CC BY
115
УДК 637.146.3
Изучение влияния состава закваски на свойства ферментированных продуктов на основе концентратов пахты и молочной сыворотки
Боброва Анна Владиславовна, магистрант кафедры технологии молока и молочных продуктов
e-mail: anna.chekaleva@mail.ru
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Острецова Надежда Геннадьевна, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии молока и молочных продуктов
e-mail: lugovaya22@mail.ru
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Аннотация. Проведены исследования по подбору заквасочной микрофлоры для производства ферментированных продуктов на комбинированной молочной основе с содержанием концентратов пахты и сыворотки. Изучены физико-химические, реологические, микробиологические и органолептические свойства продуктов. Выбрана комбинированная закваска с соотношением заквасочных культур Lactobacillus acidophilus, Streptococcus salivarius subsp. thermophiles, Bifidobacterium равным 1:1:3.
Ключевые слова: кисломолочный продукт, нанофильтрация, концентрат, пахта, сыворотка, заквасочная микрофлора.
Введение. Создание современных технологий функциональных продуктов с повышенной пищевой и биологической ценностью - один из национальных приоритетов, определенный стратегическими документами по развитию АПК [1, 2]. Актуальным направлением в разработке технологий ферментированных продуктов является возможность увеличения содержания полноценного молочного белка за счет использования баромембранных методов концентрирования, в частности, на-нофильтрации вторичного молочного сырья [3]. При этом необходимо изучение влияния молочной основы сложного сырьевого состава на формирование органо-лептических и структурно-механических свойств, а также обеспечение пробиоти-ческих свойств кисломолочных продуктов.
Целью данной работы является выбор микрофлоры закваски и исследование ее влияния на свойства ферментированных продуктов на основе концентратов пахты и сыворотки, полученных нанофильтрацией.
Методы исследования. При выполнении экспериментальных исследований для определения физико-химических показателей использовали инфракрасный анализатор молока и молочных продуктов МРА Вгикег. Активную кислотность определяли потенциометрическим методом по ГОСТ 32892-2014, титруемую - по ГОСТ 3624-92.
Количество молочнокислых микроорганизмов определяли по ГОСТ 33951-2016, количество бифидобактерий - по ГОСТ 33924-2016. Для определения реологических характеристик кислотных сгустков использовали ротационный вискозиметр «Реотест 2.1». Синеретическую способность сгустков готового продукта определяли по объему выделившейся из сгустка сыворотки, при центрифугировании сгустка в течение 10 минут с частотой 3000 оборотов в минуту при 20°С. Экспериментальные исследования проводили в трех-пятикратной повторности.
Результаты и обсуждение. На основании исследований состава и свойств концентратов пахты и молочной сыворотки, полученных нанофильтрацией, были подобраны два варианта комбинированной молочной основы для нового кисломолочного продукта с соотношением концентрата пахты к концентрату сыворотки 75:25 и 50:50 (табл. 1) [4].
Таблица 1. Состав комбинированной молочной основы
Образец Массовая доля сухих веществ, % Массовая доля белка, % Массовая доля жира, % Массовая доля лактозы, %
Соотношение концентрата пахты к концентрату сыворотки
75:25 20,07±0,35 5,17±0,46 0,70±0,06 11,91±1,8
50:50 20,5±0,29 4,44±0,33 0,55±0,05 12,08±1,0
Органолептическая оценка молочной основы показала, что выбранные образцы отличаются чистым, приятным, сладковатым вкусом, однородной консистенцией, что положительно влияет на свойства конечного продукта.
При подборе заквасочной микрофлоры исходили из того, что видовой состав закваски должен обеспечить интенсивность и направленность микробиологических и биохимических процессов, способствующих формированию требуемых ор-ганолептических показателей ферментированного молочного продукта, с учетом состава молочной основы. Для изучения процесса ферментации в комбинированных молочных основах были подобраны ассоциации заквасочных культур, обеспечивающие хорошо выраженный кисломолочный вкус и запах продукта, достаточно вязкую консистенцию и пробиотические свойства.
