CC BY
139
УДК 637.146.003.13
Использование подсырной сыворотки в рецептурах ферментированных напитков
Грунская Вера Анатольевна, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии молока и молочных продуктов
e-mail: grunskaya.vera@yandex.ru
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Габриелян Дина Сергеевна, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии молока и молочных продуктов
e-mail: dg050272@yandex.ru
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Габриелян Седа Самвеловна, магистрант технологического факультета
e-mail: sg548012@yandex.ru
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Аннотация. Исследована возможность использования подсырной сыворотки в технологии ферментированных напитков. Определен состав поликомпонентной закваски, придающий пробиотические свойства напиткам. Установлен состав мо-лочно-сывороточной основы напитков с учетом активности развития заквасочной микрофлоры, повышения биологической ценности, улучшения органолептических свойств и консистенции готовых продуктов. Подобраны растительные добавки и установлены рациональные доли их внесения.
Ключевые слова: сыворотка подсырная, обезжиренное молоко, пробиотиче-ская микрофлора, сироп шелковицы белой, сироп облепихи.
Производство продуктов с функциональными свойствами является одним из приоритетных направлений в пищевой промышленности. Функциональные продукты, относящиеся к продуктам здорового питания, способствуют улучшению многих физиологических процессов в организме человека и повышению его сопротивляемости к различным неблагоприятным факторам, связанным с экологическими проблемами, усилением техногенного воздействия на среду, возрастающим уровнем стрессов и психических нагрузок на человека [1].
В качестве молочной основы для производства функциональных продуктов заслуживает внимания применение вторичного молочного сырья, в частности, под-сырной сыворотки, являющейся побочным продуктом при производстве сыра и содержащей около 50 % сухих веществ молока. Эффективное использование под-сырной сыворотки является также одним из резервов увеличения объемов молочного сырья.
Расширение ассортимента и повышение пищевой ценности продуктов функционального назначения может быть достигнуто за счет использования при их производстве разнообразных функциональных ингредиентов, одним из которых является пробиотическая микрофлора [2], а также различных растительных добавок с высоким содержанием биологически активных веществ, обогащающих углеводный, витаминный и минеральный состав продуктов и улучшающих их вкусовые характеристики, консистенцию [3].
Цель и задачи исследований. Цель данных исследований включала разработку рецептуры и технологии ферментированных напитков, обогащенных пробиоти-ческой микрофлорой, с использованием подсырной сыворотки.
В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи исследований:
- подобрать состав заквасочной микрофлоры, придающий пробиотические свойства напиткам;
- определить состав молочно-сывороточной основы продуктов с учетом активности развития заквасочной микрофлоры, повышения биологической ценности, улучшения органолептических свойств и консистенции готовых продуктов;
- подобрать плодово-ягодные наполнители для напитков и установить рациональные доли их внесения;
- исследовать свойства напитков в процессе хранения.
Объекты и методы исследований. Объектами исследований на разных этапах являлись: сыворотка молочная подсырная, молоко обезжиренное, бактериальный концентрат «Бифилакт-Про», сиропы шелковицы белой и облепихи, ферментированные напитки.
При выполнении экспериментальной части работы использованы стандартные и общепринятые методы физико-химических и микробиологических исследований.
Органолептические свойства разрабатываемых напитков оценивали с помощью профильного метода, предполагающего качественную (с помощью словесных описаний - дескрипторов) и количественную (численную или графическую характеристику интенсивности ощущения) оценку органолептических показателей и рекомендуемого при разработке рецептур новых видов пищевых продуктов. Для определения органолептических показателей был составлен список оцениваемых дескрипторов (табл. 1), ориентируясь на желаемые свойства напитков. При выполнении профильного анализа использовали пятибалльную шкалу для оценки
интенсивности отдельных составляющих органолептического свойства (0 - признак отсутствует; 1 - только узнаваемый или ощущаемый признак; 2 - слабая интенсивность; 3 - средняя интенсивность; 4 - сильная интенсивность; 5 - очень сильная интенсивность признака). Результаты органолептической оценки выражались графически путем построения профилограмм вкуса, запаха и консистенции [4, 5, 6].
