CC BY
64
УДК 637.247:664.7
Использование регионального сырья для производства функциональных
продуктов
Забегалова Галина Николаевна, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии молока и молочных продуктов
e-mail: [email protected]
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Куренкова Людмила Александровна, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии молока и молочных продуктов
e-mail:[email protected]
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Аннотация. Проведен анализ научно-технической и патентной литературы в области производства кисломолочных напитков функционального назначения, использования зерновых наполнителей для их получения. В качестве функциональных компонентов предлагается выбирать региональное сырье. В состав проектируемого продукта в качестве функциональных добавок включены льняная мука и льняное масло. Выполнены исследования по определению состава обезжиренного сквашенного продукта.
Ключевые слова: сквашенный функциональный продукт, обезжиренное молоко, пахта, льняное масло, льняная мука, ПНЖК, пищевые волокна.
В настоящее время люди подвержены воздействию значительного количества негативно влияющих на их здоровье факторов: плохая экология, сидячий образ жизни, стрессы, высокие психологические нагрузки и другие. Для поддержания здоровья необходимо активизировать защитные силы организма, нормализовать его функции и обмен веществ, что позволяет сделать правильное, здоровое питание [1, 2].
Одним из приоритетных направлений развития молочной промышленности является комплексное и рациональное использование вторичного молочного сырья, что может быть реализовано за счет расширения ассортимента продуктов, вырабатываемых с использованием обезжиренного молока и пахты.
К одному из экономически выгодных направлений использования такого сырья, не требующих больших затрат, относится производство кисломолочных и сквашенных напитков. Для повышения пищевой и биологической ценности продуктов используется их обогащение функциональными ингредиентами, в том числе, пробиотической микрофлорой, играющей важную роль в поддержании здоровья человека, что обусловлено ее участием в активизации иммунных процессов, подавлении активности болезнетворной микрофлоры, стимуляции процессов пищеварения, продуцирования витаминов и других биологически активных веществ, процессах детоксикации [3, 4, 5, 6].
Расширение ассортимента продуктов функционального назначения может быть достигнуто также за счет использования при их производстве различных видов растительного сырья. Использование растительных добавок с высоким содержанием биологически активных веществ в рецептуре продуктов позволяет обогатить их углеводный, витаминный, минеральный состав, а также улучшить вкусовые характеристики и консистенцию продуктов.
Концепция позитивного (здорового, функционального) питания впервые сформулирована в Японии в начале 80-х годов прошлого столетия, где приобрели большую популярность так называемые функциональные пищевые продукты. Под этим термином подразумевают продукты, предназначенные для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами населения, снижающие риск развития заболеваний, связанных с питанием, сохраняющие и улучшающие здоровье за счет наличия в его составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов [7, 8, 9].
Японские исследователи выделили три условия, определяющие функциональную пищу:
- это пища (а не капсула, таблетка или порошок), приготовленная из природных натуральных ингредиентов;
- ее можно и нужно употреблять в составе ежедневного рациона;
- при употреблении она обладает определенным действием, регулирующим определенные процессы в организме, например усиление механизма биологической защиты, предупреждение определенного заболевания, контроль физического и душевного состояния, замедление процесса старения.
Эта группа получила название FOUSHU - Foods for specifid helth use. Требования к входящим в нее продуктам (в т.ч. с бифидобактериями, кальцием и соевыми белками) были определены национальным стандартом, введенным в 1991 г.
Вскоре в связи с усиливающимся интересом в ЕС была образована Европейская комиссия для действий в рамках «науки о функциональной пище» в Европе (FUFOSE). Задачей этой комиссии была разработка и утверждение научно обосно-
ванного подхода к действиям, необходимым для поддержки развития производства пищевых продуктов, которые могут оказывать лечебное воздействие на определенные физиологические функции, а также могут улучшить здоровье и самочувствие и/или снизить риск заболеваний.
Д. Поттер выделил семь основных видов функциональных ингредиентов, придающих продуктам позитивного питания функциональные свойства:
1) пищевые волокна (растворимые и нерастворимые);
2) витамины (А, группа В, D и т.д.);
3) минеральные вещества (такие, как кальций, железо);
4) полиненасыщенные жиры (растительные масла, рыбий жир, омега-3-жирные кислоты);
5) антиоксиданты: бета-каротин и витамины (аскорбиновая кислота - витамин С и альфа-токоферол - витамин Е);
6) олигосахариды (как субстрат для полезных бактерий);
7) группа, включающая микроэлементы, лактобактерии, бифидобактерии и др. [7, 8, 9].
