CC BY
574
УДК 663.8
UDC 663.8
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ НАПИТКОВ НА ОСНОВЕ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ, ОБОГАЩЕННЫХ ФИТОКОМПОНЕНТАМИ
Брыкалов Анатолий Валерьевич д.х.н., профессор
Пилипенко Надежда Юрьевна Кубанский государственный аграрный университет, Краснодар, Россия
Приводятся данные исследований по применению растительных компонентов в получении напитков из молочной сыворотки функционального назначения
DEVELOPMENT OF TECHNOLOGY OF WHEY BASED DRINKS, ENRICHED WITH PLANT COMPONENTS
Brykalov Anatolii Valerevich Dr^i^hem., professor
Pilipenko Nadezda Yrevna
Kuban State Agrarian University, Krasnodar, Russia
Data of application of researches of vegetative components in reception of drinks from dairy whey of a functional purpose are shown
Keywords: TECHNOLOGY, WHEY, MEDICINAL
Ключевые слова: ТЕХНОЛОГИЯ, СЫВОРОТКА,
ЛЕКАРСТВЕННЫЕ РАСТЕНИЯ, КАПИЛЯРНЫЙ PLANTS, CAPILLARY ELECTROPHORESIS ЭЛЕКТРОФОРЕЗ
В настоящее время актуальность приобретает получение продуктов функционального назначения, в том числе и напитков, что предусматривает использование в качестве одного из основных составляющих - молочную сыворотку, которая содержит комплекс биологически активных веществ. Высокая биологическая ценность молочной сыворотки определяется содержанием в ней белкового, углеводного и липидного комплексов. Состав молочной сыворотки разнообразен и к биологически активным веществам вторичного молочного сырья можно отнести минеральные вещества, витамины, органические кислоты, аминокислоты, углеводы, ферменты [1].
Молочная сыворотка является сырьем для промышленного производства напитков, концентратов биологически активных веществ, продуктов микробного синтеза и биотрансформации органических соединений [2].
Представляет научно-практический интерес исследование состава молочной сыворотки с использованием современного метода капиллярного электрофореза.
Системы капиллярного электрофореза «Капель» (ОАО «НПФ Люмэкс», Россия) используются для анализа объектов окружающей среды, для определения качества пищевой продукции, в фармации, клинической биохимии. К достоинствам метода следует отнести, то, что в кварцевом капилляре достигается высокая эффективность разделения (сотни тысяч теоретических тарелок), за один анализ одновременно определяется несколько компонентов пробы, дозируется минимальный объем анализируемой пробы (микролитры), с использованием автоматического режима повышается точность анализа, а также снижается его трудоемкость и увеличивается производительность [3].
Для электрофоретического разделения катионов, содержащихся в молочной сыворотке, использовали систему КЭФ «Капель 103Р», «Капель 105» (ОАО «НПФ Люмэкс», Россия) с кварцевым капилляром диаметром 75 мкм и длиной 65 см.
Перед каждым измерением капилляр промывался раствором соляной кислоты - 2 мин, затем водой дистиллированной - 2 мин, раствором гидроксида натрия - 2 мин, водой дистиллированной - 2 мин. После этого капилляр промывался рабочим буферным раствором в течении 3 мин.
Рабочий буферный раствор содержал бензимидазол, раствор винной кислоты и 18-крауна-6.
С использованием электрофореграммы, при помощи программного обеспечения к прибору рассчитывалась массовая концентрация компонентов по установленным градуировочным характеристикам.
Массовая концентрация компонента в исследуемой пробе (Х) вычислялась по формуле:
х = k ■ C, (1)
где к - коэффициент разбавления пробы,
С - концентрация компонента, найденная по градуировочному графику, мг/г
Результат измерения представлялся в виде: Х±Д мг/г
где Х - концентрация компонента в пробе, мг/г
Д - граница абсолютной погрешности определения, мг/г, при доверительной вероятности Р = 0,95.