Таблица 1. Профильный метод органолептической оценки напитков
Органолептические характеристики Дескрипторы
Внешний вид, цвет Характерный цвет продукта
Вкус и запах Чистый, кисломолочный, умеренно сладкий, с умеренным вкусом наполнителя
Консистенция Однородная, с отделением сыворотки, слегка вязкая, жидкая
Для математической обработки экспериментальных данных использовали методы статистического и регрессионного анализа с применением персонального компьютера и специального пакета прикладных программ (Microsoft Excel 2007, Statictica 6.0).
Результаты исследований и их обсуждение. Для разработки технологии ферментированных напитков с функциональными свойствами предусматривается обогащение продуктов пробиотической микрофлорой, в частности, бифидобактериями и пропионовокислыми микроорганизмами, играющими важную роль в формировании и функционировании различных органов и систем, что связано с повышением общей неспецифической резистентности организма человека, участием в метаболизме углеводов, белков, липидов, нуклеиновых кислот и других соединений, продуцированием биологически активных веществ, обеспечением колонизационной резистентности пищеварительного тракта [7, 8].
Учитывая, что для производства напитков в промышленных условиях скорости роста и кислотообразования чистых культур бифидобактерий и пропионовокислых бактерий недостаточно высоки, что может явиться одной из причин размножения посторонней микрофлоры, целесообразно их совместное культивирование с молочнокислыми микроорганизмами.
Одна из проблем, которую надо решить при совместном культивировании пробиотической микрофлоры (бифидобактерий, пропионовокислых бактерий) и молочнокислых микроорганизмов, связана с различной активностью их развития в молочных средах. В связи с этим для обогащения напитков пробиотической микрофлорой выбрали бакконцентрат «Бифилакт-Про», включающий в оптимальном соотношении пробиотическую микрофлору и молочнокислые бактерии. Применение высокоактивных бакконцентратов, содержащих пробиотическую микрофлору в количестве не менее 109-1010 КОЕ в 1 г, позволяет использовать их как культуры прямого внесения, что обеспечивает достаточно высокое содержание жизнеспособных клеток пробиотических бактерий в готовом продукте (106-108 КОЕ в 1г.) [9].
Проведена сравнительная оценка развития заквасочных культур в подсыр-ной сыворотке и обезжиренном молоке. Отмечено уменьшение активность роста и кислотообразования при их культивировании в сыворотке. При производстве кисломолочных напитков на основе подсырной сыворотки требуется достаточно дли-
тельная ферментация для получения выраженного кисломолочного вкуса продукта, отмечается появление сывороточного привкуса, неоднородной консистенции. Для повышения активности развития заквасочной микрофлоры, улучшения орга-нолептических показателей целесообразно совместное использование в качестве молочной основы напитков сыворотки и обезжиренного молока.
Результаты опытов подтвердили, что введение обезжиренного молока в сывороточную основу в результате усиления буферных свойств оказывает положительное влияние на активизацию роста заквасочных культур и скорости кислотообра-зования (рис. 1), способствует образованию сгустка.
Рисунок 1. Влияние состава молочно-сывороточной основы на среднюю скорость кислотообразования
в процессе сквашивания
Улучшение структурно-механических свойств кислотных сгустков, полученных сквашиванием молочно-сывороточной основы, с увеличением в ней доли обезжиренного молока подтверждает расчет таких реологических показателей, как потеря вязкости, степень восстановления структуры, коэффициент механической стабильности. Изменение этих показателей в зависимости от доли обезжиренного молока в молочно-сывороточной основе показано на рисунке 2.
Рисунок 2. Влияние дозы обезжиренного молока в молочно-сывороточной основе на структурно-механические свойства сгустка
Как видно из представленных данных, с увеличением доли обезжиренного молока в молочно-сывороточной основе тиксотропные свойства кислотных сгустков улучшаются. Исследование синергетической способности кислотных сгустков с использованием метода центрифугирования показало, что сгустки, полученные сквашиванием молочно-сывороточной основы с более высокой долей обезжиренного молока, характеризовались лучшей влагоудерживающей способностью (рис. 3).