В последнее время этот список заметно расширился. На европейской конференции по технологии нутрицевтиков только в качестве ингредиентов для производства продуктов функционального питания выделено уже 54 позиции, в том числе молочнокислые бактерии и различные закваски, а собственно категорий функционального питания - 20, в том числе молочные продукты.
Учитывая особенности состава и свойств функциональных пищевых продуктов по сравнению с традиционными, с учетом технологической специфики можно выделить три основные категории функциональных продуктов:
1) традиционные продукты, содержащие в нативном виде значительные количества физиологически функциональных ингредиентов или их группы;
2) традиционные продукты, в которых технологически понижено содержание вредных для здоровья компонентов, присутствие которых в продукте препятствует проявлению биологической и физиологической активности или биоусвояемости входящих в его состав функциональных ингредиентов (технологический прием -избирательное извлечение, разрушение, частичная или полная замена вредных для здоровья ингредиентов другими более ценными);
3) традиционные продукты, дополнительно обогащенные функциональными ингредиентами с помощью различных технологических приемов [7,8,9].
В настоящее время к основным категориям функциональных продуктов принято относить:
- продукты, ферментированные лакто- и бифидобактериями;
- олигосахариды;
- пищевые волокна;
- ПНЖК;
- витамины;
- антиоксиданты;
- органические кислоты;
- минеральные вещества [2].
Патентный поиск показал, что на сегодняшний день существют кисломолочные продукты функционального назначения, в состав которых входит сырье растительного происхождения.
Так, Л.М. Захаровой и Е.А. Крутковым разработан способ производства белко-
вого кисломолочного продукта с зерновой добавкой повышенной стойкости. Способ предусматривает пастеризацию обезжиренного молока, внесение пшеничных диетических отрубей, содержание которых в готовом продукте составляет 5,5-6,5%, сквашивание смеси, приготовление смеси компонентов согласно рецептуре, смешивание, вторичную тепловую обработку - термизацию. Затем перемешивание, охлаждение до температуры 40-50 °С в течение 30-60 сек, расфасовку, упаковку и доохлаждение. Термизацию, перемешивание и охлаждение осуществляют в куттере-диспергаторе. Изобретение позволяет экономить молочное сырье, снизить себестоимость, повысить пищевую и биологическую ценность продукта, получить продукт с диетическими и профилактическими свойствами, удлинить срок хранения [10].
Способ производства кисломолочного напитка на основе обезжиренного молока с солодовым экстрактом ячменя, сквашенного закваской, состоящей из молочнокислых бактерий рода L. bulgaricus, Str. thermophllus, Lc. lactis, Lc. cremoris, Lc. Diacetylactis, получен А.И. Баранниковым, Ю.А. Колосовым, Л.В. Енальевой, М.А. Леоновой и В.А. Бараниковым [11].
Изобретение Н.А. Тихомировой и В.В. Васильева относится к пищевой промышленности, в частности к производству кисломолочных продуктов. Способ предусматривает внесение в нормализованное молоко муки «Витазар», которую предварительно растворяют в части нормализованного молока в соотношении 1:3 соответственно. Затем смесь гомогенизируют, пастеризуют при температуре 9095 °С в течение 30 мин. Охлаждают до температуры заквашивания, заквашивают путем внесения закваски, сквашивают до кислотности сгустка 75-80°Т и вязкости 20-25 секунд. После сквашивания сгусток перемешивают 3-9 минут. Изобретение позволяет получить продукт функционального назначения, увеличить вязкость сгустка, уменьшить время сквашивания, повысить стойкость в хранении [12].
На кафедре технологии молока и молочных продуктов ФГБОУ ВО «Вологодская ГМХА им. Н.В. Верещагина» ведется разработка нового сквашенного функционального продукта, обогащенного пищевыми волокнами, ПНЖК (ш-3 и ш-6) природного происхождения, в состав заквасочной микрофлоры которого входят пробиотиче-ские микроорганизмы.
Принимая во внимание политику импортозамещения, широко реализуемую сейчас в стране, в качестве функциональных компонентов необходимо выбрать сырье, производимое на территории нашей страны [13].
