Размещено на http://www.allbest.ru/

Кубанский государственный аграрный университет

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАПИТКА НА ОСНОВЕ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ С ОВОЩНЫМИ НАПОЛНИТЕЛЯМИ

Воронова Наталья Сергеевна

канд. техн. наук, доцент

Овчаров Даниил Владимирович

студент факультета перерабатывающих технологий

Краснодар, Россия

Недостаточное поступление микронутриентов с пищей - общая проблема всех цивилизованных стран. Рацион питания современного человека не может обеспечить организм необходимым количеством витаминов, минеральных веществ и пищевых волокон, потребность в которых у современного человека существенно возросла вследствие роста стрессовых и экологически неблагоприятных факторов. Зарубежный и отечественный опыт свидетельствуют, что эффективно и экономически доступно обеспечить население микронутриентами можно за счет создания недорогих комбинированных пищевых продуктов. Широкое распространение получили комбинированные продукты на основе молочной сыворотки с введением в их рецептуру растительных компонентов, например, овощного пюре. Таким образом, целью исследования являлась разработка технологии новых напитков функционального назначения на основе молочной сыворотки с овощными наполнителями

Ключевые слова: МОЛОЧНАЯ СЫВОРОТКА, ПРОБИОТИЧЕСКАЯ ЗАКВАСКА, ОВОЩНОЕ ПЮРЕ, КИСЛОТНОСТЬ

Недостаточное поступление микронутриентов с пищей - общая проблема всех цивилизованных стран. Рацион питания, достаточный для восполнения умеренных энергозатрат, не может обеспечить организм необходимым количеством витаминов, минеральных веществ и пищевых волокон, потребность в которых у современного человека существенно возросла вследствие роста стрессовых и экологически неблагоприятных факторов [1,2]. Зарубежный и отечественный опыт свидетельствуют, что эффективно и экономически доступно обеспечить население микронутриентами можно за счет создания недорогих комбинированных пищевых продуктов, обогащенных витаминами, минеральными веществами и пищевыми волокнами [3].

Широкое распространение получили комбинированные продукты на основе молочной сыворотки. Сыворотка технологична в переработке, что облегчает получение разных типов новых продуктов. Кроме того, вкус молочной сыворотки хорошо сочетается со вкусом вводимых компонентов [2].

В настоящее время большое внимание уделяется разработке продуктов для лечебного и профилактического питания, обогащенных различными биологически активными веществами, в том числе и витаминами. Подобные продукты получают путем комбинирования, то есть введения обогащающих добавок растительного происхождения в продукты питания массового потребления. Целью таких разработок являются продукты, способствующие укреплению защитных функций организма, снижению риска воздействия вредных веществ, предупреждению различных заболеваний. Одно из актуальных направлений - использование для этого овощей того региона, где проживает человек [3,4]. Овощи являются основным источником минеральных солей и витаминов. Содержание в овощах органических кислот (яблочная, лимонная, винная) и ароматических веществ способствует улучшению аппетита, хорошему усвоению пищи.

Таким образом, целью исследования являлась разработка технологии новых напитков функционального назначения на основе молочной сыворотки с овощными наполнителями.

В исследование использовали творожную сыворотку ТМ «Кубанский молочник» (ст. Брюховецкой, Краснодарского края, ЗАО «СК «Ленинградский»). В таблице 1 представлен химический состав творожной молочной сыворотки (ГОСТ 53438-2009).

Таблица 1

Химический состав творожной молочной сыворотки, %

Наличие в сыворотке большого количества лактозы делает ее хорошей средой для различных типов брожений (молочнокислое, спиртовое, пропионовокислое и другие), а наличие белков позволяет повышать биологическую ценность вырабатываемых на ее основе продуктов. Сывороточные белки, которые являются важным компонентом сыворотки, оптимально сбалансированы по аминокислотному набору, особенно серосодержащих аминокислот - цистина, метионина, что создает хорошие возможности для регенерации белков печени, гемоглабина и белков плазмы крови [1]. Аминокислотный состав белков творожной сыворотки представлен в таблице 2.

При подборе микрофлоры и разработке технологии функциональных напитков на основе молочной сыворотки с овощными наполнителями необходимо учитывать специфические требования, предъявляемые к продуктам функционального назначения. К ним относятся физиологичность микрофлоры для организма, умеренная кислотность продукта, достаточное количество клеток жизнеспособных микроорганизмов, вводимых с заквасками, повышение питательной и биологической ценности, усвояемости и гигиенической надежности продукта.