Рисунок 3. Изменение влагоудерживающей способности кислотного сгустка в зависимости от доли обезжиренного молока в молочно-сывороточной основе
С целью повышения пищевой ценности напитков, улучшения их органолепти-ческих свойств рассмотрена возможность использования при их производстве плодово-ягодных сиропов (сиропа плодов шелковицы белой и облепихи). Известно, что сироп шелковицы получают без добавления сахара, что важно для диетического питания. Его использование позволяет обеспечить сладкий вкус продукта без использования сахара. Известно, что ягоды шелковицы (Morus) содержат моно-
сахариды и дисахариды, органические кислоты (лимонную, яблочную), пектины, витамины группы В, аскорбиновую кислоту, соли меди и железа, антиоксиданты [10]. Ягоды облепихи содержат витамины С, К, всю группу витаминов В, Е, К, РР, Р, микроэлементы, их насчитывается около 20 таких, как титан, селен, кремний,
и и и VIII
железо, кальций, алюминий, магний, марганец, натрий, фтор, фосфор, сера и другие. Облепиха насыщена алкалоидами, стеринами, бета-каротинами, пектиновыми веществами, кумарином, бетаином, холином, рутином, инозидом, серотонином, лейкоантоцианами, флавоноидами, фосфолипидами и рядом других веществ [11].
Для установления состава молочно-сывороточной основы продуктов и получения математической модели процесса с учетом влияния выбранных наполнителей использован метод ортогонального композиционного планирования эксперимента [12]. Диапазон изменения изучаемых факторов представлен в таблице 2. В качестве выходного параметра были выбраны органолептические показатели продукта (у, балл).
Ферментацию молочно-сывороточной основы, состоящей из обезжиренного молока и подсырной сыворотки, осуществляли БК «Бифилакт-Про» при температуре 37 оС, оптимальной для развития бифидобактерий. По окончании сквашивания сгусток охлаждали до температуры 20 оС и вносили плодово-ягодные сиропы шелковицы или облепихи, далее продукты доохлаждали до температуры 4-6 оС.
Таблица 2. Диапазон варьирования технологических факторов
Факторы Диапазон
Продукт с сиропом шелковицы
Доля сыворотки, % 10-50
Доля наполнителя, % 4-14
Продукт с сиропом облепихи
Доля сыворотки, % 10-50
Доля наполнителя, % 8-20
Матрица планирования ортогонального центрально-композиционного плана 2-го порядка для двухфакторного эксперимента (а = 1,000, d=0,667) и усредненные по трем повторностям результаты этих опытов приведены в таблице 3.
Таблица 3. Матрица планирования и результаты исследования
Напиток с сиропом шелковицы
85
+
Напиток с си
ропом облепихи
Ю
+
±
14
12
На основании экспериментальных данных получены математические модели, отражающие зависимость изменения органолептических показателей напитков от исследуемых факторов с использованием программы StatSoft:
у = -2,72+0,41x1-0,004x12+1,39x2-0,05x22 (напиток с сиропом шелковицы);
у = -9,79 +0,44x1-0,007x12+1,734x2-0,044x22 (напиток с сиропом облепихи).
Проведена проверка значимости коэффициентов уравнений с помощью критерия Стьюдента. Адекватность полученных моделей подтверждена проведением дисперсионного анализа с использованием коэффициентов детерминации и критерия Фишера.
Анализ графиков поверхностей отклика и контурных графиков полученных зависимостей позволил установить состав молочной основы (для напитка с сиропом шелковицы: обезжиренное молоко - 65-70%, сыворотка - 30-35 %; для напитка с сиропом облепихи: обезжиренное молоко - 70-72 %, сыворотка - 28-30 %) , а также уточнить долю наполнителя (для напитка с сиропом шелковицы - 8-9 %; для напитка с сиропом облепихи -13-14%), обеспечивающего лучшие органо-лептические свойства.
Влияние наполнителей на органолептические показатели напитков с использованием профильного метода показано на рисунке 4. Результаты этих исследований подтвердили, что при внесении сиропа шелковицы в дозе 8-9 %, сиропа облепихи в дозе 13-14% продукт характеризуется гармоничным кисломолочным, умеренно сладким вкусом и ароматом или шелковицы, или облепихи, а также однородной консистенцией и светло-кремовым цветом при использовании шелковицы и светло-оранжевый - при использовании облепихи.
