Разработка биотехнологии производства функционального биопродукта на основе молочной сыворотки Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 621. 592

С.И. Артюхова, S.I. Artyuhova, е-mail: asi08@yandex.ru К.В. Морозова, K. V. Morozova, е-mail: spanki_ksany@mail.ru Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия Omsk State Technical University, Omsk, Russia

РАЗРАБОТКА БИОТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО БИОПРОДУКТА НА ОСНОВЕ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ

DEVELOPMENT OF BIOTECHNOLOGY IN THE PRODUCTION OF FUNCTIONAL BIOPRODUCTS BASED ON MILK WHEY

В данной научной статье представлены результаты исследований по разработке биотехнологии производства функционального биопродукта на основе молочной сыворотки.

This article presents a modern scientific approach to the development of biotechnology for the production of bio-based functional milk whey.

Ключевые слова: биопродукты для функционального питания, молочная сыворотка.

Keywords: bioproducts for functional foods, milk whey.

Важное место в современной пищевой биотехнологии принадлежит развитию функционального питания, под которым подразумевается использование таких продуктов естественного происхождения, которые при систематическом употреблении оказывают регулирующее воздействие на организм в целом или на его определенные системы и органы.

Молочная сыворотка, входящая в состав функциональных биопродуктов, обладает рядом полезных компонентов, дополняющих и обогащающих продукты функциональной направленности. Высокая пищевая и биологическая ценность молочной сыворотки обусловлена наличием ценных углеводов, минеральных веществ, ферментов, витаминов, органических кислот, легко усвояемых сывороточных белков, являющихся дополнительным источником аргинина, гистидина, триптофана, лейцина. В составе сыворотки входят белки, содержащие незаменимые аминокислоты, не вырабатываемые организмом.

Выход молочной сыворотки составляет 70-85 % от количества переработанного молока. При переработке молока в сыворотку переходят все компоненты молока: сухие вещества - более 50 %, молочный сахар - 90 %, белковые вещества - 23 %, минеральные соли - 80 %, аминокислоты - 70 %.

В качестве пробиотических культур при разработке биопродукта использовались молочнокислые бактерии (молочнокислые палочки в симбиозе с термофильными стрептококками) отечественных производителей ООО «Барнаульская биофабрика» г. Барнаул, и ФГУП «Экспериментальная биофабрика» Россельхозакадемии, г. Углич.

Теоретическим обоснованием использования отечественных ассоциатов бактерий, послужило то, что они относятся к доминирующим защитным родам микрофлоры здорового человека, адаптированным для российской популяции людей, в отличие от импортных пробиотиков. Заквасочные культуры отбирались с учетом входящих в их состав пробиотических микроорганизмов. На рис. 1 представлены зависимости титруемой и активной кислотностей молочнокислых бактерий от продолжительности сквашивания.

Проведенные нами исследования показали, что выбранные ассоциаты бактерий имеют высокий биотехнологический потенциал. Количество молочнокислых бактерий в биопродукте составило 1010 КОЕ/см3. Все бактериальные концентраты молочнокислых бактерий были исследованы на устойчивость к веществам желудочно-кишечного тракта (фенолу, желчи, поваренной соли, соляной кислоте).

Разработка технологии производства нового биопродукта «Солнечный» проводилось по технологической схеме, включающей следующие этапы: подготовка сырья, составление смеси с использованием молочной сыворотки, внесение фруктового наполнителя и стабилизатора-пребиотика, пе-

ремешивание, пастеризация, охлаждение до температуры заквашивания, внесение микробного консорциума, перемешивание, сквашивание, охлаждение биопродукта, хранение.

БК для ряженки КТС

7

х

6 °

5 & о

4 Е

3 5

2 1 к

1 0

3 + 10,48х2 - 2,674х 17:78-

-0,010х2 - 0,226х + 6,529

■ Титруемая кислотность , 0Т

♦ Активная кислотность , рН

ш

и

£

0 5 10 <

Продолжительность сквашивания, ч

БК-Углич-К

-0,023х2 + 0,046х + 6,386

0,857х2 + 2,571х + 26,5

6.5

6.4 ^ 6,3

-- 6,2 -- 6,1 6

5,9 5,8 -- 5,7

5.6

5.5 5,4

0

5

10

■ Титруемая кислотность , 0Т

♦ Активная кислотность , рН

Продолжительность сквашивания, ч

140

60

щ 40

£ 20 10

БК-Углич-ТНВ

0,008х2 - 0,222х + 6,474

у = -0,952х2 + 21,42х + 26,66

7

х

6 ^

Л

5 5

5 о

X

4 & ц

о 3 ^

К

2 £ 00

1 Ё <

0

0 5 10

Продолжительность сквашивания, ч

■ Титруемая кислотнос ть, 0Т

> Активная кислотнос ть, рН

160

60 | 40 ' 20 0

БК-СТ

-0,013х2 - 0,187х + 6,517

6

-- 5 4

о

3 I

5Й

+ 2 8 X

ш

1 I

0

0 5 10

Продолжительность сквашивания, ч

0,611х3 + 5,214х2 + 9,634х

■ Титруемая кислотность , 0Т

♦ Активная кислотность , рН

120 100 80 60 40 20 0

БК-Алтай-К

у =-0,026х2 + 0,019х + 6,124

7 6 5 4 3 2 1 0

0 5 10

Продолжительность сквашивания, ч

0,123х3 - 1,817х2 +16,75х+29,40

1Титруемая кислотность,ОТ

► Активная кислотность, рН

200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0

Контрольные образцы

= -0,057х2 + 0,205х + 4,921

у = 5,428х'-9,771х + 90,8

0

2

4

5,2 5,1 5

4,9 4,8 4,7 4,6 4,5 4,4

6

¡Титруемая кислотность, ОТ

♦ Активная кислотность, рН

Продолжительность сквашивания, ч

Рис. 1. Зависимости титруемой и активной кислотностей молочнокислых бактерий от продолжительности сквашивания.

Поэтапный процесс разработки нового биопродукта на основе молочной сыворотки сопровождался анализом различных биотехнологических показателей: активной и титруемой кислотностей, оптической плотности для определения ЭПС, влагоудерживающей и ароматобразующей способности, определением количества колониеобразующих единиц пробиотических микроорганизмов и ор-ганолептических показателей (рис. 2).

7

Биопродукт «Солнечный» обладает хорошими ор-ганолептическими и физико-химическими показателями, высокой пищевой и биологической ценностью.

В биопродукте имеются штаммы полезных для желудочно-кишечного тракта человека микроорганизмов, которые поддерживают жизнедеятельность естественной микро-флоры кишечника человека.

Новая биотехнология производства биопродукта «Солнечный» прошла успешную апробацию в условиях научно-производственной лаборатории «Прикладная Биотехнология» ОмГТУ. Промышленное внедрение биопродукта «Солнечный» позволит расширить ассортимент функциональных биопродуктов на основе молочной сыворотки на потребительском рынке.

ш 8

9

12 10

11

Рис. 2. Органолептические показатели биопродуктов «Солнечный»

Библиографический список

1. Артюхова, С. И. Использование пробиотиков и пребиотиков в биотехнологии производства биопродуктов [Текст] / Гаврилова Ю.А. // Монография. - Изд-во ОмГТУ, Омск, 2010. - 112 с.

2. Значение молочной сыворотки для здоровья человека [Электронный ресурс]: Морозова К. В, Артюхова С. И., 2014. [сайт] Режим доступа: http://www.scienceforum.ru/2014/604/5574