Таблица 2

Аминокислотный состав белков творожной сыворотки

Известно, что бифидобактерии дают достаточно высокий урожай клеток, способствуют улучшению вкуса продукта, устойчивы к кислой реакции среды и, следовательно, имеют высокие адгезивные свойства (выживаемость в желудочно-кишечном тракте в процессе микробной трансформации). Бифидобактерии являются основными представителями нормофлоры кишечника человека и это - единственный вид среды микроорганизмов, у которых не выявлено патогенных для человека свойств [3]. Ацидофильные палочки вырабатывают естественные антибиотики, которые подавляют рост бактерий группы кишечной палочки и др., оказывают направленное действие на некоторые метаболические процессы, важные для ускорения восстановления и повышения работоспособности организма [2].

Учитывая вышеизложенное, для разработки функционального напитка на основе молочной сыворотки с овощными наполнителями был выбран бактериальный концентрат, состоящая из комбинации культур В.bifidum 791 и L.acidophilus в соотношении 5:1. Как показано в работе [3] выбранная комбинация при использовании сухого концентрата бифидобактерии, обеспечивает комбинированной закваске высокие органолептические и реологические показатели, достаточное количество жизнеспособных клеток.

Источником минеральных солей, витаминов, органических кислот и ароматических веществ, способствующих улучшению аппетита и хорошему усвоению пищи наибольший интерес представляет топинамбур, свекла и морковь [1].

Топинамбур - это клубневое растение, принадлежащее к роду подсолнечниковых. В состав клубней топинамбура входят также белки, пектин, аминокислоты, органические и жирные кислоты. Пектиновых веществ в топинамбуре содержится до 11% от массы сухого вещества. Существенное отличие топинамбура от других овощей проявляется в высоком содержании в его клубнях белка (до 3,2% на сухое вещество), представленного 8 аминокислотами, которые синтезируются только растениями и не синтезируются в организме человека: аргинин, валин, гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, триптофан, фенилаланин. По содержанию витаминов В₁, В₂, С топинамбур богаче картофеля, моркови и свеклы более чем в 3 раза [5].

Свекла содержит углеводы, клетчатку, калий, фосфор, кальций, магний, железо, цинк, витамины С, В1, В5, В6, РР, Е, фолиевую кислоту, провитамин А, которые так необходимы человеку. В свекле имеется гамма-аминомасляная кислота, играющая важную роль в обмене веществ головного мозга. Много в свекле клетчатки (0,9%) и пектинов (1,1%), способствующих выведению из кишечника солей тяжелых металлов и продуктов распада [4].

Морковь -- признанный лидер среди овощей по содержанию провитамина А, количество которого составляет 7-11 мг % на 100 г, а в некоторых сортах -- до 20-37 мг % на 100 г. В моркови содержатся витамины B1, B2, В9, С, PP [5].

Для определения пробиотичских свойств используемой закваски изучали влияние овощного пюре на динамику сквашивания молока бакконцентратом, состоящим из В.bifidum 791 и L.acidophilus. На основании исследований литературных источников и практики в технологии напитков из молочной сыворотки был выбран процент вносимой закваски - 3%.

При исследовании влияния растительных добавок на кинетику сквашивания молока в него вносили пюре свеклы, моркови и топинамбура в количестве 25%. Полученные смеси пастеризовали, охлаждали до температуры заквашивания и вносили концентрат бифидобактерий. Термостатирование проводили при температуре 37 ^оС в течение 24 часов, контролем служил образец без растительных добавок. Данные представлены на рисунке 1.

Из рисунка 1 видно, что введение растительных добавок интенсифицирует процесс ферментации. На конец срока сквашивания (24 часа) титруемая кислотность образцов с добавлением пюре овощей превышают контроль.

Рисунок 1 Влияние растительных добавок на динамику сквашивания молока

молоко питание творожный сыворотка

Следующей задачей, являлось определение влияния введения растительных добавок на динамику сквашивания творожной сыворотки бакконцентратом. Для этого пюре овощей вносили в сыворотку в количестве 30%, контролем служила сыворотка без растительных добавок. Данные, представлены на рисунке 2, показали, что в течение 24 часов закваска не проявляет активности.

Рисунок 2 Влияние растительных добавок на динамику сквашивания сыворотки бакконцентратом

Полученные результаты можно объясняется тем, что сыворотка, как среда для развития микроорганизмов, отличается от молока по массовой доли лактозы и активной кислотности, поэтому ее ферментация сухим бакконцентратом продолжительна по времени и приводит к его перерасходу.

Для обеспечения оптимальных условий развития микроорганизмов бакконцентрата необходимо было снизить уровень кислотности творожной сыворотки. На практике для нейтрализации сыворотки используются различные химические вещества (растворы аммиака, гидроксида натрия и др.) [3]. Исходя из этого, необходимо сначала проводить активацию бакконцентрата, а затем вносить активизированный концентрат непосредственно в сыворотку.

Активизация бакконцентрата проводилась двумя способами: активизация в обезжиренном молоке, до нарастания активной кислотности 4,9-5,2 ед.; активизация в нейтрализованной сыворотке, до нарастания кислотности 4,9-5,2 ед.

