CC BY
124
,,„ „„„„, Jj Ставрополья
научно-практическии журнал
УДК 637.344:637.14
Орлова Т. А., Срибный А. С., Орлов А. А., Парамонова А. А.
Orlova T. A., Sribniy A. S., Orlov A. A., Paramonova A. A.
НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЫВОРОТОЧНО-ПОЛИСАХАРИДНОЙ ФРАКЦИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ
THE WAYS OF USE OF WHEY-POLYSACCHARIDE FRACTION IN PRODUCTION OF FUNCTIONAL FOOD PRODUCTS
На основе анализа качественных характеристик, биотехнологической обработки сывороточно-полисахаридной фракции (СПФ) представлены направления производства высококачественных функциональных продуктов.
Ключевые слова: молоко, пектин, сывороточно-полисахаридная фракция, функциональные продукты.
On the base of analyses of qualities chararacteristics, bio-technological treatment of whey-polysaccharide-fraction the ways of manufacturing of high quality functional products are present.
Key words: milk, pectin, whey polysaccharide fraction, functional products.
Орлова Татьяна Александровна -
доктор технических наук, профессор кафедры
товароведения и технологии общественного питания
Ставропольский институт кооперации (филиал) БУКЭП
г. Ставрополь
Тел.: 8(961) 459-03-56
E-mail: orlovanutrition@yandex.ru
Срибный Александр Сергеевич -
кандидат технических наук, руководитель учебной
научно-испытательной лаборатории (УНИЛ)
Ставропольский государственный аграрный университет
г. Ставрополь
Тел.: 8(961) 487-78-21
E-mail: Alexanders777@ mail.ru
Орлов Александр Анатольевич -
младший научный сотрудник Ставропольский государственный медицинский университет Тел.: 8(919) 734-06-34 E-mail: dnaserpent@yandex.ru
Парамонова Анастасия Анатольевна -
аспирант
Северо-Кавказский Федеральный университет г. Ставрополь Тел.: 8(919) 757-47-59 E-mail: nastya9790@mail.ru
Orlova Tatiana Aleksandrovna -
doctor of technical Sciences, Professor of the chair of commodity research and technology of public catering Stavropol Institute of cooperation (branch) of BUCAP Stavropol
Tel.: 8(961) 459-03-56 E-mail: orlovanutrition@yandex.ru
Sribniy Alexander Sergeevich -
Ph.D of technical Sciences, Leader of educational scientific-experimental laboratory Stavropol State Agrarian University Stavropol
Tel.: 8(961) 487-78-21 E-mail: Alexanders777@ mail.ru
Orlov Alexander Anatolevich -
junior researcher
Stavropol State Medical University, Stavropol
Tel.: 8(919) 734-06-34 E-mail: dnaserpent@yandex.ru
Paramonova Anastasia Anatolievna -
graduate student
North Caucasus Federal University Stavropol
Tel.: 8(919) 757-47-59 E-mail: nastya9790@mail.ru
Изменения в образе жизни людей на современном этапе, осознание взаимосвязи между рационом питания и здоровьем, а также новые биотехнологические принципы обработки пищевого сырья привели к увеличению спроса на функциональные пищевые продукты с высоким содержанием белков и пищевых волокон.
Основная задача на современном этапе переработки молочного сырья - создание ресурсосберегающих технологических процессов, обеспечивающих полное использование молочного сырья в составе функциональных молочных продуктов.
Проблему, возможно, разрешить путем расчленения молока на фракции, сочетая которые,
получать готовые продукты без остатка. Обязательным условием является жидкостная структура получаемых фракций, однородность их смесей и образование требуемой структуры готового продукта на заключительной стадии производства при полном использовании компонентов исходного сырья [1, 7].
На основе биополимеров можно создать многие формы пищи с заданной макроструктурой, необходимыми органолептическими показателями [1, 3, 7]. В основе биотехнологии лежит процесс фракционирования компонентов молочного сырья полисахаридами (яблочным пектином) с образованием двух фракций концентрата натурального казеина (КНК) и сывороточно-полисахаридной фракции (СПФ)
в
естник АПК
Ставрополья
:№ 4(24), 2016
Агроинженерия
Показатели СПФ Сыворотка
Плотность, кг/м3 1023 1024
Кислотность, °Т 14 90
Активная кислотность, (рН) 6,5 6,3
Массовая доля сухих веществ, % из них: 6,0 5,5
- белок, % 1,0 0,9
- лактоза, % 4,3 4,4
- пектин яблочный, % 0,45 -
- жир, % - 0,1
25
с определенным составом и функциональными свойствами, которые в свою очередь являются основой для получения разнообразных функциональных продуктов питания. Сывороточно-полисахаридная фракция, представляет собой однородную жидкость и имеет чистый молочный вкус с лёгким привкусом используемого яблочного пектина. Во фракцию практически полностью переходит используемый для разделения (пектин), что обуславливает её потенциально высокие функциональные свойства. Основными компонентами СПФ являются сывороточные белки до 15 %, углеводы до 75 % (лактоза и пектин), минеральные вещества до 10 %, витамины и другие, биологически активные вещества молока. Качественные характеристики СПФ и творожной сыворотки представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Физико-химические показатели СПФ и сыворотки (творожной)
В первом приближении аналогом сывороточно-полисахаридной фракции может являться молочная сыворотка, но СПФ - это новый вид молочного сырья. Присутствие в СПФ яблочного пектина и неденатурированных сывороточных белков обуславливает целый комплекс высоких биологических и функциональных свойств [2, 4, 6, 7]. Изучение размеров частиц при помощи многофункционального спектрометра динамического и статического рассеивания света в СПФ подтвердило наличие в ней наноча-стиц с [6]. Гистограмма распределения размеров нано частиц в сывороточно-полисахаридной фракции представлена на рисунке 1.