Подбор бактерий в состав комбинированной закваски осуществляли с учетом их гликолитической и протеолитической активности, способности продуцировать ароматические вещества, а также экзополисахариды, обеспечивающие формирование в меру вязкой консистенции. Для получения продукта с пробиотическими свойствами в состав закваски включены ацидофильная палочка (по ТУ 9229-10204610209-2015) и бифидобактерии (бактериальный концентрат «Бифилайф Форте» по ТУ 9229-004-84782456-12). Включение в состав закваски термофильного стрептококка (по ТУ 9229-102-04610209-2015) позволит получить продукт с приятным кисломолочным вкусом и запахом и обеспечить формирование сгустка, достаточно устойчивого к разрушению [5, 6].
Исследование закономерностей совместного развития молочнокислых и бифи-добактерий проводили при заквашивании комбинированной молочной основы выбранными культурами одновременно при дозе закваски 5%. Соотношение культур в заквасочной микрофлоре Lactobacillus acidophilus:Streptococcus salivarius subsp. thermophilus: Bifidobacterium выбрано на основании предварительных исследований и литературных данных и составляло 1:1:3; 1:2:2 и 1:3:1 соответственно.
Сквашивание проводили при температуре (37±1) 0С до получения в меру вязкого сгустка.
Сгусток в образцах на комбинированной молочной основе с соотношением концентрата пахты к концентрату сыворотки 75:25 и 50:50 был получен за (4±0,5) часа, при этом конечное значение рН в обоих образцах отличалось незначительно (на 1,35-1,4 ед), что объясняется наличием буферных систем, в первую очередь белковой [7]. Вследствие этого в конце сквашивания при титруемой кислотности сгустков (95-100)0Т рН составляет (4,71-4,81) ед. При таком значении рН сохраняется жизнеспособность как молочнокислых бактерий, так и бифидобактерий [7].
Буферным действием казеина по отношению к молочнокислым бактериям в молочной основе, содержащем свободные ионы водорода, объясняется тот факт, что по мере обогащения продуктов белком повышается способность молочнокислых бактерий сбраживать лактозу [6].
Гелеобразование при повышенных концентрациях белка происходит быстрее за счет увеличения плотности системы [8, 9].
В образцах с долей концентрата пахты 75% наблюдалось несколько более высокая средняя степень кислотообразования (15,8-16,6) 0Т/ч-1, чем в образцах с долей пахты 50% - (14,2-16,1) 0Т/ч-1.
Количество жизнеспособных клеток ацидофильной палочки, термофильного стрептококка и бифидобактерий в конце сквашивания в исследуемых образцах представлено в таблице 2.
Таблица 2. Количество жизнеспособных клеток ацидофильной палочки, термофильного стрептококка и бифидобактерий в конце сквашивания
Соотношение культур в за- Количество жизнеспособных клеток, млн. КОЕ/см3
квасочной микрофлоре Lactobacillus acidophilus: Streptococcus salivarius subsp. thermophilus : Bifidobacterium Lactobacillus acidophilus Streptococcus salivarius subsp. thermophilus Bifidobacterium
Доля концентрата пахты в комбинированной молочной основе 50%
1:1:3 280±35 400±120 43±13
1:2:2 160±20 480±60 20±12
1:3:1 100±51 670±80 9±1
Соотношение культур в за-квасочной микрофлоре Lactobacillus acidophilus: Streptococcus salivarius subsp. thermophilus : Bifidobacterium
Количество жизнеспособных клеток, млн. КОЕ/см3
Lactobacillus acidophilus Streptococcus salivarius subsp. thermophilus Bifidobacterium
Доля концентрата пахты в комбинированной молочной основе 75%
1:1:3 375±28 450±212 48±11
1:2:2 158±41 590±134 22±12
1:3:1 133±33 855±77 11±2
Отмечено достаточно высокое количество жизнеспособных клеток всех заква-сочных микроорганизмов в обоих образцах сквашенной молочной основы: 100-375 млн. клеток ацидофильной палочки, 400-855 млн. клеток термофильного стрептококка, 9-48 млн. клеток бифидобактерий. Анализ данных, представленных в таблице, свидетельствует о том, что комбинированная основа с долей концентрата пахты 75% служит более ценным источником биологически активных веществ, необходимых для развития исследуемой заквасочной микрофлоры в выбранных соотношениях.
Наибольшее количество пробиотических микроорганизмов (ацидофильной палочки и бифидобактерий) получено при соотношении заквасочных культур Lactobacillus acidophilus: Streptococcus salivarius subsp. thermophilus: Bifidobacterium равном 1:1:3.
