 0 Слабокислый

6 + + Кислый

8 ++ ++ Кисломолочный

9 ++ +++ Выраженный

кисломолочный

10 +++ +++ Сильный кисло-

молочный

С использова- 2 + 0 Молочный

нием закваски 4,25 + 0 Молочный

из йогуртовых 6 + + Молочный

культур 8 + + Слабый кисломо-

лочный

9 ++ ++ Кисломолочный

10 +++ ++ Кисломолочный

Примечание: 0 - отсутствие; + - выражено незначительно; ++ - среднее проявление; +++ - выражено значительно.

Из табл. 1 видно, что йогурт с ацидофильной палочкой и бифидо-бактериями обладает хорошими вкусоароматическими свойствами, имеет плотную вязкую консистенцию.

Содержание микроорганизмов в процессе сквашивания оценивали по количеству выросших колоний микроорганизмов на элективных питательных средах. С этой целью нами были приготовлены и использованы следующие питательные среды:

• среда Бликфельдта плотная для обнаружения бактерий Streptococcus thermophilus;

• среда Блаурокка для выявления бактерий рода Bifidobacterium;

• плотная среда для выявления Lactobacillus acidophilus, приготовленная на обезжиренном молоке с добавлением панкреатина и хлороформа.

Готовые среды разливали в стерильные чашки Петри, на которые вносили образцы проб и инкубировали в течение 3 сут. Результаты подсчета выросших колоний представлены в табл. 2.

Таблица 2

Количество колоний микроорганизмов, выросших на элективных питательных средах

Микроорганизмы Пробы Продолжительность сквашивания, ч

0 4 8 72

Молочнокислые бактерии, КОЕ, млн кл/см3 Йогурт на закваске из йогуртовых культур 0,0092 1,04 15,4 15,9

Йогурт с добавлением бифидобактерий 0,0066 0,69 12,3 14,2

Бифидоацидофильный йогурт 0,0047 0,45 6,7 6,9

Бифидобактерии, КОЕ, млн кл/см3 Йогурт с добавлением бифидобактерий 0,0043 0,72 3,2 3,3

Бифидоацидофильный йогурт 0,00245 0,32 1,2 1,3

Ацидофильная палочка, КОЕ, млн кл/см3 Бифидоацидофильный йогурт 0,0022 0,61 7,7 8,2

Из табл. 2 видно, что через 8 ч сквашивания во всех пробах содержание микроорганизмов соответствует требованиям, т. е. более 10' КОЕ в 1 мл. При хранении йогурта содержание ацидофильной палочки возрастает, бифидобактерий и молочнокислых изменяется незначительно.

Преимущества бифидоацидофильного йогурта:

• улучшение органолептических свойств йогурта,

• повышение пробиотической ценности продукта,

• сокращение продолжительности сквашивания.

Таким образом, йогурт с добавлением А и Б в полном объеме соответствует требованиям к йогурту по ГОСТ Р 51331-99 [15] по орга-нолептическим и физико-химическим показателям.

При организации производства бифидоацидофильного йогурта на любом молочном заводе не требуется значительных дополнительных изменений в технологической схеме.

Проведенные технико-экономические расчеты показали экономическую целесообразность производства бифидоацидофильного йогурта на базе Ирбитского молочного завода (Свердловская область).

По результатам работы можно сделать вывод, что организация производства данного продукта расширит ассортимент кисломолочной продукции, что позволит увеличить объем выпускаемой продукции, удовлетворить потребительский спрос и улучшить технико-экономические показатели предприятия.

Список литературы

1. Дегтярев Г.П., Машошин В. Л. Совершенствование системы ведения молочного животноводства в России // Переработка молока. - 2010. - Октябрь. - С. 27-28.

2. Иркитова А.Н., Функ И.А., Дорофеев Р.В. Некоторые аспекты биотехнологии пробиотического кисломолочного напитка на основе комбинированной закваски // Техника и технология пищевых производств. - 2016. -Т. 42, № 3. - С. 19-24.

3. Молочный йогурт с пробиотическими культурами: пат. 2470518C1 Рос. Федерация / Ивлев А.А. - № 2011121594/10; заявл. 27.05.2011; опубл. 27.12.2012.

4. Дуденков А.Я., Дуденков Ю.А. Биохимия молока и молочных продуктов. - М.: Пищевая промышленность, 1972. - 161 с.

5. Давыдов Р.Б. Молоко и молочные продукты в питании человека. -М.: Медицина, 2010. - 236 с.

6. Диланян З.Х. Молочное дело: учеб. пособие. - М.: Колос, 2010. -

368 с.

7. Нечаев А.П., Траубенберг С.Е., Кочаткова A.A. Пищевая химия: учеб. пособие. - СПб.: ГИОРД, 2011. - 632 с.

8. Технический регламент на молоко и молочную продукцию: Федер. закон от 12. 06. 2008 № 88-ФЗ.

9. ГОСТ Р 52054-2003. Молоко натуральное коровье - сырье. - М.: Стандартинформ, 2008.

10. ГОСТ 10444.11-2013 (ISO 15214:1998). Микробиология пищевых продуктов и кормов для животных. Методы выявления и подсчета количества мезофильных молочнокислых микроорганизмов. - М.: Стандартинформ, 2014.

