CC BY
59
УДК 637.146.3
Расширение спектра заквасочной микрофлоры в технологии кисломолочного продукта с гидролизатом сывороточных белков
Абабкова Анна Александровна, ведущий менеджер по качеству
e-mail: [email protected]
Акционерное общество «Учебно-опытный молочный завод» ВГМХА им. Н.В. Верещагина
Новокшанова Алла Львовна, 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. С целью расширения спектра заквасочных микроорганизмов для получения пробиотического продукта с гидролизатом сывороточных белков проведены испытания сквашенного вторичного молочного сырья консорциумом микроорганизмов Lactobacillus delbrueckii подвид bulgaricus, комбинация пяти видов бифидобактерий (B. bifidum, B. longum, B. adolescentis, B. breve, B. infantis) в сочетании с Streptococcus thermophilus в соотношении 1:1:2 с добавлением гидроли-зата сывороточных белков в количестве от 1 до 3 %. Установлено положительное влияние гидролизата сывороточных белков на развитие заквасочной микрофлоры. Доказана функциональность кисломолочного продукта с гидролизатом сывороточных белков.
Ключевые слова: гидролизат сывороточных белков, кисломолочный продукт, функциональный продукт, пробиотик, заквасочная микрофлора, вторичное молочное сырье.
Bw u v/ v I
соответствии с действующей нормативно-техническом документацией, функциональные пищевые продукты предназначены не только для особых категорий граждан, но и для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами здорового населения. При этом функциональные пищевые продукты должны обладать научно обоснованными и подтвержденными свойствами, снижающими риск развития алиментарно-зависимых заболеваний, предотвращать или восполнять дефицит питательных веществ в организме человека и улучшать здоровье за счет наличия функциональных пищевых ингредиентов. Важнейшую группу функциональных пищевых ингредиентов составляют пробио-тики - полезные для человека непатогенные и нетоксикогенные живые микроорганизмы, обеспечивающие при систематическом употреблении в пищу в виде препаратов или в составе пищевых продуктов благотворное воздействие на организм человека в результате нормализации состава и (или) повышения биологической активности нормальной микрофлоры кишечника [1].
Как и большинство других культивируемых в молоке бактерий, пробиотиче-ские микроорганизмы нуждаются в создании благоприятных условий и дополнительных источниках питания, таких как свободные аминокислоты, небелковый азот, минеральные элементы и пр. Однако усиление любого из этих аспектов требует предварительной экспериментальной проверки, поскольку перемены привычных условий развития могут привести к изменению ферментативной активности и хода брожения, а в конечном итоге повлиять на продолжительность технологического процесса, виды синтезируемых метаболитов, органолептические показатели и качество готового продукта.
В данном исследовании в качестве функционального пищевого ингредиента использовался гидролизат сывороточных белков (ГСБ) с глубокой степенью гидролиза, производимый ВНИИМС - филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН [2]. Высокая концентрация свободных аминокислот в ГСБ служит, во-первых, основанием для улучшения биологической ценности продукта, и, во-вторых, предпосылкой для их использования молочнокислой микрофлорой. Однако при сквашивании молочной основы с ГСБ одноштаммовыми заквасками, такими как Streptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus plantarum, а также штаммами Bifidobacterium, Lactococcus lactis и кефирной закваской, нами было установлено, что хорошие качественные показатели продукта достигаются лишь при использовании S. Thermophilus, который не относится к числу истинных пробиотических культур [3, 4]. Только путем тщательного подбора различных сочетаний этих заквасочных микроорганизмов удалось достичь оптимальной комбинации бактерий и условий культивирования при концентрации ГСБ 1-3 % [5, 6].
Продолжая дальнейшие исследования в этом направлении, поставлена цель - расширение спектра заквасочных микроорганизмов для получения пробиотиче-ского продукта с ГСБ.
В качестве пробиотической составляющей использовали Lactobacillus delbrueckii подвид bulgaricus и комбинацию пяти видов бифидобактерий (B. bifidum, B. longum, B. adolescentis, B. breve, B. infantis) в сочетании с Streptococcus thermophilus в соотношении 1:1:2. Термофильный стрептококк в присутствии ГСБ, как было установлено ранее, формирует хорошую консистенцию продукта [3]. Она получается плотная, вязкая и однородная. Бифидобактерии и болгарская палочка обеспечивают пробиотические качества [7, 8]. Продуктами брожения бифидобактерий помимо лактата являются уксусная, муравьиная и янтарная кислоты [9]. Особенность бол-
гарской палочки заключается в том, что она подобно термофильному стрептококку участвует в формировании консистенции и внешнего вида кисломолочного продукта, предотвращает синерезис и повышает стабильность кисломолочного сгустка, а также кроме молочной кислоты продуцирует ацетальдегид, который подавляет нежелательную микрофлору кишечника [10].
