CC BY
124
к
ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
УДК 637.352
Биотехнология мягкого сыра
для специализированного питания
Н. Б. Гаврилова, д-р техн. наук, профессор; Е. А. Макарова, аспирант Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина
Первостепенная задача каждого государства заключается в обеспечении населения доступным и качественным продовольствием.
В Доктрине продовольственной безопасности Российской Федерации обозначена главная задача, поставленная перед российской молочной отраслью, - довести долю отечественной молочной продукции в общем товарном ресурсе до 90 % [1]. Министр сельского хозяйства РФ А.Н. Ткачев считает, что в ближайшее время эта цель - обеспечить население доступным и качественным продовольствием - будет достигнута [2].
Молочные продукты и особенно сыр занимают важное место в структуре питания всех категорий населения - детей, подростков, молодежи, лиц старшего возраста. Любому организму необходимы биологически активные вещества, легко усвояемые молочные белки и жиры, а также систематическое потребление таких функциональных веществ, как про-биотики, пребиотики, витамины, макро- и микроэлементы, пищевые волокна и др.
В последние годы объем производства сыров [3] в РФ неуклонно увеличивается. Особенно активно развивается сегмент мягких сыров, который имеет некоторое преимущества перед технологией твердых и полутвердых сыров [4, 5]:
• более короткий производственный цикл;
• меньшая молокоемкость (на 2025 %);
• высокая пищевая и биологическая ценность;
• разнообразные потребительские характеристики;
• реализация без созревания или с краткими сроками (5-15 суток);
• отсутствие затрат на строительство и эксплуатацию посолочных бассейнов, т. к. в большинстве видов
мягкого сыра посолка производится в зерне.
Основным трендом в производстве современных ферментированных молочных продуктов является обогащение их функциональными ингредиентами в соответствии с ГОСТ Р 55577 - 2013 [6] и регулирование биологической ценности путем повышения содержания белков, прежде всего сывороточных, в молочно-белковой основе.
Цель исследования - разработка технологии нового вида мягкого сыра для специализированного питания населения.
Основным объектом исследования стало молоко коровье сырое базисной жирности (3,4%) получаемое от хозяйств - поставщиков Омской области в соответствии с ГОСТ Р 52054 - 2003 (Изменения 1, 2) и ГОСТ 31449 - 2013.
В качестве биообъектов использовались: закваска ЛКДБ БК Углич 7К, концентрат бактериальный лиофили-зированный БК-Углич-Бифилакт АД, ферментный препарат Fromase 750 XL G по действующей нормативной документации. Как источник растительного белка и пищевых волокон изучены отруби гречневые (мелкого помола) по ТУ 9295-001-65528860-2012.
Контролем в процессе исследования являлся мягкий сыр «Останкинский», параметры производства которого отражены в ГОСТе 32263 - 2013 [7].
Так как новый продукт предназначен для специализированного
питания, то проектирование его химического состава, пищевой и биологической ценности проводилось в соответствии с ТР ТС 027 / 2012 и МР. 2.3.1.2432 - 08 [8, 9]. Также учитывалось то, что современные потребители все чаще выбирают продукты, которые не только утоляют голод и снабжают организм необходимыми питательными веществами, но и обладают дополнительными преимуществами - улучшают физическое здоровье, повышают умственные способности. Потребность в таких продуктах становится все более насущной на фоне растущих во всем мире цен на медицинские услуги, увеличивающихся продолжительности жизни и периода активности пожилых людей [10].
Исследования проводились в лаборатории Омского ГАУ. В работе использовались современные стандартные методики исследования. Результаты экспериментальных анализов подвергались статистической обработки методами корреляционного и регрессионного анализа, реализованного с помощью стандартных пакетов программ «MathCAD-14 Professional», «M.S. Excel». Повторяемость опытов пятикратная. Достоверность результатов определялась с помощью критерия Кохрена [11].
Для получения молочной основы с повышенным содержанием сухих веществ, в том числе сывороточных белков, изучался современный мембранный метод - ультрафильтрация, который успешно применяется в технологии творожных продуктов, производимых без отделения сыворотки [12, 13].