Ранее был проведен подбор раствор для нейтрализации (раскисления) творожной сыворотки и для этого был выбран раствор питьевой соды (гидрокарбоната натрия), он является химически безопасным и доступным. Пищевая сода - вещество традиционно используемое в пищевой промышленности. Выбранная концентрация раствора пищевой соды позволяет качественно провести нейтрализацию до рН= 6,2-6,6 ед. перед началом процесса ферментации.

Нейтрализацию проводили добавлением в сыворотку 5% NaHCO₃ до значения рН= 6,2-6,6 ед. Данные представленные на рисунках 3 и 3 отображают динамику сквашивания сыворотки с растительными добавками с использованием активизированного концентрата на обезжиренном молоке, нейтрализованной сыворотке.

Рисунок 3 Влияние растительных добавок на динамику сквашивания сыворотки бакконцентратом, активированном на обезжиренном молоке

Рисунок 4 Влияние растительных добавок на динамику сквашивания сыворотки бакконцентратом, активированным на нейтрализованной сыворотке

Из графиков представленных на рисунках 3 и 4 видно, что введение растительных добавок интенсифицирует процесс кислотообразования. Наилучшие результаты были получены при использовании пюре топинамбура. Незначительно меньшая активность наблюдалась в образцах с пюре моркови и свеклы. Таким образом, введение растительных добавок, до сквашивания позволяет интенсифицировать процесс кислотообразования и тем самым сократить процесс ферментации. Установлено, что при использовании заквасок прямого внесения для ферментации сыворотки необходима предварительная их активизация. Наилучшие результаты наблюдаются при внесении концентрата активизированного на нейтрализованной и электроактивированной сыворотке. В дальнейших испытаниях использовали закваску приготовленную на нейтрализованной сыворотке.

Для разработки рецептуры функционального напитка необходимо подобрать оптимальное соотношение компонентов (топинамбур:морковь: свекла) для составления овощного пюре, при котором достигался наибольший пребиотический эффект, и при этом продукт обладал хорошими органолептическими показателями. С целью решения этой задачи пюре овощей вносили в сыворотку в количестве от 10 до 40%, контролем служила сыворотка без растительных добавок.

На рисунках 5-7 представлены графики изменения титруемой кислотности, в зависимости от процентного содержания пюре топинамбура, моркови и свеклы в сыворотке.

Рисунок 5 Влияние количества вносимого пюре топинамбура на динамику сквашивания

Рисунок 6 Влияние количества вносимого пюре моркови на динамику сквашивания сыворотки

Рисунок 7 Влияние вносимого пюре свеклы на динамику сквашивания сыворотки

Из полученных данных можно сделать вывод, что увеличение массовой доли растительного компонента интенсифицирует процесс кислотообразования, но одновременно с этим ухудшаются органолептические показатели продукта, поэтому оптимальной нормой внесения пюре является 20-30%. Наибольший эффект достигался при использовании топинамбура. Это объясняется тем, что топинамбур богат инулином, который используется в процессе жизнедеятельности отдельными видами бифидобактерий как питательное вещество.

Из проведенных ранее исследовании можно сделать вывод, что образцы с пюре топинамбура уступают по внешнему виду, образцам с пюре моркови и свеклы, поэтому с целью улучшения органолептических свойств предложено использовать комбинации пюре топинамбур:морковь:свекла. На рисунке 8 показана динамика сквашивания сыворотки при внесении 25% комбинированной добавки, состоящей из пюре топинамбура, моркови и свеклы в соотношении:

1. Образец 1.-пюре топинамбура 70%, моркови 20%, свеклы 10%

2. Образец 2.-пюре топинамбура 60%, моркови 20% свеклы 20%

3. Образец 3.-пюре топинамбура 50%, моркови 25%, свеклы 25%

Рисунок 8 Влияние смесей пюре топинамбура, моркови и свеклы на динамику сквашивания сыворотки

Как следует из полученных данных (Рис. 8), в образце 1 с содержанием пюре топинамбура 70%, процесс нарастания кислотности проходит интенсивнее по сравнению с образцом 2 и 3. Следует отметить, что свекла содержит природный краситель бетанин, который хорошо растворим в воде и способен давать более интенсивное окрашивание.

Пюре из моркови в технологии сывороточного напитка также улучшает цвет продукта за счет наличия красящих пигментов - каратиноидов - и усиливает профилактические свойства за счет наличия таких функциональных ингредиентов, как пантотеновая кислота и ее производные, пищевые волокна и витамины. Пантотеновая кислота и ее производные обладает ростстимулирующим действием в отношении различных штаммов бифидобактерий, при этом максимальная активность свойственна таким пантатеносодержащим соединениям моркови, как пантетин и S-сульфопантетин.