Граница абсолютной погрешности Д вычислялась по формуле:
А = —, (2)
100
где 5 - граница относительной погрешности измерения, %.
За окончательный результат испытания принимали среднее арифметическое результатов трех параллельных определений [3].
Электрофоретическое разделение для определения массовой концентрации органических кислот проводили с использованием системы КЭФ «Капель 103Р» с кварцевым капилляром, имеющим характеристики такие же, как для электрофоретического разделения катионов в соответствии с методикой [3]. В качестве буферного раствора использовали раствор, содержащий дипиколиновую кислоту, раствор тетраметилэтилендиамина и раствор этилендиаминдиуксусной кислоты. Детектирование осуществляли фотометрически при 254 нм. Электрофорез проводили под напряжением 25 кВ. Термостатирование капилляра осуществляли при температуре 23-24 °С, в течении 10 минут. Обработка результатов осуществлялась по описанным выше формулам (1, 2).
Электрофоретическое разделение для определения массовой концентрации свободных аминокислот в исследуемых объектах проводили в системе КЭФ «Капель 103Р» в соответствии с методикой [3]. Для приготовления основного буфера использовали в-циклодекстрин, дистиллированную воду, раствор гидрофосфата натрия и раствор дигидрофосфата натрия. Электрофорез проводили под напряжением 10 кВ, с температурой 20 °С, в течении 40 минут.
Обработка результатов осуществлялась по описанным выше формулам (1, 2).
Для определения массовой концентрации сахаров в исследуемых образцах использовали систему КЭФ «Капель 105» с кварцевым капилляром диаметром 75 мкм и длиной 65 см в соответствии с методикой
[3].
В качестве буферного раствора использовали сорбиновую кислоту, цетилтриметиламмониябромид, раствор гидрооксида натрия. Детектирование осуществляли фотометрически при 254 нм. Электрофорез проводили под напряжением 25 кВ. Термостатирование капилляра осуществляли при температуре 20 °С, в течении 10 минут.
Обработка результатов осуществлялась по описанным выше формулам (1, 2).
Для исследования использовали творожную сыворотку молочного комбината ст. Ленинградской, Краснодарского края, а также изомеризованную молочную сыворотку, производимую на молочном комбинате «Ставропольский»
В таблице 1 представлены данные исследований состава образцов творожной сыворотки методом капиллярного электрофореза.
Таблица 1 - Состав образцов сывороток
Наименование показателя Творожная сыворотка Изомеризованная молочная сыворотка
Значение рН 4,28±0,21 4,90±0,24
Кислотность, 50±2,5 40±2,0
Массовая доля, %
- сухих веществ 5,4±0,27 5,3±0,26
- минеральных веществ 0,54±0,02 0,52±0,02
Массовая концентрация катионов, мг/дм
Калий 4090±122,7 3118±93,54
Натрий 836±25,08 1445±43,35
Кальций 1765±52,95 245±7,35
Магний 184±5,52 82±2,46
Массовая концентрация органических кислот, мг/дм3
Лимонная кислота 465±13,95 1020±30,6
Молочная кислота 2900±87,0 710±21,3
Массовая концентрация аминокислот, мг/дм
Аргинин 10±0,3 4,5±0,13
Пролин 2±0,1 -
Массовая концентрация витаминов, мг/дм3
Никотиновая кислота 37,18±1,12 37,70±1,13
Хлорогеновая кислота 2,52±0,08 -
Массовая концентрация сахаров, мг/дм
Лактоза 23,54±0,71 13,59±0,41
Лактулоза - 2,46±0,07
Результаты исследований (таблица 1), подтверждают литературные данные о том, что состав молочной сыворотки разнообразен по минеральным и органическим компонентам, которые обеспечивают ее биологическую ценность [1, 4].
Пищевая и биологическая ценность сыворотки являются обоснованием целесообразности ее использования в качестве компонента при разработке технологии функциональных напитков.