11. ГОСТ Р 52687-2006. Продукты кисломолочные, обогащенные би-фидобактериями бифидум. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2007.

12. ГОСТ Р 54758-2011. Молоко и продукты переработки молока. Методы определения плотности. - М.: Стандартинформ, 2012.

13. ГОСТ Р 54669-2011. Молоко и продукты переработки молока. Методы определения кислотности. - М.: Стандартинформ, 2013.

14. ГОСТ 5867-90 Молоко и молочные продукты. Методы определения жира. - М.: Стандартинформ, 2009.

15. ГОСТ Р 51331-99 Продукты молочные. Йогурты. Общие технические условия. - М.: Стандартинформ, 2008. - 22 с.

References

1. Degtiarev G.P., Mashoshin V.L. Sovershenstvovanie sistemy vedeniia moloch-nogo zhivotnovodstva v Rossii [Improving the system of dairy farming in Russia]. Per-erabotka moloka, 2010, Oktiabr', pp. 27-28.

2. Irkitova A.N., Funk I.A., Dorofeev R.V. Nekotorye aspekty biotekhnologii pro-bioticheskogo kislomolochnogo napitka na osnove kombinirovannoi zakvaski [Some aspects of biotechnology of probiotic fermented milk drink based on combined ferment]. Tekhnika i tekhnologiiapishchevykhproizvodstv, 2016, vol. 42, no. 3, pp. 19-24.

3. Ivlev A.A. Molochnyi iogurt s probioticheskimi kul'turami [Milk yogurt with probiotic cultures]. Patent Rossiiskaia Federatsiia no. 2011121594/10 (2012).

4. Dudenkov A.Ia., Dudenkov Iu.A. Biokhimiia moloka i molochnykh produktov [Biochemistry of milk and dairy products]. Moscow, Pishchevaia promyshlennost', 1972. 161 р.

5. Davydov R.B. Moloko i molochnye produkty v pitanii cheloveka [Milk and dairy products in human nutrition]. Moscow, Meditsina, 2010, 236 p.

6. Dilanian Z.Kh. Molochnoe delo [Dairy business]. Moscow, Kolos, 2010, 368 p.

7. Nechaev A.P., Traubenberg S.E., Kochatkova A.A. Pishchevaia khimiia [Food chemistry]. Saint Petersburg, GIORD, 2011, 632 p.

8. Tekhnicheskii reglament na moloko i molochnuiu produktsiiu. Federal'nyi zakon ot 12. 06. 2008 № 88 FZ.

9. GOST R 52054-2003. Moloko natural'noe korov'e - syr'e. M.: Standartinform,

2008.

10. GOST 10444.11-2013 (ISO 15214:1998) Mikrobiologiia pishchevykh produktov i kormov dlia zhivotnykh. Metody vyiavleniia i podscheta kolichestva mezofil'nykh molochnokislykh mikroorganizmov. M.: Standartinform, 2014.

11. GOST R 52687-2006. Produkty kislomolochnye, obogashchennye bifidobak-teriiami bifidum. Tekhnicheskie usloviia. M.: Standartinform, 2007.

12. GOST R 54758-2011. Moloko i produkty pererabotki moloka. Metody opre-deleniia plotnosti. M.: Standartinform, 2012.

13. GOST R 54669-2011. Moloko i produkty pererabotki moloka. Metody opre-deleniia kislotnosti. Standartinform, 2013.

14. GOST 5867-90. Moloko i molochnye produkty. Metody opredeleniia zhira. M.: Standartinform, 2009.

15. GOST R 51331-99. Produkty molochnye. Iogurty. Obshchie tekhnicheskie us-loviia. M.: Standartinform, 2008.

Получено 01.11.2019

Об авторах

Васильева Алина Аркадьевна (Екатеринбург, Россия) - магистр Уральского государственного лесотехнического университета (620100, г. Екатеринбург, ул. Сибирский тракт, 37/5; e-mail: voyc_alina@mail.ru).

Яниева Анастасия Альбертовна (Екатеринбург, Россия) - студент Уральского государственного лесотехнического университета (620100, г. Екатеринбург, ул. Сибирский тракт, 37/5).

Панова Татьяна Михайловна (Екатеринбург, Россия) - старший преподаватель кафедры химической технологии древесины, биотехнологии и наноматериалов Уральского государственного лесотехнического университета (620100, г. Екатеринбург, ул. Сибирский тракт, 37/5; e-mail: ptm55@yandex.ru).

About the authors

Alina A. Vasilyeva (Yekaterinburg, Russian Federation) - Master of the Ural State Forestry University (37/5, Siberian tract str., Yekaterinburg, 620100; e-mail: voyc_alina@mail.ru).

Anastasia A. Yanieva (Yekaterinburg, Russian Federation) - Student of the Ural State Forestry University (37/5, Siberian tract str., Yekaterinburg, 620100).

Tatyana M. Panova (Yekaterinburg, Russian Federation) - Senior Teacher, Department of Chemical Technology of Wood, Biotechnology and Nanomaterials of the Ural State Forestry University (37/5, Siberian tract str., Yekaterinburg, 620100; e-mail: ptm55@yandex.ru).