а)
б)
однородная
однородная
умеренный
вкус наполните
умеренно сладкий ^
чистыи кисломолочный
слегка вязкая
отделением сыворотки
-4%
*10% -12% ■14%
умеренный вкус проду
умеренно сладкий
чистыи кисломолочный
слегка вязкая
отделением сыворотки
•8%
-10%
•12%
•14%
•18%
•20%
характерный цвет продукта
характерный цвет продукта
Рисунок 4. Влияние доли наполнителя на органолептические свойства молочно-сывороточного напитка: а - напиток с сиропом шелковицы; б - напиток с сиропом облепихи
Проведено изучение изменения органолептических и микробиологических показателей активной кислотности в процессе хранения напитков в герметичной упаковке в течение 8 суток. Органолептические показатели и кислотность продуктов практически оставались без изменений, содержание пробиотической микрофлоры составляло десятки-сотни миллионов жизнеспособных клеток в 1 см3.
Заключение. На основании проведенных исследований установлены компонентный состав и параметры сквашивания молочно-сывороточной основы ферментированных напитков, обеспечивающие формирование в них требуемых органолептических, структурно-механических и микробиологических показателей. Получены математические модели, адекватно аппроксимирующие зависимости ор-
ганолептических показателей напитков от их компонентного состава. Использование подсырной сыворотки в рецептурах напитков позволит не только расширить ассортимент молочных продуктов с высокой пищевой и биологической ценностью, но и будет способствовать повышению эффективности переработки молока за счет внедрения ресурсосберегающих технологий.
Список литературных источников:
1. Тихомирова, Н.А. Продукты функционального питания / Н.А. Тихомирова // Молочная промышленность. - 2013. - № 6. - С. 46-48.
2. Зобкова, З.С. Функциональные цельномолочные продукты / З.С. Зобкова // Молочная промышленность. - 2006. - № 3. - С. 46 - 52.
3. Грунская, В.А. Влияние растительных наполнителей на качество ферментированных молочно-сывороточных напитков [Электронный ресурс] / В.А. Грунская, Д.С. Габриелян // Молочнохозяйственный вестник / ФГБОУ ВПО ВГМХА им. Н.В. Верещагина. - Электрон. журнал - Вологда - Молочное. -2015. - № 2 (18), II кв. - С. 71-79. - Режим доступа: http://molochnoe.ru/ journal/ru/node/511
4. Родина, Т.Г. Сенсорный анализ продовольственных товаров / Т.Г. Родина/ - М.: Академия, 2004. - 204 с.
5. Чугунова, О.В. Использование методов дегустационного анализа при моделировании рецептур пищевых продуктов с заданными потребительскими свойствами / О. В. Чугунова, Н. В. Заворохина ; Министерство образования и науки РФ, Урал. гос. экон. университет. - Екатеринбург: Издательство Урал. гос. экон. университета, 2010. - 148 с.
6. Габриелян, Д.С. Молочно-сывороточный напиток с сиропом шелковицы / Д.С. Габриелян, В.А. Грунская, А.А. Кузин // Молочная промышленность. -2014. - № 5. - С. 60-61.
7. Грунская, В.А. Пробиотические кормовые добавки и продукты на основе молочного сырья / В.А. Грунская, Г.В. Борисова. - Вологда-Молочное: ИЦ ВГМХА, 2010. - 97 с.
8. Гудков, А.В. Бифидобактерии: биотехнология, роль в жизнедеятельности человека и животных. Производства бифидосодержащих продуктов / А.В. Гудков, С.А. Гудков, М.Я. Козловская, Г.Д. Перфильев. - Углич: ВНИИМС, 1999. - 67 с.
9. Ганина, В.М. Пробиотики. Назначение, свойства и основы биотехнологии / В.И. Ганина. - М.: МГУПБ, 2001. - С.169.
10. Тадидишвили, Д.Р. Шелковица (Morus) - перспективное сырье для производства продуктов лечебно-профилактического назначения / Д.Р. Тадидишвили, М.С. Карчава, Ц.З. Хуцидзе // Хранение и переработка сельхоз-сырья. - 2006. - №7. - С. 39 -40.
11. Терещук, Л.В. Облепиха в комбинированных молочных продуктах / Л.В. Терещук // Молочная промышленность. - 2001. - № 5. - С. 48 - 49.