На основе молочной сыворотки разработана технология получения сывороточно-соковых напитков функционального назначения с обоснованием рецептуры, которая представлена в таблице 2.
В результате экспериментальных исследований предложена блок-схема получения напитков (рисунок 1).
Рисунок 1 - Блок-схема получения напитков
Для улучшения органолептических свойств сывороточных напитков широко применяются пищевые добавки, в том числе и растительного происхождения, которые обеспечивают функциональные свойства готовому пищевому продукту [5, 6].
Таблица 2 - Рецептура напитков, кг на 1000 кг продукта
Наименование компонентов Количество, кг
с мелиссой лекарственной с мятой перечной с эхинацеей пурпурной
Молочная сыворотка 600 600 600
Экстракты лекарственных растений 135 132 130
Фруктовый сок 160 163 165
0,3 % раствор пектина в сахарном сиропе 103,5 103,5 103,5
50 % раствор лимонной кислоты 1,5 1,5 1,5
ИТОГО: 1000 1000 1000
Разработана аппаратурно-процессовая схема производства сывороточно-соковых напитков с использованием имеющегося в отрасли оборудования (рисунок 2).
Рисунок 2 - Аппаратурно-процессовая схема производства
функциональных напитков на основе молочной сыворотки
1- насос центробежный; 2 - счетчик объемный; 3 - ванна для подсырных сливок; 4 - сепаратор для отделения казеиновой пыли и молочного жира; 5 - охладитель пластинчатый; 6 - резервуар для сыворотки; 7 - установка пастеризационная трубчатая; 8 - резервуар для напитка; 9 - фасовочный аппарат; 10 - мельница; 11 - экстрактор; 12 - центрифуга; 13 - пластинчатая пастеризационно-
охладительная установка; 14 - резервуар для экстракта лекарственных растений; 15 - резервуар для фруктового сока.
Результаты определения показателей качества напитков свидетельствует о том, что они характеризуются высоким содержанием сухих веществ, содержат полифенольный комплекс флавоноидной природы, гидроксикоричные кислоты, которые являются природными биоантиоксидантами (таблица 3).
Таблица 3 - Показатели качества напитков
Наименование показателей Напитки с экстрактом
мелиссы лекарственной мяты перечной эхинацеи пурпурной
Значение рН 3,97±0,19 3,95±0,19 3,98±0,20
Кислотность, °Т 61±3,05 60±3,00 62±3,10
Массовая доля, %: - сухих веществ -флавоноидов -гидроксикоричных кислот -минеральных веществ 9,7±0,48 0,53±0,02 0,03±0,002 0,32±0,02 9,4±0,47 0,69±0,03 0,04±0,002 0,30±0,02 8,8±0,44 0,61±0,03 0,05±0,003 0,31±0,02
Органолептические показатели:
- внешний вид и консистенция однородная непрозрачная жидкость с выпадением при хранении незначительного осадка, исчезающего при перемешивании
- вкус и запах чистый, кислосладкий, освежающий с ароматом мелиссы и сока кисло-сладкий, с выраженным ароматом мяты чистый, кислосладкий, тонизирующий с ароматом эхинацеи и сока
- цвет светло желтый
Методом капиллярного электрофореза исследован состав разработанных напитков (таблица 4).