В эксперименте использовали сырье, получаемое в промышленных условиях на АО «Учебно-опытный молочный завод» ВГМХА им. Н. В. Верещагина. Исследования проводили с пахтой и обезжиренным молоком, которые являются важным сырьевым ресурсом в производстве пищевых продуктов, так как при минимальной энергетической ценности они содержат комплекс биологически активных веществ. Почти все соединения, обнаруженные в молоке (минеральные соли, азотистые небелковые соединения, витамины, ферменты, гормоны, иммунные тела, органические кислоты) переходят в пахту и обезжиренное молоко, обусловливая их пищевую ценность, а также являясь благоприятной питательной средой для развития заквасочной микрофлоры. Использование в качестве молочной основы пахты и обезжиренного молока позволяет позиционировать продукт как низкожирный.
Испытания образцов проводили на кафедре технологии молока и молочных продуктов Вологодской ГМХА. Опытными образцами служили пахта и обезжиренное молоко с добавлением ГСБ в количестве от 1 до 3%, сквашенные комбинацией указанных микроорганизмов. В контрольные образцы ГСБ не вносили. Повторность опытов трехкратная. Для определения показателей опытных и контрольных проб продукта применялись стандартные методы испытаний. Определение количества болгарской палочки проводили в соответствии с методикой МР 2.3.2.2327-08.
Сквашивание сырья проводили при температуре 41 °С в течение 6 часов. Данный режим сквашивания оптимален для развития Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii подвид bulgaricus и концентрата бифидобактерий.
По органолептическим показателям и физико-химическим свойствам молочное сырье соответствовало требованиям стандартов [11, 12]. Усредненные данные о составе пахты и обезжиренного молока представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Физико-химический состав вторичного молочного сырья
Сухие вещества, %
Вид сырья Массовая доля жира, % Массовая доля белка, % Массовая доля лактозы, %
Пахта 0,27±0,024 2,93±0,0104 4,306±0,016
Обезжиренное молоко 0,048±0,005 3,36±0,017 4,73±0,009
В результате внесения ГСБ содержание белка в молочной основе, как видно на рисунке, повышается настолько, что более 12 % пищевой ценности продукта обеспечивается белком. Такое увеличение массовой доли белка позволяет считать продукт источником белка для многих категорий граждан.
0 12 3
Массовая доля ГСБ, %
■ Пахта Обезжиренное молоко Увеличение массовой доли белка в образцах с ГСБ
Микробиологические исследования образцов выполняли по окончании сквашивания и на конец предполагаемого срока хранения - через 7 дней. Результаты представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Количество пробиотических микроорганизмов в продукте
Пахта Обезжиренное молоко
Доза ГСБ, % болгарская палочка, КОЕ/см3 бифидобактерии, КОЕ/см3 болгарская палочка, КОЕ/см3 бифидобактерии, КОЕ/см3
свежее с хр. свежее с хр. свежее с хр. свежее с хр.
0 2,4х107 1,4х107 1,1х108 1,2х108 9,0х107 1,0х107 2,8х108 1,6х108
1 3,8х107 2,5х107 3,1х108 2,6х108 1,3х108 1,0х108 3,0х108 1,8х108
2 5,4х107 3,8х107 4,3х108 6,2х108 4,1х108 3,3х108 4,1х108 2,1х108
3 1,0х108 1,2х108 7,3х108 8,5х108 6,2х108 5,3х108 4,6х108 2,9х108
Анализ данных, представленных в таблице, свидетельствует, что при внесении ГСБ в продукт от 1 до 3% количество пробиотических микроорганизмов увеличивается по сравнению с контролем. Эти результаты позволяют предположить, что микрофлора закваски использует дополнительные питательные вещества ГСБ для своего развития. Общее количество молочнокислых микроорганизмов в контрольных и опытных образцах составляло не менее 1x108 КОЕ/см3. Выходные данные готового продукта представлены в таблице 3.