Установлено, что в продукте на комбинированной основе с долей концентрата пахты 75% количество жизнеспособных клеток бифидобактерий выше в 1,1-1,2 раза в сравнении с продуктом с долей концентрата пахты 50%. По-видимому, в данном образце молочной основы быстрый рост и высокий уровень биомассы би-фидобактерий связан с более высоким содержанием казеина и продуктов его протеолиза под действием ацидофильной палочки.
Одной из важных характеристик структуры кислотных сгустков является вла-гоудерживающая способность (рис. 1).
1:3:1 1:2:2 1:1:3
Соотношение заквасочных культур Lactobacillus acidophilus: Streptococcus salivarius subsp. thermophllus : Bifidobacterium
□ Доля концентрата пахты в мопочной основе 50% ■ Доля концентрата пахты в мопочной основе 75%
Рисунок 1. Изменение влагоудерживающей способности сгустков
Согласно полученным данным, увеличение дозы концентрата пахты в составе молочной основы до 75% повышает влагоудерживающую способность сгустков при использовании исследуемых соотношений заквасочных микроорганизмов на (3,4-7,1)%. По-видимому, увеличение концентрации белков в молочной основе приводит к уменьшению среднего линейного размера ячеек пространственного белкового каркаса сгустка и способствует более прочному удерживанию влаги [10, 11]. Отмечена тенденция повышения влагоудерживающей способности сгустков при соотношении заквасочных культур Lactobacillus acidophilus:Streptococcus salivarius subsp. thermophilus: Bifidobacterium равном 1:1:3. По причине связывания и удерживания воды в системе повышается ее гидрофильность в целом. За счет этого структура продукта будет сохраняться дольше при механическом воздействии, что важно при резервуарном способе производства.
Результаты органолептической оценки исследуемых образцов приведены на рисунке 2 в зависимости от показателей вкуса и запаха, консистенции и цвета.
а)
Вкуси запах 5 L
/
1
0/
Кинсииенцин Цве1
Соотношение заквасочных культур lactobacillus acidophilus: streptococcus salivarius subsp, theimophilus: bifidobacterium
■ 1:1:3 1:2:2 1:3:1
б)
Рисунок 2. Профилограмма органолептической оценки образцов, полученных на основе с соотношением концентрата пахты к концентрату сыворотки а) 75:25; б) 50:50.
Анализ профилограмм органолептической оценки показывает, что внесение заквасочных культур Lactobacillus acidophilus, Streptococcus salivarius subsp. thermophiles, Bifidobacterium в соотношении 1:1:3 способствует образованию сгустка с наиболее привлекательными потребительскими характеристиками за счет мягкого кисломолочного вкуса и запаха, без излишней кислотности.
Структурно-механические свойства исследуемых сгустков определяли на приборе «Реотест 2.1» методом ротационной вискозиметрии.
Скоростные характеристики зависимости эффективной вязкости от скорости сдвига образцов представлены на рисунке 3.
Рисунок 3. Скоростные характеристики вязкости сгустков, полученных с использованием заквасочных культур Lactobacillus acidophilus, Streptococcus salivarius subsp. thermophilus, Bifidobacterium на молочной основе с
соотношением концентрата пахты к концентрату сыворотки а) 75:25; б) 50:50.
Взаимное расположение кривых течения (рис. 3а) показывает, что для сгустков на основе смеси с соотношением концентрата пахты к концентрату сыворотки 75:25 характерна высокая вязкость от 4158 до 6534 мПа в зависимости от используемой ассоциации заквасочных культур.
Зависимость структурно-механических показателей молочно-белковых сгустков от вида комбинированной основы и соотношения заквасочных культур показана в таблице 3.