Вологодская область - исторический центр льноводства, здесь сохранены многовековые традиции отрасли, полный комплекс предприятий по глубокой переработке льна - «от поля до прилавка» [14].
В состав проектируемого продукта предлагается включить льняную муку и льняное масло в качестве функциональных добавок растительного происхождения.
Льняная мука - продукт помола семян льна после отделения от него масла [15]. Это ценнейший источник белка, жира, витаминов и минеральных веществ.
Пищевые волокна льняной муки представляют собой оболочки клеток семян, состоят из полисахаридов, крахмалов и лигнинов. Соотношение растворимых и нерастворимых волокон варьируется в пределах 1:4...2:3, что соответствует потребностям человека [16]. Нерастворимая фракция волокон состоит из клетчатки и сложных полимерных соединений (лигнины). Водорастворимой фракцией волокон являются слизистые вещества [17]. Лигнины, так же как и пектиновые вещества,
являются природными полимерами, обладают связывающими свойствами, что позволяет удерживать на своей поверхности токсины, болезнетворные бактерии, ионы металлов и выводить их из организма человека.
Льняное масло характеризуется высоким содержанием ненасыщенных жирных кислот (в %): 44—61 % линоленовой (Омега-3), 15—30 % линолевой (Омега-6), 13—29 % олеиновой (Омега-9), что позволяет использовать его в качестве их источника. Масло льна содержит значительное количество токоферолов (витамин Е), фолиевой кислоты и эстрогеноподобных фитогормонов (лигнанов) [18].
В качестве молочной основы используется смесь обезжиренного молока и пахты. Такой выбор обусловлен следующими преимуществами: переработка вторичного молочного сырья (рациональное использование), низкое содержание жира (диетические свойства), экономическая целесообразность.
Экспериментально установлено, что наилучшую консистенцию будет иметь продукт, в котором соотношение обезжиренного молока и пахты 1:2. Количество льняной муки варьировали от 1 до 5% к массе нормализованной смеси. Во всех образцах нового продукта наблюдалось отстаивание льняной муки.
При производстве кисломолочной продукции возможно использование стабилизаторов консистенции. В этом случае необходимо учитывать ряд закономерностей.
Известно, что высокомолекулярные вещества (ВМВ) - гидроколлоиды, входящие в состав стабилизационных систем, применяемых при производстве йогурта, образуют гели, проявляющие различные механические свойства в зависимости от типов связей, возникающих между макромолекулами полимера в растворе. Растворы ВМВ, в которых межмолекулярные связи чрезвычайно непрочны и количество постоянных связей мало, способны течь и не образуют прочной структуры в широком диапазоне концентраций и температур (крахмал, камеди).
Растворы высокомолекулярных веществ с большим количеством связей между макромолекулами дают жесткую пространственную сетку при небольшом увеличении концентрации, структура которой сильно зависит от температуры (желатин, низкометоксилированный пектин, агар, каррагинан). Наиболее низкой температурой гелеобразования обладает желатин. Его 10 %-ный раствор переходит в студень при температуре около 22 °С [19]. Смеси первых и вторых составляются с целью повышения их функциональности, т.е. проявления в той или иной степени свойств обеих групп.
Известно, что понижение температуры вызывает возникновение между молекулами полимера (гидроколлоида) связей, приводящих к структурированию. Постоянные связи между молекулами в растворах ВМВ могут образовываться в результате взаимодействия полярных групп, несущих электрический заряд различного знака, а также за счет химических связей. Структурирование - процесс появления и постепенного упрочнения пространственной сетки. При более высоких температурах из-за интенсивности микроброуновского движения число и длительность существования связей между макромолекулами невелики. Чем ниже температура, тем более расширяется и сдвигается в сторону большей прочности спектр контактов между макромолекулами.
Если образовавшиеся связи (коагуляционная структура) не слишком прочны, то механическое воздействие (перемешивание) может разрушить структуру. Но при устранении внешнего воздействия растворы обычно снова восстанавливают свою структуру и застудневают. Однако, когда система образована более проч-
ными связями (конденсационная структура) и представляет собой одну сплошную пространственную сетку, сильные механические воздействия вызывают ее необратимое разрушение [19].
На данный момент проводятся исследования по подбору вида стабилизатора консистенции и дозы его внесения.