Таким образом, добавление растительных компонентов при получении функциональных напитков из молочной сыворотки позволяет не только улучшать вкусовые качества продукта, сбалансировать микронутриентный состав, но и усилить пробиотический эффект и придать продукту симбиотические свойства.

Дегустационный анализ является наиболее распространенным и, вместе с тем, наиболее объективным и надежным способом оценки качества продуктов. Для дегустации были выбраны 3 опытных образцов сывороточного напитка с овощным пюре, состоящим из топинамбура, моркови и свеклы в соотношении:

1. Образец 1.-пюре топинамбура 70%, моркови 20%, свеклы 10%.

2. Образец 2.-пюре топинамбура 60%, моркови 20% свеклы 20%.

3. Образец 3.-пюре топинамбура 50%, моркови 25%, свеклы 25%.

Общие результаты дегустационного анализа опытных образцов отражены на рисунке 9.

Рисунок 9 Профилограмма дегустационного анализа образцов сывороточного напитка (средние баллы)

Результаты дегустации показывают, что наиболее низкие оценки дегустационной комиссии получил образец № 3 - в образце преобладает насыщенный яркий цвет, вкус и запах свеклы, не свойственный сывороточному напитку. Наиболее высокие оценки получил образец 1 - образец обладает мягким кислосладким вкусом, с запахом внесенного ароматизатора; цвет - приятный свекловичный, равномерный по всей массе, консистенция - однородная, в меру вязкая жидкость. На основание полученных данных дальнейшие исследования будут проводиться с опытным образцом 1 - т.е. в качестве овощной добавки при выработке функционального напитка на основе творожной сыворотки будет использоваться пюре состоящие из 70% топинамбура, 20% моркови, 10% свеклы.

На кафедре технологии хранения и переработки животноводческой продукции ФГБОУ ВПО "Кубанский ГАУ" была выработана опытная партия разработанного функционального напитка на основе молочной сыворотки с овощными наполнителями. Результаты исследования физико-химических показателей представлены в таблице 3.

Таблица 3

Физико-химические показатели сывороточного напитка с овощными наполнителями

Результаты исследования микробиологических показателей представлены в таблице 4.

Таблица 4

Микробиологические показатели сывороточного напитка с овощным наполнителем

Данные таблиц 3 и 4 свидетельствуют о том, что сывороточный напиток с овощным наполнителем по всем физико-химическим и микробиологическим показателям соответствует требованиям Технического регламента ФЗ РФ № 78. Удовлетворения суточной потребности человека в питательных веществах при употреблений одной порции функционального сывороточного напитка с овощным наполнителем представлено в таблице 5.

Таблица 5

Пищевая ценность одной порции (200 г) функционального сывороточного напитка с овощными наполнителями

Анализируя полученные данные таблицы 5, можно сделать вывод, что введение в рецептуру сывороточного напитка овощного пюре из топинамбура, моркови и свеклы позволит восполнить суточную потребность человека в питательных веществах и витаминах, а так же расширить ассортимент напитков из молочной сыворотки.

Оценку пробиотических свойств разработанного сывороточного напитка с овощным наполнителем определяли по содержанию жизнеспособных клеток, как молочнокислых микроорганизмов, так и бифидобактерий в течение 3 недель (Рис. 10).

Рисунок 10 Изменение содержания молочнокислых и бифидобактерий в процессе хранения

В результате исследования роста молочнокислых и бифидобактерий в сывороточном напитке с овощным наполнителем, установлено, что в нем содержание жизнеспособных клеток как молочнокислых микроорганизмов, так и бифидобактерий остается на высоком уровне в течение всего срока хранения.

Таким образом, результаты экспериментальных исследований дают основание для вывода о целесообразности производства функциональных напитков на основе молочной сыворотки с овощными наполнителями.

Литература

1. Лихацкая С.В. Разработка технологии сывороточных напитков и желе с использованием продуктов переработки свеклы: Дис. … канд.техн. наук: 05.18.04: Кемерово 2003 123с. РГБ ОД, 61:04-5/266-5.

2. Еникеев А.Ф. Пути совершенствования переработки молочной сыворотки // Молочная промышленность - №2,2006. С. 19-24.

3. Gullуn B. et al. (2009) Prebiotic potential of a refined product containing pectic oligosaccharides //LWT - Food Science and Technology 44, 1687-1696.

4. Воронова Н. С. Совершенствование технологии получения белковых изолятов из подсолнечного жмыха и их использование для повышения пищевой ценности мучных кондитерских изделий дис.... канд. техн. наук: 05.18.01 / Воронова Наталья Сергеевна. Краснодар, 2011. 133 с.

5. Воронова Н.С. Модифицированные белковые изоляты из подсолнечного жмыха / Воронова Н.С. Саарбрюккен: Palmarium Academic Pudlishing, 2014. 109 с.

Размещено на Allbest.ru