Таблица 3. Зависимость структурно-механических показателей молочно-белковых сгустков от вида комбинированной основы и соотношения заквасочных культур
Соотношение заквасочных культур Lactobacillus acidophilus: Streptococcus thermophilus : Bifidobacterium Эффективная вязкость, мПа*с Потеря вязкости, П^ % Коэффициент механической стабильности, КМС
начальная раз-рушен-ной структуры вос-станов-ленной структуры становление структуры, В^ %
Соотношение концентрата пахты к концентрату сыворотки 50:50
1:1:3 506 242 374 52,17 2,09 73,91
1:2:2 418 209 330 50,00 2,00 78,95
1:3:1 396 220 308 44,44 1,80 77,78
Соотношение концентрата пахты к концентрату сыворотки 75:25
1:1:3 1298 450 1188 57,12 2,88 88,11
1:2:2 1232 440 1188 64,29 2,80 91,67
1:3:1 924 396 814 57,14 2,33 92,93
Из данных таблицы видно, что начальная эффективная вязкость кислотных сгустков, полученных с использованием молочной основы, где доля концентрата пахты составляет 75% при постоянной скорости сдвига выше в 2,33-2,95 раза в сравнении с основой с соотношением 50:50. Наблюдается умеренная степень разрушения сгустка при перемешивании. Потеря вязкости составляет 44,44-67,29 %. Способность сгустка восстанавливать структуру после перемешивания составляет 73,91-92,93 %, что является важным при резервуарном способе производства.
Существенных различий структурно-механических характеристик в зависимости от исследуемой комбинации заквасочных культур не выявлено.
Заключение. Проведенные исследования показали, что для получения кисломолочного продукта с пробиотическими свойствами, привлекательными потребительскими характеристиками целесообразно использование комбинированной молочной основы с повышенным содержанием белка (4-5%) с применением комбинированной закваски при соотношении заквасочных культур Lactobacillus acidophilus: Streptococcus salivarius subsp. thermophilus: Bifidobacterium равном 1:1:3.
Список литературы:
1. Распоряжение правительства РФ от 17 апреля 2012 года № 559-р «Об утверждении Стратегии развития пищевой и перерабатывающей промышленности Российской Федерации (с изменениями на 30 января 2017 года).
2. Распоряжение Правительства РФ от 29 июня 2016 года №1364-р «Об ут-
верждении Стратегии повышения качества пищевой продукции в Российской Федерации до 2030 года».
3. Тихомирова, Н.А. Продукты функционального питания // Молочная промышленность. - 2013. - №6. - С. 46-49.
4. Боброва, А.В. Влияние состава комбинированной молочной основы на формирование структуры и качественные показатели йогурта / А.В. Боброва, Н.Г. Острецова// научно-теоретический журнал Вестник международной академии холода. - 2018. - №1. - С. 33-40.
5. Бифидобактерии: биология, роль в жизнедеятельности человека и животных. Производство бифидосодержащих продуктов / А.В. Гудков, С.А. Гудков, М.Я. Козловская, Г.Д. Перфильев . - Углич, 1999. - 65 с.
6. Банникова, Л.А. Микробиологические основы молочного производства: справочник / Л.А. Банникова, В.Ф. Королева, В.Ф. Семенихина. - М.: Агропромиз-дат, 1987. - 400 с.
7. Горбатова, К.К. Химия и физика молока / К.К. Горбатова. - СПб.: ГИОРД, 2003. - 288 с.
8. Clark, A.H., Kavanagh, G.M., Ross-Murphy, S.B. Globular protein gelation. Theory and experiment / A.H. Clark, G.M. Kavanagh, S.B. Ross-Murphy// Food Hydrocolloids. -2001. - 15. - P. 383-400.
9. Abd El-Salam, M.H.,El-Shibiny, S., Salem, A. Factor Affecting the Functional Properties of Whey Protein Products: A Review / M.H. Abd El-Salam, S. El-Shibiny, A. Salem // Food Reviews International. - 2009. - 25. - P. 251-270.
10. Банникова, А.В. Инновационный подход к созданию обогащенных молочных продуктов с повышенным содержанием белка / А.В. Банникова, И.А. Евдокимов. - М.: ДеЛи плюс, 2015. - 136 с.
11. Broersen, K. Do sulfhydryl groups affect aggregation and gelation properties of ovalbymin? / K.Broersen, A.M.M. Van Teefflen, A.Vries, A.G. J. Voragen, R.J. Hamer H.H.J. de Jongh // Journal of Agricultural and Food Chemistry. - 2006. - 54(14). -Р.5166-5174.