Таблица 4 - Состав напитков
Наименование показателя Напиток с экстрактом
мелиссы лекарственной мяты перечной эхинацеи пурпурной
1 2 3 4
Массовая концентрация катионов, мг/дм
Калий 947±28,4 833±24,9 888±26,6
Натрий 262±7,9 240±7,2 254±7,6
Магний 56±1,7 50±1,5 61±1,8
Кальций 568±17,0 499±14,9 526±15,7
Массовая концентрация органических кислот, мг/дм
Яблочная кислота 23±0,68 53±1,58 47±1,40
Лимонная кислота 24±0,71 50±1,49 25±0,75
Продолжение таблицы 4
1 2 3 4
Массовая концентрация витаминов и полифенолов, мг/дм
Аскорбиновая кислота 1,0±0,03 2,5±0,07 2,2±0,06
Хлорогеновая кислота 0,9±0,02 1,0±0,03 1,4±0,04
Никотиновая кислота 12,0±0,36 8,2±0,24 11,0±0,33
Оротовая кислота 3,6±0,10 1,9±0,05 5,0±0,15
Массовая концентрация аминокислот, мг/дм3
Аргинин 1,0±0,03 4,0±0,12 1,4±0,04
Лизин - 0,4±0,01 0,3±0,01
Лейцин 1,0±0,03 1,5±0,04 0,8±0,02
Метионин 0,5±0,01 0,3±0,01 1,2±0,04
Валин 0,3±0,01 0,8±0,02 0,6±0,01
Пролин 6,0±0,18 8,0±0,24 6,3±0,18
Треонин 1,7±0,05 2,1±0,06 0,9±0,02
Серин 0,6±0,01 0,8±0,02 0,4±0,01
Аланин 1,7±0,05 1,5±0,04 1,1±0,03
Г лицин 0,1±0,003 0,5±0,01 0,07±0,002
Массовая концентрация сахаров, мг/дм
Лактоза 15240±457,2 13280±398,4 15730±471,9
Сахароза 75115±2253,4 75399±2261,9 67350±2020,5
Результаты исследований (таблица 4) показали, что напитки характеризуются широким набором биологически активных веществ, к которым относятся - органические кислоты, полифенольные соединения, витамины, аминокислоты и углеводы.
Энергетическая ценность полученных напитков находится в пределах 46-48 ккал/100 г продукта, что позволяет отнести их к малокалорийным продуктам.
Проведенная с помощью профильного метода анализа дегустационная оценка разработанных напитков (рисунок 5), показала, что они характеризуются сложным насыщенным ароматом. Вкус напитков кисло-сладкий, сложный для напитков, содержащих экстракты мяты перечной и эхинацеи пурпурной, и в меньшей степени с экстрактом мелиссы лекарственной.
Послевкусие напитков приятное и характеризуется продолжительностью.
аромат
сложный
вкус
сладкий
послевкусие
приятное
Рисунок 5 - Результаты профильного анализа аромата, вкуса и послевкусия сывороточно-соковых напитков
В полученных напитках были проведены исследования общей антиоксидантной активности (таблица 5).
Таблица 5 - Антиоксидантная активность напитков
Напиток, содержащий экстракт Антиоксидантная активность мг/дм , в пересчете на галловую кислоту
Мяты перечной 47,6±2,3
Эхинацеи пурпурной 53,0±2,9
Мелиссы лекарственной 55,8±4,2
По результатам исследований установлено, что срок годности напитков составляет 15 суток при температуре 4±2 °С.
терпкое
продолжите
мелисса
мята
Проведена оценка показателей безопасности сывороточно-соковых напитков на конец срока годности в сравнении с данными СанПиН 2.3.2.1078-01 (таблица 6).
Таблица 6 - ^ Показатели безопасности напитков (срок годности 15 суток)
Наименование показателей Допустимый уровень для напитков в соответствии с СанПиН 2.3.2.1078-01, мг/кг, не более Напиток с экстрактом, мг/кг
мелиссы лекарственной мяты перечной эхинацеи пурпурной
Кадмий 0,03 0,011±0,003 0,009±0,003 0,008±0,003
Свинец 0,3 0,13±0,04 0,15±0,05 0,10±0,03
Мышьяк 0,1 не обнар. не обнар. не обнар.
Ртуть 0,005 не обнар. не обнар. не обнар.
Полученные данные (таблица 6), свидетельствуют о том, что по показателям безопасности разработанные напитки соответствуют нормативной документации.