Таблица 3 - Характеристика готового продукта
Показатели Массовая доля ГСБ, %
1 2 3
Вкус Чистый, кисломолочный Чистый, кисломолочный, допускается легкий альбуминный привкус
Запах Чистый, кисломолочный Чистый, кисломолочный,допускается легкий альбуминный запах
Цвет Белый Светло-бежевый
Консистенция Плотная, однородная Плотная, однородная, допускается отделение сыворотки
Титруемая кислотность, °Т, не более 120 130 150
Массовая доля белка, %, не менее 4,0 4,5 5,0
Массовая доля жира, %, не более 0,5 0,5 0,5
Количество молочнокислых микроорганизмов, КОЕ/см3, не менее 1x108 1x108 1х108
Калорийность/энергетическая ценность, ккал/кДж 35/150 40/160 40/160
На основании экспериментальных данных определены выходные показатели продукта с различной дозой ГСБ, которые соответствуют стандартным характеристикам кисломолочного продукта.
В соответствии с требованиями к функциональным продуктам полученный продукт может рассматриваться как функциональный по ряду отличительных признаков:
- низкокалорийный, так как продукт содержит не более 40 ккал (170 кДж) в 100 г;
- является источником белка, так как более 12 % пищевой ценности обеспечивается белком;
- пробиотический, поскольку содержание пробиотических микроорганизмов составляет не менее 1x106 КОЕ/см3 [13].
Полученные результаты испытаний подтверждают, что использование поливидовой закваски микроорганизмов, включающей Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus и концентрат бифидобактерий, в комплексе с ГСБ позволяет получить кисломолочный продукт с пробиотическими свойствами.
Список литературы:
1. ГОСТ Р 52349-2005 Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения.
2. Разработка ферментативных гидролизатов сывороточных белков молока - технологии, свойства и применение [Электронный ресурс] / Д.В. Абрамов, Ю.Я. Свириденко, Д.С. Мягконосов, Е.Г. Овчинникова, М.П. Кангин, Н.В. Кокарева // ГНУ ВНИИ маслоделия и сыроделия Россельхозакадемии. -Режим доступа: http://www.dairynews.ru/news/ razrabotka-fermentativnykh-gidrolizatov-syvorotoch.html.
3. Новокшанова, А.Л. Определение дозы внесения гидролизата сывороточных белков в кисломолочный продукт методом органолептической оценки / А.Л. Новокшанова, А.А. Абабкова, С.В. Иванова // Молочнохозяйственный вестник. - 2015. - № 1 (17). - С. 79-86.
4. Асонов, Н.Р. Микробиология - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, Колос-Пресс, 2002. - 352 с..
5. Новокшанова, А.Л. Результаты поиска оптимального консорциума микроорганизмов при производстве специального белкового кисломолочного продукта / А.Л. Новокшанова, А.А. Абабкова, Д.В. Абрамов // Вестник Международной академии холода. - СПб. - 2016. - № 4. - С. 23-29.
6. Патент RU 2617939. Способ получения пробиотического кисломолочного напитка, обогащенного гидролизатом сывороточных белков.
7. Шульпекова, Ю.О. Пробиотики и продукты функционального питания / Ю.О. Шульпекова // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. - 2012. - № 3. - С. 70-79.
8. Тамим, А.Й. Йогурт и аналогичные кисломолочные продукты: научные основы и технологии / А.Й. Тамим, Р.К. Робинсон.; пер. с анг. под науч. ред. Л.А. Забодаловой. - СПб.: Профессия, 2003. - 664 с.
9. Рогожин, В. В. Биохимия молока и молочных продуктов: учебное пособие.
- СПб.: ГИОРД, 2006. - 320 с.
10. Степаненко, П.П. Микробиология молока и молочных продуктов: учебник для вузов. - Сергиев Посад: ООО «Все для Вас - Подмосковье», 1999.
- 415 с.
11. ГОСТ 31658-2012 Молоко обезжиренное-сырье. Технические условия.
12. ГОСТ 34354-2017 Пахта и напитки на ее основе. Технические условия.
13. ГОСТ Р 55577-2013 Продукты пищевые функциональные. Информация об отличительных признаках и эффективности.