Экспериментальные исследования процесса ультрафильтрации нормализованного пастеризованного молока проводилось на установке Tetra Alcross UC. В данном модуле предусмотрена степень (фактор) концентрирования от 2,5 до 4,0. В работе использован коэффициент концентрирования 2,56. Параметры ультрафильтрации были следующие:
Таблица 1
Химический состав объекта исследования до и после ультрафильтрации
Химический состав, %
Объект исследования Сухие в том числе
вещества жир белки углеводы зола
Молоко нормализованное пастеризованное (до ультрафильтрации) 12,2 3,4 3,3 4,7 0,8
После ультрафильтрации ретентат 21,38 8,7 8,4 4,1 0,18
пермеат 5,39 0,04 0,06 5,1 0,19
INNOVATIVE TECHNOLOGIES
• температура нормализованного пастеризованного молока (48±2) °С;
• температура охлаждения пермеа-та 6...8 °С;
• время хранения пермеата не более 12 ч при температуре (4±2) °С.
Результаты экспериментальных исследований после математико-статистической обработки представлены в табл. 1.
В дальнейших исследованиях в качестве молочной основы с повышенным содержанием кальция, сывороточных белков и х-казеина, сбалансированным соотношением жир: белки, как 1:1, использовался ретентат.
Для обогащения молочной основы растительными белками и пищевыми волокнами использовались гречневые отруби. Гречка - ценная растительная культура, источник незаменимых аминокислот. Одна из ее основных особенностей - полное отсутствие клейковины (глютена). Глю-тен противопоказан людям, страдающим пищевой аллергией, глютеновой энтеропатией или целиакией. Эти заболевания проявляются разными симптомами в результате поражения тонкого кишечника у детей и взрослых. Гречневые отруби бедны углеводами, но богаты белком (до 40%) и растворимыми волокнами. Они полезнее других отрубей, потому что белок, содержащийся в них, очень схож с животным (необходимым человеку), жиры не откладываются, а сразу же расходуются по назначению.
В ходе экспериментальных исследований предложен новый способ подготовки и внесения гречневых отрубей в молочную основу. Ингредиент подвергался термической обработке при температуре 182.190 °С в течение 5-7 мин, что значительно улучшает органолептические показатели гречневых отрубей. Для равномерного распределения данного функционального ингредиента в молочной основе гречневые отруби иммобилизовали в смесь биополимеров животного и растительного происхождения: желатин: пектин, в соотношении 2:1 [14, 15].
На основе результатов исследований разработана технология производства мягкого сыра. Технологическая блок-схема его производства представлена на рис. 1.
Процесс производства мягкого сыра осуществляется следующим образом: в молочную основу после
ультрафильтрации вносят гречневые отруби в иммобилизованном виде, смесь пастеризуют при t = (72±1) °С с выдержкой 15-20 с, охлаждают до температуры заквашивания, вносят закваску ЛКДБ БК Углич 7К, в состав культур которой входят Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. üremoris, Lactococcus lactis subsp. diacetilactis, Lactobacillus casei и ферментный препарат Fromase 750 XLG. Получение сгустка осуществляется в течение 25-30 мин, затем сгусток обрабатывается, сыворотка удаляется и в сырное зерно в качестве биообогатителя вносится концентрат БК Углич-Бифилакт-АД в активизированном виде, в состав которого входят следующие культуры: Lactococcus lactis subsp. diacetylactis; Streptococcus thermophilus; Lactobacillus acidophilus; Bifidobacterium bifidum и / или B. longum и / или B. adolescentis, для обогащения мягкого сыра проби-отиками в присутствии пребиотика -пищевых волокон гречневых отрубей. Фасуется мягкий сыр в виде низкого цилиндра высотой 2-3 см, диаметром 8-9 см и массой 0,100-0,150 кг. Срок годности мягкого сыра 7 суток при температуре хранения (4±2) °С. Новизна технологического решения отражена в патенте на изобретение № 2609655 [16].
Химический состав опытного мягкого сыра в сравнении с контролем представлен в табл. 2.
Характеристика биологической ценности белков мягкого сыра в виде аминокислотного скора в сравнении со шкалой ФАО-ВОЗ приведена в табл. 3.
Таблица 2
Химический состав мягкого сыра
Наименование Сухие вещества, % Влага, % Жир в сухом веществе, % Поваренная соль
Опыт 44,0±0,5 56,0±0,5 45,0 1,5
Контроль 42,0±0,5 58,0±0,5 45,0 1,5
Таблица 3
Аминокислотный скор белков мягкого сыра
Наименование Шкала ФАО/ ВОЗ Мягкий сыр
А С А С
Изолейцин 40,0 100 54,1 135
Лейцин 70,0 100 82,5 118
Лизин 55,0 100 108,0 201
Метионин+ цистин 35,0 100 40,0 114
Фенилаланин+ тирозин 60,0 100 100,2 166
Треонин 40,0 100 59,0 147
Триптофан 10,0 100 12,5 125
Валин 50,0 100 59,5 119
Примечание: А - содержание незаменимых аминокислот, мг/г белка, С - аминокислотный скор, % относительно справочной шкалы ФАО/ВОЗ
Технологическая блок-схема производства мягкого сыра
ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Анализ данных представленных в табл. 2 и 3 свидетельствует о биологической и пищевой ценности нового продукта.