12. Грачев, Ю.П. Математические методы планирования эксперимента / Ю.П. Грачев, Ю.П. Плаксин. - М.: ДеЛи принт, 2005. - 296 с.
References:
1. Tikhomirova N.A. Functional food products. Molochnaya promyshlennost' [Dairy industry], 2013, no. 6, pp. 46-48. (in Russian)
2. Zobkova Z.S. Functional whole milk products. Molochnaya promyshlennost' [Dairy industry], 2006, no.3, pp.46-52. (in Russian)
3. Grunskaya V.A., Gabrielyan D.S. Influence of vegetable fillers on the quality of fermented milk and whey beverages. Molochnokhozyaystvennyy vestnik [Dairy Bulletin], 2015, vol. 2, no. 2 (18), pp. 71-79.
4. Rodina T.G. Sensornyy analiz prodovol'stvennykh tovarov [Sensory analysis of food products]. Moscow, Akademiya Publ., 2004. 204p.
5. Chugunova O. V., Zavorokhina N. V. Ispol'zovanie metodov degustacionnogo analiza pri modelirovanii receptur pishhevyh produktov s zadannymi potrebitel'skimi svojstvami [Using taste analysis methods in modeling formulations of food products with specified consumer properties], Ekaterinburg, Ural State University of Economics Publ., 2010. 148p.
6. Gabrielyan D.S. Grunskaya V.A., Kuzin A.A. Milk and whey drink with mulberry syrup. Molochnaya promyshlennost' [Dairy industry], 2014, no. 5, pp. 60-61. (in Russian)
7. Grunskaya V.A., Borisova G.V. Probioticheskie kormovye dobavki i produkty na osnove molochnogo syr'ya [Probiotic feed additives and products based on milk materials]. Vologda- Molochnoe, VGMHA Publ., 2010. 97p.
8. Gudkov A.V., Gudkov S.A., Kozlovskaya M.Ya., Perfil'ev G.D. Bifidobakterii: biotekhnologiya, rol' v zhiznedeyatel'nosti cheloveka i zhivotnykh. Proizvodstva bifidosoderzhashchikh produktov [Bifidobacteria: biotechnology, its role in human and animal life. Manufacture of bifidobacteria products], Uglich, VNIIMS Publ., 1999. 67p.
9. Ganina V.M. Probiotiki. Naznachenie, svoystva i osnovy biotekhnologii [Probiotics. Purpose, properties and fundamentals of biotechnology], Moscow, MGUPB Publ., 2001. 169p.
10. Tadidishvili D.R. Mulberry (Morus) as a promising raw material for manufacturing products of therapeutic and preventative purposes. Khranenie i pererabotka sel'khozsyr'ya [Storage and processing of agricultural products], 2006, no. 7, pp. 39 -40. (in Russian)
11. Tereshchuk L.V. Sea buckthorn in combined dairy products. Molochnaya promyshlennost' [Dairy industry], 2001, no. 5, pp. 48-49. (in Russian)
12. Grachev Yu.P. Matematicheskie metody planirovaniya eksperimenta [Mathematical methods of experiment planning]. Moscow, DeLi Print Publ., 2005. 296 p.
Use of cheese whey in formulations of fermented beverages
Grunskaya Vera Anatol'evna, Candidate of Science (Technics), Associate Professor of the Dairy Product Technology Chair
e-mail: grunskaya.vera@yandex.ru
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Vereshchagin State Dairy Farming Academy of Vologda
Gabrielyan Dina Sergeevna, Candidate of Science (Technics), Associate Professor of the Dairy Product Technology Chair
e-mail: dg050272@yandex.ru
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Vereshchagin State Dairy Farming Academy of Vologda
Gabrielyan Seda Samvelovna, master student , technological faculty
e-mail: sg548012@yandex.ru
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Vereshchagin State Dairy Farming Academy of Vologda
Abstract. The article deals with the possibility of using cheese whey in the technology of fermented beverages. The composition of a multicomponent starter giving probiotic properties to drinks is established. The milk whey base composition of beverages is established considering the activity of starter microflora development, biological value increase, improvement of organoleptic property and consistency of finished products. Herbal additions and the rational proportion of their introduction has been adopted.
Keywords: cheese whey, skim milk, probiotic microflora, white mulberry syrup, sea buckthorn syrup.