References
1. GOST R 52349-2005. Produkty pishchevye. Produkty pishchevye funkcionalnye. Terminy i opredeleniya. [Food products. Functional food products. Terms and Definitions. (in Russian)
2. Razrabotka fermentativnyh gidrolizatov syvorotochnyh belkov moloka -tekhnologii, svojstva i primenenie. [Development of enzymatic whey milk proteins hydrolysates - technology, properties and application]. GNU All-Russia Research Institute of butter-making and cheese making of the Rosselkhozakademiya. [Electronic resource]. Available at: http://www.dairynews.ru/news/ razrabotka-fermentativnykh-gidrolizatov-syvorotoch.html. (in Russian)
3. Novokshanova A.L., Ababkova A.A., Ivanova S.V. Inoculation dose determination of whey proteins hydrolysate into fermented milk product by means of organoleptic evaluation. Molochnohozyajstvennyj vestnik. [Dairy Bulletin], 2015; 1 (17): 79-86. (in Russian)
4. Asonov N.R. Mikrobiologiya. [Microbiology]. 4th ed., rev. and updated. Moscow: Kolos, Kolos-Press, 2002, 352 p. (in Russian)
5. Novokshanova A.L. and others. Search results for the optimal consortium of microorganisms in the production of a special protein fermented milk product. Vestnik mezhdunarodnoj akademii holoda [Bulletin of the International Academy
of Refrigeration]. SPb., 2016, no. 4, pp. 23-29. (in Russian)
6. Patent RU 2617939. Sposob polucheniya probioticheskogo kislomolochnogo napitka obogashchennogo gidrolizatom syvorotochnyh belkov. [A method for producing a probiotic fermented milk beverage enriched with whey protein hydrolysate]. (in Russian)
7. Shulpekova Yu.O. Probotics and products of functional nutrition. Rossijskij zhurnal gastroehnterologii, gepatologii, koloproktologii. [Russian Journal of Gastroenterology, Hepatology, Coloproctology], 2012, no. 3. pp. 70-79. (in Russian)
8. Tamim A.Y. Jogurt i analogichnye kislomolochnye produkty: nauchnye osnovy i tekhnologii. [Yogurt and similar fermented milk products: scientific foundations and technologies]. St. Petersburg: Profession, 2003, 664 p. (in Russian)
9. Rogozhin V.V. Biohimiya moloka i molochnyh produktov. [Biochemistry of milk and dairy products: Textbook]. SPb: GIORD, 2006, 320 p. (in Russian)
10. Stepanenko P.P. Mikrobiologiya moloka i molochnyh produktov: uchebnik dlya vuzov. [Microbiology of milk and dairy products: a textbook for high schools]. Sergiev Posad: LLC "Everything for you - Moscow region", 1999, 415 p. (in Russian)
11. GOST 31658-2012. Moloko obezzhirennoe syre. Tekhnicheskie usloviya. [Milk fat-free raw materials. Technical conditions]. (in Russian)
12. GOST 34354-2017. Pahta i napitki na ee osnove. Tekhnicheskie usloviya. [Buttermilk and beverages based on it. Technical conditions]. (in Russian)
13. GOST R 55577-2013. Produkty pishchevye funkcionalnye. Informaciya ob otlichitelnyh priznakah i ehffektivnosti. [Foodstuffs functional. Information about the distinctive features and effectiveness]. (in Russian)
Expansion of the starter microflora spectrum in the technology of fermented product with whey
protein hydrolyzate
Ababkova Anna Aleksandrovna, Leading Quality Manager
e-mail: [email protected]
Joint-stock company "Training and Experimental Dairy Plant" of the Vereshchagin State Dairy Farming Academy of Vologda
Novokshanova Alla L'vovna, Candidate of Sciences (Technology), Associate Professor of Milk and Dairy Products Technology Department
e-mail: [email protected]
The Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Vereshchagin State Dairy Farming Academy of Vologda
Abstract. In order to expand the spectrum of starter microorganisms for the production of a probiotic product with whey protein hydrolyzate, a fermented secondary milk raw material was tested by a consortium of microorganisms Lactobacillus delbrueckii subspecies bulgaricus, a combination of five species of bifidobacteria (B. bifidum, B. longum, B. adolescentis, B. breve, B. infantis) in combination with Streptococcus thermophilus in a ratio of 1: 1: 2 with the addition of whey protein hydrolyzate in an amount of 1 to 3%. The positive effect of whey protein hydrolyzate on the development of starter microflora was established. The functionality of a fermented milk product with whey protein hydrolyzate has been proved.
Keywords: whey protein hydrolyzate, fermented milk product, functional product, probiotic, starter microflora, secondary dairy raw materials.