Из гистограммы видно, что размеры частиц в СПФ изменяются от 20 до 1000 нм. В результате исследований, можно предположить, что пектин присутствует во фракции в виде комплекса с сывороточными белками.
Таким образом, подтверждается, что входящий в состав СПФ природный биополимер -пектин и сывороточные белки, потенцируют фармакологические свойства фракции и продуктов с ее использованием. Характеристики СПФ и продуктов «Био-Тон» с ее использованием предполагают их биологическую активность не только обусловленную повышенным содержанием питательных веществ, но и их качественными особенностями, связанными с сохранностью нативной структуры компонентов сывороточной фазы молока. Ценный многокомпонентный состав и технологические преимущества СПФ, заключающиеся в хорошей растворимости в широком диапазоне массовой
Рисунок 1 - Гистограмма распределения размеров нано частиц в сывороточно-полисахаридной фракции.
26
,,„ „„„„, Jj Ставрополья
научно-практическии журнал
доли сухих веществ, температурной устойчивости при низких значениях рН, стабильности эмульгирующих и желирующих свойств, предоставляют широкие возможности для создания на ее основе целой гаммы структурированных продуктов [2, 4, 6, 7].
Путем сгущения СПФ в 5-6 раз был получен концентрат структурирующий пищевой (КСП), с массовой долей сухих веществ 30-40 %. На основе СПФ и КСП были разработаны технологии получения взбитых и желированных продуктов [1, 3, 6, 7].
Небольшая кислотность СПФ (13-15 °Т), жидкостная структура и наличие в ее составе хорошего структурообразователя (белково-пектинового комплекса) давало основание полагать, что ее, возможно, использовать в технологическом цикле производства функциональных пищевых продуктов.
КСП богат макро- и микроэлементами. В нем присутствует калий, магний, железо, цинк, медь. Он отличается высоким содержанием кальция - 725 мг/100 г. При этом соотношение фосфор: кальций меньше 1,0, что благотворно влияет на их усвоение. Особо ценным и полезным является сочетание пектина с сывороточными белками, макро- и микроэлементами, такими как кальций, железо, цинк, медь, которые являются антагонистами токсичных металлов, в частности кадмия [4, 7].
Таким образом, СПФ в натуральном, сгущенном и сухом виде (КСП), содержащая всю водную фракцию молока, кроме казеина, и пектин, обладает согласно медико-биологической оценке специфической активностью, повышающей устойчивость организма к вредным воздействиям окружающей среды и дает возможность смягчить отрицательное влияние временных физических и эмоциональных перегрузок на человека. Структурирующие свойства концентрата позволяют вырабатывать из него широкий ассортимент традиционных и новых структурированных молочных и комбинированных продуктов питания. Дополнительная биотехнологическая обработка СПФ и КСП с использованием молочнокислых организмов значительно усиливает структурообразующие свойства [5].
Для отработки режимов сквашивания СПФ была выбрана культура молочнокислых бактерий Lactobacillus bulgaricum. Сквашивание проводили на обезжиренном молоке и сывороточно-полисахаридной фракции при температуре 42 °С. Изменение титруемой кислотности в процессе сквашивания показано в таблице 2. СПФ является благоприятной средой для развития молочнокислых бактерий. Процесс сквашивания шел энергично. Через 2 часа титруемая кислотность СПФ составила 40 °Т, а в обезжиренном молоке - 30 °Т. Через 3 часа сквашивания разность показателей кислотности между СПФ и обезжиренного молока составила 14 °Т. Однако через 4 часа сквашивания кислотность выравнивалась на значении 60 °Т, одинаково нарастала и через 8 часов сквашивания она была
равной 90 °Т. Сквашивание позволяет увеличить сроки хранения СПФ и ее концентратов. При этом в сквашенных концентратах рН составлял 3,8-4. Сквашенная СПФ иее концентраты были использованы в производстве функциональных хлебобулочных изделий (10-15 % от массы муки) и суфле молочного «Био-Тон» [4, 5]. Также была разработана технология функциональных молочных напитков на основе СПФ в сочетании с натуральными соками (яблочными, цитрусовыми) в соотношении 4:1[2].