Совместное использование молочной основы и растительного сырья позволяет разработать сквашенный напиток со сбалансированным белковым составом, обогащенный ПНЖК и пищевыми волокнами. Кроме того, появляется возможность расширения ассортимента инновационных продуктов здорового питания и сырьевой базы молочной отрасли в целом.
Список литературы:
1. Функциональные пищевые продукты. Введение в технологии / А.Ф. Доронин, Л.Г. Ипатова и др.; под ред. А.А. Кочетковой. - М.: ДеЛи принт, 2009. - 288 с.
2. Природные антиоксиданты. Содержание в пищевых продуктах и их влияние на здоровье и старение человека / Я.И. Яшин, В.Ю. Рыжнев, А.Я. Яшин, Н.И. Черноусова. - М.: ТрансЛит, 2009. - 212 с.
3. Воробьев, А.А. Бактерии нормальной микрофлоры: биологические свойства и защитные функции / А.А. Воробьев // Микробиология. -1999. - № 6. - С. 102-105.
4. Ганина, В.М. Пробиотики. Назначение, свойства и основы биотехнологии: монография / В.И. Ганина. - М.: МГУПБ, 2001. - С. 169.
5. Ганина, В.И. Действие пробиотических продуктов на возбудителей кишечных инфекций / В.И. Ганина, Е.В. Большакова // Молочная промышленность. - 2001. - № 11. - С. 47-48.
6. Грунская, В.А. Пробиотические кормовые добавки и продукты на основе молочного сырья: монография / В.А. Грунская, Г.В. Борисова. - Вологда; Молочное: ИЦ ВГМХА, 2010. - 97 с.
7. Рожина, Н.В. Развитие производства функциональных пищевых продуктов / Н.В. Рожина // Молочная река. - 2007 (12). - С. 32-36.
8. Функциональные пищевые продукты. - Режим доступа: https://ru.wikipedia. org/wiki/
9. Тихомирова, Н.А. Технология продуктов функционального питания / Н.А. Тихомирова. - М.: Франтера, 2002. - 212 с.
10. Способ производства белкового кисломолочного продукта с зерновой добавкой повышенной стойкости: пат. 2002108468 Рос.Федерация: МПК: A23C23/00
11. Способ получения кисломолочного напитка: пат. 2494632 Рос.Федерация: МПК: A23C21/02
12. Способ получения кисломолочного продукта с мукой из зародышей пшеницы «Витазар»: пат. 2005116112/13 Рос.Федерация: МКИ7 А23С 9/13
13. ГОСТ Р 52349-2005 Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения (с Изменением N 1). - М.: Стандартин-форм, 2005. - Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200039951
14. О Стратегии национальной безопасности Российской Федерации: Указ Президента Российской Федерации от 31.12.2015 года. - Режим доступа:
http://docs.cntd.ru/document/420327289
15. Официальный портал Правительства Вологодской области. - Режим доступа: http://vologda-oblast.ru/o_regione/brendy/vologodskiy_lyen/
16. Супрунова, И.А. Мука льняная - перспективный источник пищевых волокон для разработки функциональных продуктов / Техника и технология производств / ГОУ ВПО «Тихоокеанский государственный экономический университет». - 2010. - №4. - С. 137-140.
17. Роль пищевых волокон в питании человека / В.А. Тутельян, А.В. Пого-жева и др.; под ред. В.Г. Высоцкого.-М.: Новое тысячелетие, 2008. - 320 с.
18. Щербаков, В.Г. Биохимия и товароведение масличного сырья: учеб. для вузов / В.Г .Щербаков. - М.: КолосС, 2003. -3 60 с.
19. Дидух, О. Молочная стабилизация / Дидух, О. Дидух Т. // Переработка молока. - 2009. - №5. - С. 24-29.
References:
1. Doronin A.F., Ipatova L.G. Funktsional'nye pishchevye produkty. Vvedenie v tekhnologii. [Functional food products. Introduction to technology]. Moscow, Deli Print Publ., 2009. 288 p.
2. Yashin Ya.I., Ryzhnev V.Yu., Yashin A.Ya., Chernousova N.I. Prirodnye antioksidanty. Soderzhanie v pishchevyh produktah i ih vliyanie na zdorov'e i starenie cheloveka. [Natural antioxidants. Their content in food products and their impact on human health and aging]. Moscow, Translit Publ., 2009. 212 p.