С использованием принципов ХАССП определены возникающие степени риска, критические контрольные точки при производстве напитков. Проведен мониторинг и анализ опасных факторов по каждой критической контрольной точке [7]. Качество сывороточно-соковых напитков определяется взаимодействием следующих факторов: качественными показателями сырья (молочная сыворотка, фруктовый сок, экстракты лекарственных растений), уровнем качества технологических процессов и соблюдением функционирования принципов ХАССП по контролю на этапах производства продукции.
Анализ экономической эффективности технологии напитков показал, что данные продукты имеют невысокий уровень себестоимости в пределах 25-27 тыс. руб. за 1 тонну, что определяется использованием в технологии вторичного сырья (молочная сыворотка), а также за счет того, что продукты будут производиться на имеющемся оборудовании и в цехах действующих предприятий. Данные экономические факторы с рентабельностью в пределах 46-55 % позволяют окупить затраты на
промышленное внедрение технологии, выделить средства на рекламную деятельность, маркетинговые исследования.
Список литературы
1. Храмцов А. Г., Нестеренко П. Г. Технология продуктов из молочной сыворотки: Учеб. пособие. М.: Дели принт, 2004. 587 с.
2. Храмцов А. Г., Василисин С.В. Справочник технолога молочного производства. Т.5. Продукты из обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки. СПб.: ГИОРД, 2004. 567 с.
3. Современные методы выделения и исследования биологически активных веществ и микроорганизмов / А. В. Брыкалов, Ю. Ф. Якуба, Н. Ю. Пилипенко и др. Краснодар: КубГАУ, 2013. 116 с.
4. Храмцов А. Г. Изучение состава сыворотки возможностями капиллярного электрофореза / А. Г. Храмцов, А. В. Брыкалов, Н. Ю. Пилипенко, Е. М. Головкина // Молочная промышленность. 2011. №5. С.59.
5. Храмцов А. Г. Напитки из сыворотки с растительными компонентами / А. Г. Храмцов, А. В. Брыкалов, Н. Ю. Пилипенко // Молочная промышленность. 2012. №7. С.64 - 66.
6. Сысоева М. Г. Растительные компоненты в напитках из молочной сыворотки / М. Г. Сысоева, К. К. Полянский // Молочная промышленность. 2008. №12. С.73-74.
7. Системы анализа рисков и определение критических контрольных точек НАССР/ХАССП. Государственные стандарты США и России. М.: Феникс, 2003. 542 с.
References
1. Hramcov A. G., Nesterenko P. G. Tehnologija produktov iz molochnoj syvorotki: Ucheb. posobie. M.: Deli print, 2004. 587 s.
2. Hramcov A. G., Vasilisin S.V. Spravochnik tehnologa molochnogo proizvodstva. T.5. Produkty iz obezzhirennogo moloka, pahty i molochnoj syvorotki. SPb.: GIORD, 2004. 567 s.
3. Sovremennye metody vydelenija i issledovanija biologicheski aktivnyh veshhestv i mikroorganizmov / A. V. Brykalov, Ju. F. Jakuba, N. Ju. Pilipenko i dr. Krasnodar: KubGAU, 2013. 116 s.
4. Hramcov A. G. Izuchenie sostava syvorotki vozmozhnostjami kapilljarnogo jelektroforeza / A. G. Hramcov, A. V. Brykalov, N. Ju. Pilipenko, E. M. Golovkina // Molochnaja promyshlennost'. 2011. №5. S.59.
5. Hramcov A. G. Napitki iz syvorotki s rastitel'nymi komponentami / A. G. Hramcov, A. V. Brykalov, N. Ju. Pilipenko // Molochnaja promyshlennost'. 2012. №7. S.64 - 66.
6. Sysoeva M. G. Rastitel'nye komponenty v napitkah iz molochnoj syvorotki / M. G. Sysoeva, K. K. Poljanskij // Molochnaja promyshlennost'. 2008. №12. S.73-74.
7. Sistemy analiza riskov i opredelenie kriticheskih kontrol'nyh tochek NASSR/HASSP. Gosudarstvennye standarty SShA i Rossii. M.: Feniks, 2003. 542 s.