Таким образом, на основании комплексного анализа экспериментальных данных разработана биотехнология мягкого сыра с использованием ультрафильтрации, что позволило снизить расход основного молочного сырья на 1 кг продукта и повысить степень использования сывороточных белков в 3,2 раза по сравнению с контрольным образцом мягкого сыра «Останкинский». Изучена пищевая и биологическая ценность мягкого сыра. Установлено отсутствие лимитирующей аминокислоты. Определены функциональные ингредиенты: гречневые отруби в количестве 4 г/100 г сыра в иммобилизованном виде и биодобавка - пробиоти-ческая микрофлора в количестве не < 106 КОЕ в 1 г продукта, что позволяет рекомендовать новый вид мягкого сыра как для массового, так и для функционального питания населения всех возрастных групп.
ЛИТЕРАТУРА
1. Доктрина продовольственной безопасности РФ. Утверждена указом президента РФ от 30 января 2010 г. № 120.
2. Продовольственная независимость России: В 2 т. Т1./А.В. Гордеев и др. // Под общ. ред. А.В. Гордеева. - М.: Технология ЦД, 2016. - 560 с.
3. Рыбалова, Т. И. Молочный сектор России: итоги года/Т.И. Рыбалова // Молочная промышленность. - 2017. -№ 12. - С. 4-7.
4. Макарова, Е. А. Современная технология мягкого сыра для фермеров сибирского региона/ Е.А. Макарова, Н. Б. Гаврилова // Вестник ОмГАУ. -2016. - № 3. - С. 230-234.
5. Остроухова, И.А. Мягкий сыр -это рентабельно/ И. А. Остроухова,
B.А. Мордвинова, С.Г. Ильина // Сыроделие и маслоделие. - 2009. - № 2. -
C. 11-13.
6. ГОСТ Р 55577 - 2013. Продукты пищевые функциональные.
7. ГОСТ 32263 - 2013. Сыры мягкие. Технические условия.
8. ТР ТР 027/ 2012. Технический регламент таможенного союза «О безопасности отдельных видов специализированных видов пищевой продукции». Утвержден 15 июня 2012. № 34.
9. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. Методические рекомендации. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотреб-надзора, - 2009. - 36 с.
10. Биотехнологии. Еда как источник здоровья // Глобальные технологические тренды. Трендлеттер. - 2015. -№ 15. http://issek.hse.ru/ trendletter.
11. Елисеева, И. И. Общая теория статистики: учебник/ И. И. Елисеева, М.И. Юзбашев// - М.: Финансы и статистика, 2001. - 480 с.
12. Гаврилова, Н.Б. Технология творожного десертного продукта (пудинга) с применением ультрафильтра-ции/Н. Б. Гаврилова, Ю. П. Вотинцев // Молочная промышленность. - 2016. -№ 5. - С. 64-65.
13. Евдокимов, И.А. Концепция получения молочной основы с повышенным содержанием сухих веществ для ферментированных продуктов/И.А. Евдокимов, О. И. Егоров, А. Д. Лодыгин // Молочная промышленность. - 2017. -№ 12. - С. 26-27.
14. Макарова, Е.А. Современная технология мягкого сыра для фермеров Сибирского региона/ Е.А. Макарова, Н. Б. Гаврилова // Вестник ОмГАУ. -2016. - № 3 (23). - С. 230-234.
15. Гаврилова, Н.Б. Использование растительных ингредиентов в технологии мягкого сыра/ Н. Б. Гаврилова, Е.А. Макарова // Сыроделие и маслоделие. - 2016. - № 5. - С. 36-38.
16. Пат. 2609655 РФ, МПК A23C19/076 (2006.01); Способ производства мягкого кислотно-сычужного сыра/ Е.А. Макарова [и др.] // ФГБОУ ВО «Омский гос. аграрный ун-т им. П.А. Столыпина». -№ 2015156278; заявл. 25.12.15; опубл. 02.02.17, Бюл. № 4.