3. Vorob'ev A.A. Bacteria of normal microflora: biological properties and protective functions. Mikrobiologiya [Microbiology], 1999, no. 6, pp. 102- 105. (in Russian)
4. Ganina V.I. Probiotiki. Naznachenie, svoistva i osnovy biotekhnologii [Probiotics. Purpose, properties and bases of biotechnology]. Moscow, MGUPB Publ., 2001. 169 p..
5. Ganina V.I., Bolshakova E.V. Effect of probiotic products on pathogens of intestinal infections. Molochnaya promyshlennost' [Dairy industry], 2001, no. 11, pp. 47 - 48. (in Russian)
6. Grunskaya V.A., Borisova G. V. Probioticheskie kormovye dobavki i produkty na osnove molochnogo syr'ya [Probiotic feed additives and milk-based products], Vologda-Molochnoe, VGMKhA Publ., 2010. 97 p.
7. Rozhina N.V. Development in production of functional food products. Molochnaya reka [River of Milk], 2007, Vol.12, pp. 32-36. (in Russian)
8. Functional food products. Available at: https://ru.wikipedia.org/wiki/
9. Tikhomirova N.A. Tekhnologiya produktov funktsional'nogo pitaniya [Technology of functional food products]. Moscow, Frantera Publ., 2002. 212 p.
10. Sposob proizvodstva belkovogo kislomolochnogo produkta s zernovoy dobavkoy povyshennoy stoykosti [Method of manufacturing a protein fermented milk product with grain additive of increased resistance]. Patent RF, no. 2002108468.
11. Sposob polucheniya kislomolochnogo napitka [Method of manufacturing a fermented milk drink], Patent RF, no. 2494632
12. Sposob polucheniya kislomolochnogo produkta s mukoy iz zarodyshey pshenitsy "Vitazar" [Method of producing a fermented milk product with Vitazar wheat germ flour], Patent RF, no. 2005116112/13.
13. State Standard 52349-2005 Food products. Functional food products. Terms and definitions (with Amendments no. 1). Moscow, Standartinform Publ., 2005. Available
at: http://docs.cntd.ru/document/1200039951. (in Russian)
14. Ukaz prezidenta Rossiyskoy Federatsii O Strategii natsional'noy bezopasnosti Rossiyskoy Federatsii [Decree of the President of the Russian Federation On the national security strategy of the Russian Federation], dated Dec.31 2015. Available at: http:// docs.cntd.ru/document/420327289
15. Ofitsial'nyy portal pravitel'stva Vologodskoy oblasti [Official portal of the Vologda region government]. Available at: http://vologda-oblast.ru/o_regione/brendy/ vologodskiy_lyen/
16. Suprunova I.A. Flax flour as a promising food fiber source for development of functional products. Tekhnika i tekhnologiya proizvodstv [Technology and Production Technology], GOU VPO the Pacific State Economic University Publ., 2010, no. 4, pp. 137-140. (in Russian)
17. Tutel'yan V.A., Pogozheva A.V. Rol' pishchevyh volokon v pitanii cheloveka [Role of dietary fiber in human nutrition], Moscow, Novoe tysyacheletie Publ., 2008. 320p.
18. Shcherbakov V.G. Biokhimiya i tovarovedenie maslichnogo syr'ya [Biochemistry and raw oilseed merchandising], Moscow, KolosS Publ., 2003. 360p.
19. Didukh O., Didukh T. Dairy stabilization. Pererabotka moloka [Processing of milk], 2009, no. 5, pp. 24-29. (in Russian)
Use of regional raw materials in functional product manufacture
Zabegalova Galina Nikolaevna, Candidate of Science (Technics), associate professor of Milk and Dairy Product Technology Chair
e-mail: [email protected]
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Vereshchagin State Dairy Farming Academy of Vologda
Kurenkova Lyudmila Aleksandrovna, Candidate of Science (Technics), lecturer of Milk and Dairy Product Technology Chair
e-mail: [email protected]
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Vereshchagin State Dairy Farming Academy of Vologda
Abstract. The authors of the article have analyzed scientific and technical and patent literature in the field of producing functional fermented milk drinks as well as in the field of using grain fillers. The researchers offer to use regional raw materials as functional components. Linen flour and linseed oil are offered to be added as functional additives of plant origin into the projected product composition. The article describes the research of determining the composition of the fermented skim milk product.
Keywords: fermented functional product, skim milk, buttermilk, linseed oil, linen flour, polyunsaturated fatty acids, food fibers.