References
1. Rasporyazhenie pravitel'stva RF ot 17 aprelya 2012 goda № 559-r «Ob utverzhdenii Strategii razvitiya pishchevoy i pererabatyvayushchey promyshlennosti Rossiyskoy Federatsii (s izmeneniyami na 30 yanvarya 2017 goda) (Order of the Government of the Russian Federation of April 17, 2012, No. 559-p "On Approval of the Strategy for the Development of the Food and Processing Industry of the Russian Federation (as amended on January 30, 2017)). (In Russian)
2. Rasporyazhenie Pravitel'stva RF ot 29 iyunya 2016 goda №1364-r «Ob utverzhdenii Strategii povysheniya kachestva pishchevoy produktsii v Rossiyskoy Federatsii do 2030 goda» (Order of the Government of the Russian Federation of June 29, 2016, No. 1364-p "On approval of the Strategy for Improving the Quality of Food Products in the Russian Federation until 2030"). (In Russian)
3. Tikhomirova N.A. Functional nutrition products. Molochnaya promyshlennost' [Dairy Industry], 2013, No. 6, pp. 46-49. (In Russian)
4. Bobrova A.V., Ostretsova N.G. Influence of combination milk basis on structure formation and quality indicators of yogurt. Nauchno-teoreticheskiy zhurnal Vestnik mezhdunarodnoy akademii kholoda [Scientific-Theoretical Journal Bulletin of the International Academy of Refrigeration], 2018, No.1, pp. 33-40. (In Russian)
5. Gudkov A.V., Gudkov S.A., Kozlovskaya M.Ya., Perfil'ev G.D. Bifidobakterii: biologiya, rol' v zhiznedeyatel'nosti cheloveka i zhivotnykh. Proizvodstvo bifidosoderzhashchikh produktov [Bifidobacteria: Biology, the Role in the Life's Activity of Humans and Animals. Production of Bifidus Bacteria Containing Products]. Uglich, 1999. 65 p. (In Russian)
6. Bannikova L.A., Koroleva V.F., Semenikhina V.F. Mikrobiologicheskie osnovy molochnogo proizvodstva: Spravochnik [Microbiological Bases of Dairy Production: Reference Textbook]. Moscow, Agropromizdat, 1987. 400 p. (In Russian)
7. Gorbatova K.K. Khimiya i fizika moloka [Chemistry and Physics of Milk]. St. Petersburg, GIORD, 2003. 288 p. (In Russian)
8. Clark A.H., Kavanagh G.M., Ross-Murphy S.B. Globular protein gelation. Theory and experiment. Food Hydrocolloids, 2001, No. 15, pp. 383-400.
9. Abd El-Salam M. H., El-Shibiny S., Salem A. Factor Affecting the Functional Properties of Whey Protein Products: A Review. Food Reviews International, 2009, No. 25, pp. 251-270.
10. Bannikova A.V., Evdokimov I.A. Innovatsionnyy podkhod k sozdaniyu obogashchennykh molochnykh produktov s povyshennym soderzhaniem belka [An Innovative Approach to Creating of Enriched Dairy Products with a High Protein Content]. Moscow, DeLi plus, 2015. 136 p. (In Russian)
11. Broersen K., Van Teefflen A.M.M., Vries A. , Voragen A.G. J., Hamer R.J., de Jongh H.H.J. Do sulfhydryl groups affect aggregation and gelation properties of ovalbymin? Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2006, No. 54(14), pp. 51665174.
Studying of Starter Composition Effect on Properties of Fermented Products Based on Buttermilk and Milk Whey
Concentrates
Bobrova Anna Vladislavovna, Master Student, the Chair for Milk and Dairy Products Technology
e-mail: anna.chekaleva@mail.ru
The Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Vereshchagin State Dairy Farming Academy of Vologda
Ostretsova Nadezhda Gennadyevna, Candidate of Science (Technics), associate professor, the Chair for Milk and Dairy Products Technology
e-mail: lugovaya22@mail.ru
The Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Vereshchagin State Dairy Farming Academy of Vologda
Abstract. The research on starter population selection for fermented products manufacture on combined milk base with buttermilk and milk whey concentrates has been conducted. The physical and chemical, rheological, microbiological and organoleptic properties of the products have been studied. A combined starter with a ratio of starter cultures of Lactobacillus acidophilus, Streptococcus salivarius subsp. thermophiles, Bifidobacterium equal to 1: 1: 3 has been selected.
Keywords: fermented milk product, nanofiltration, concentrate, buttermilk, milk whey, starter population.