REFERENCES
1. Doktrina prodovol'stvennoj bezopasnosti RF. Utverzhdena ukazom prezidenta RF ot 30 janvarja 2010 g. № 120.
2. Prodovol'stvennaja nezavisimost' Rossii: V 2 t. T1./A.V. Gordeev i dr. // Pod obshh. red. A.V. Gordeeva. - M.: Tehnologija CD, 2016. - 560 s.
3. Rybalova, T.I. Molochnyj sektor Rossii: itogi goda/ T.I. Rybalova // Molochnaja promyshlennost'. - 2017. -№ 12. - S. 4-7.
4. Makarova, E.A. Sovremennaja tehnologija mjagkogo syra dlja fermerov
sibirskogo regiona/ E.A. Makarova, N.B. Gavrilova// Vestnik OmGAU. - 2016. -№ 3. - S. 230-234.
5. Ostrouhova, I. A. Mjagkij syr -jeto rentabel'no/ I. A. Ostrouhova, V.A. Mordvinova, S.G. Il'ina // Syrodelie i maslodelie. - 2009. - № 2. - S. 11-13.
6. GOST R 55577 - 2013. Produkty pishhevye funkcional'nye.
7. GOST 32263 - 2013. Syry mjagkie. Tehnicheskie uslovija.
8. TR TR 027/ 2012. Tehnicheskij reglament tamozhennogo sojuza «O bezopasnosti o tde l'ny h vidov specializirovannyh vidov pishhevoj produkcii». Utverzhden 15 ijunja 2012. № 34.
9. Normy fiziologicheskih potrebnostej v jenergii i pishhevyh veshhestvah dlja razlichnyh grupp naselenija Rossijskoj Federacii. Metodicheskie rekomendacii. -M.: Federal'nyj centr gigieny ijepidemiologii Rospotrebnadzora, - 2009. - 36 p.
10. Biotehnologii. Eda kak istochnik zdorov'ja // Global'nye tehnologicheskie trendy. Trendletter. - 2015. - № 15. http://issek.hse.ru/ trend letter.
11. Eliseeva, I. I. Obshhaja teorija statistiki: uchebnik/ I. I. Eliseeva, M.I. Juzbashev// - M.: Finansy i statistika, 2001. - 480 p.
12. Gavrilova, N. B. Tehnologija tvorozhnogo desertnogo produkta (pudinga) s primeneniem ul'trafil'tra cii/N. B. Gavrilova, Ju. P. Votincev // Molochnaja promyshlennost'. - 2016. -№ 5. - S. 64-65.
13. Evdokimov, I. A. Koncepcija poluchenija molochnoj osnovy s povyshennym soderzhaniem suhih veshhestv dlja fermentirovannyh produktov/ I.A. Evdokimov, O. I. Egorov, A. D. Lodygin // Molochnaja promyshlennost'. - 2017. - № 12. -P. 26-27.
14. Makarova, E. A. Sovremennaja tehnologija mjagkogo syra dlja fermerov Sibirskogo regiona/ E.A. Makarova, N.B. Gavrilova // Vestnik OmGAU. - 2016. -№ 3 (23). - P. 230-234.
15. Gavrilova, N. B. Ispol'zovanie rastitel'nyh ingredientov v tehnologii mjagkogo syra/ N. B. Gavrilova, E.A. Makarova // Syrodelie i maslodelie. -2016. - № 5. - S. 36-38.
16. Pat. 2609655 RF, MPK A23C19/076 (2006.01); Sposob proizvodstva mjagkogo kislotno-sychuzhnogo syra/E. A. Makarova [i dr.] // FGBOU VO «Omskij gos. agrarnyj un-t im. P.A. Stolypina». - № 2015156278; zajavl. 25.12.15; opubl. 02.02.17, Bjul. № 4.