Таблица 2 - Изменение титруемой кислотности в процессе сквашивания СПФ и обезжиренного молока
Время сквашивания, час Титруемая кислотность, °Т
СПФ Обезжиренное молоко
Исходные 13 17
1 30 25
2 40 31
3 52 38
4 60 60
8 90 90
Таким образом, получаемая по технологи «Био-Тон» сывороточно-полисахаридная фракция (СПФ) открывает практически неограниченные возможности для конструирования композиций, предназначенных для различных видов питания здорового и больного человека.
Интерес потребителей и производителей к функциональным продуктам питания, оказывающим регулирующее действие на организм и способным заменить многие лекарственные препараты, постоянно растет [4, 7].
Широкие резервы технологии «Био-тон» в сочетании с медико-биологической её оценкой предоставляют веские основания для проведения широкомасштабных мероприятий по рационализации, оптимизации и оздоровления питания населения. В настоящее под руководством научной школы член-корреспондента РАН, профессора Молочни-кова В. В. уже разработаны технологии продуктов «Био-Тон» функциональной направленности: напитки на основе СПФ молочные продукты, которые можно классифицировать по жирности, по применяемым для их получения закваскам, по массовой доле сухих веществ и белка. [7]. В дальнейшем целесообразно расширить ассортимент продуктов с использованием СПФ. Данное направление получило поддержку со стороны академика РАН, профессора Трухачева В. И., академика РАН, профессора Храмцова А. Г. Расширение рынка пищевых полисахаридов показывает возможность увеличения ассортимента и объемов производства функциональных продуктов питания с их использованием. Применение различных комбинаций белков и полисахаридов, многообразие биотехнологических приемов позволят конструировать функциональные продукты питания заданного состава и назначения с определенными органолептически-ми характеристиками.
Вестник АПК
Агроинженерия -! № 4(24), 2016 " "
Литература References
1. Молочников В. В., Орлова Т. А. Основные принципы производства молочных продуктов нового поколения // Переработка молока. 2008. № 11. С. 52-54.
2. Мильтюсов В. Е. Разработка технологии функциональных напитков на основе биологически активных компонентов молока и фруктовых соков : дис. ... канд. тех. наук: 05.18.04 / Мильтюсов Владимир Евгеньевич. Ставрополь, 2010. 124 с.
3. Орлова Т. А., Мильтюсов В. Е. Сывороточно-полисахаридная фракция вфункциональных напитках // Молочная промышленность. 2008. № 12. С. 64-66.
4. Орлова Т. А. Технологические принципы производства функциональных молочных продуктов с применением полисахаридов : дис. ... д-ра техн. наук: 05.18.04 / Орлова Татьяна Александровна. Ставрополь, 2010. 324 с.
5. Срибный А. С., Орлова Т. А. Биотехнология сквашивания сывороточно-полисахаридной фракции (СПФ) и ее использование в производстве функциональных хлебопродуктов // Научный журнал КубГАУ. Краснодар : КубГАУ, 2011. № 73. Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2011/73.
6. Срибный А. С. Разработка биотехнологии производствасывороточно-полисахаридной фракции и её использование в технологии функциональных хлебопродуктов : дис. канд. тех. наук: 05.18.04, 05.18.07/ Срибный Александр Сергеевич. Ставрополь,
2011. 124 с.
7. Теория и практика безотходной переработки молока в замкнутом технологическом цикле / В. И. Трухачев, В. В. Молочников, Т. А. Орлова [и др.]. Ставрополь : АГРУС,
2012. 360 с.
1. Molochnikov V. V. / The main principles of manufacturing of new generation milk products / V. V. Molochnikov, T. A. Orlova // Milk processing. - 2008. - № 11.- p. 52-54.
2. Miltusov V. E. Development of technology of functional beverages based on bioactive components of milk and fruit juices: DIS. Cand. Ph. D. in technical science: 2010:05.18.04 / Miltusov Vladimir Evgenyevich. - Stavropol, 2010. - 124 p.
3. Orlova T. A. Whey-polysaccharide fraction in functional beverages / T. A. Orlova, V. E. Miltusov // Dairy industry. - 2008. -№ 12. - p. 64-66.
4. Orlova T. A. Technological principles of functional dairy products with application of polysaccharides: DIS. Doctor in technical science: 2011:05.18.04 / Orlova Tatyana Aleksandrov-na. - Stavropol, 2010. - 324 p.
5. Sribniy A. S. Biotechnology ferments way-polysaccharide fraction (WPF) and its use in manufacture of functional bakeries / A. S. Sribniy, T. A. Orlova // journal KubGAU [electronic resource]. - Krasnodar : KubGAU, 2011. № 73. - Access mode: http:// ej.kubagro.ru/2011/73.
6. Sribniy A. S. Development of biotechnology production of whey-polysaccharide fraction and its use in functional bakery technology: DIS. Cand. Ph. D. in technical science: 2011:05.18.04, 05.18.07 / Alexander Sergeyevich Sribnyj-Stavropol, 2011. - 124 p.
7. Trukhachev V. I. The theory and practice of waste-free processing of milk in the closed production cycle // V. I. Trukhachev, V. V. Molochnikov, T. A. Orlova, etc. - Stavropol : AGRUS, 2012. - 360 p.