INNOVATIVE TECHNOLOGIES
Биотехнология мягкого сыра для специализированного питания
Ключевые слова
гречневые отруби; мягкий сыр; пребиотики; пробиотики; специализированное питание; функциональные ингредиенты
Реферат
В статье дано научное обоснование актуальности аналитико-экспериментального исследования на основе современного состояния производства молочных продуктов, в том числе мягких сыров в Российской Федерации, которые имеют ряд преимуществ по сравнению с технологией твердых и полутвердых сыров. Авторы сформулировали цель исследования: разработка нового вида мягкого сыра для специализированного питания. Основным объектом исследования являлось молоко коровье сырое базисной жирности (3,4%) получаемое от хозяйств - поставщиков Омской области в соответствии с ГОСТ Р 52054 - 2003 (Изменения 1, 2) и ГОСТ 31449 - 2013. В качестве биообъектов использовались: закваска ЛКДБ БК Углич 7К, концентрат бактериальный лиофи-лизированный БК-Углич-Бифилакт АД, ферментный препарат Fromase 750 XL G по действующей нормативной документации. Как источник растительного белка и пищевых волокон изучены отруби гречневые (мелкого помола) по ТУ 9295-001-65528860-2012. Для получения молочной основы с повышенным содержанием сухих веществ, в том числе сывороточных белков, изучался современный мембранный метод - ультрафильтрация. Установлен рациональный коэффициент концентрирования 2,56 определено количество функционального ингредиента - источника растительного белка и пищевых волокон - 4 г/100 г продукта гречневых отрубей мелкого помола. На основе результатов исследований разработана технология производства мягкого сыра, обогащенного пробиотической микрофлорой в виде концентрата Углич Бифилакт-АД в активизированном виде и представлена технологическая блок-схема его производства. Новизна технологического решения отражена в патенте на изобретение № 2609655. По результатам экспериментальной работы сделаны выводы и даны рекомендации по использованию нового вида мягкого сыра как для массового, так и для функционального питания населения всех возрастных групп.
Авторы
Гаврилова Наталья Борисовна, д-р техн. наук, профессор,
Макарова Екатерина Анатольевна, аспирант
Омский государственный аграрный университет
имени П.А. Столыпина, г. Омск, 644008, ул. Институтская пл. 2,
gavrilov49@mail.ru, makarovaea@bk.ru.
Biotechnology of soft cheese for specialized nutrition
Key words
buckwheat bran; dairy products; functional ingredients; prebiotics; probiotics; soft cheese
Abstracts
The article provides the scientific rationale for the relevance of analytical and experimental studies based on the current state of dairy production including soft cheeses in the Russian Federation, which have several advantages compared to the technology of hard pressed and semi-hard cheese. The authors formulated the aim of the study as the development of a new kind of soft cheese for specialized nutrition. The main study object was the cow's raw milk of basic fat content (3,4%) received from the Omsk region farm suppliers in accordance with GOST R 52054 - 2003 (Changes 1, 2) and GOST 31449 - 2013. LCDB BK Uglich 7K ferment, freeze-dried bacterial concentrate BK-Uglich-Bifilact AD, the enzyme preparation Fromase 750 XL G according to the current regulations were used as biological objects. As a source of vegetable protein and dietary fiber buckwheat bran (fine grind) in accordance with the technical specifications 9295-001-65528860-2012 was studied. To obtain a dairy basis with a high content of dry substances, including whey proteins, a contemporary membrane method - ultrafiltration - was studied. An efficient concentration ratio of 2.56 has been determined, the amount of functional ingredient - vegetable protein and dietary fiber source - 4 g/100 g of finely ground buckwheat bran has been found out. Based on the results of the research the production technology of soft cheese enriched with probiotic microflora in the form of an activated concentrate Uglich Bifilact-AD has been developed and the technological block-scheme of its production has been introduced. The novelty of technical solutions is reflected in the patent for the invention № 2609655. According to the results of the experimental work the conclusions have been made and the recommendations have been given how to use the new kind of soft cheese for both mass and functional nutrition of all age groups.
Authors
Gavrilova Natalya Borisovna, Doctor of Technical Sciences, Professor,
Makarova Ekaterina Anatolievna, Graduate Student
Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, 2,
st. Institutskaya pl., Omsk, 644008, gavrilov49@mail.ru,
makarovaea@bk.ru.
Минсельхоз поддержит перспективные инвестпроекты
по производству детского питания
Российский рынок сухих молочных смесей оценивается в 23 млрд руб. или порядка 40 тыс. т., говорится на сайте Минсельхоза.
По словам Сергея Симоненко, директора НИИ детского питания, объемы производства продуктов детского питания и их ассортимент не удовлетворяют фактически существующей в стране потребности. Он отметил, что нужно построить новые или перевооружить имеющиеся производственные мощности как в сырьевом сегменте, так и в сегменте производства продуктов детского питания. Кроме того, необходимо разработать и внедрить на производствах недостающую
нормативную базу под требования ТР ТС 033/2013 и ТР ТС 021/2011 в части питания детей раннего возраста.
Первый замминистра сельского хозяйства Джамбулат Хатуов поручил
региональным управлениям АПК подготовить информацию о перспективных инвестпроектах в области переработки молока и производства детского питания.
