CC BY
1Е.И. Решетник, д-р техн. наук, проф. e-mail: [email protected]
Дальневосточный государственный аграрный университет Е.А. Уточкина, канд. техн. наук, e-mail: [email protected] Амурская государственная медицинская академия г. Благовещенск
УДК 637.146.8:664
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПАСТЕРИЗАЦИИ МОЛОЧНО-СОЕВОЙ КОМПОЗИЦИИ
В статье представлены результаты выбора и обоснования оптимальных режимов пастеризации многокомпонентной смеси молочно-соевой композиции, имеющей в составе биологически активную пищевую добавку «Лавитол-арабиногалактан». Изучены синеретические свойства, эффективная вязкость молочно-растительных сгустков, полученных в процессе ферментации смеси, пастеризации при разных температурных режимах. Установлено, что при включении в рецептурную смесь араби-ногалактана, характеризующегося термоустойчивостью, выраженной способностью связывать жир и удерживать влагу, обеспечивается улучшение органолептических, физико-химических и cтруктурно-механических характеристик готовой продукции.
Ключевые слова: многокомпонентная смесь, основа соевая пищевая, обезжиренное молоко, ара-биногалактан, пастеризация.
E.I. Reshetnik, Dr. Sc. Engineering, Prof.
E.A. Utochkina, Cand. Sc. Engineering
TECHNOLOGICAL MODELLING OF PASTEURIZATION PROCESS OF MILK AND SOY COMPOSITION
The paper presents the optimal mode ofpasteurization of multicomponent mixtures of milk-soy composition having a part of a biologically active food supplement «Lavitol-arabinogalactan». The authors have studied syneresis properties and effective viscosity of dairy and vegetable clots obtained by mixture fermentation and pasteurization at different temperatures. It has been found that the inclusion of arabinogalactan mixture in the formula, characterized by thermal stability (which consists in ability to bind fat and retain moisture), provides improved organoleptic, physical and chemical, structural and mechanical characteristics of the finished product.
Key words: multicomponent mixture, the soy-based food, skim milk, arabinogalactan, pasteurization.
Последние годы характеризуются нарастанием интереса к проблемам связи здоровья и питания, переосмыслением ранее известных факторов на новой методологической основе, новыми достижениями фундаментальной медицины, биологии и нутрициологии. Современные положения физиологии и биохимии питания свидетельствуют о необходимости совершенствования методов производства традиционных и создания современных технологий продуктов функционального назначения, удовлетворяющих требованиям лечебно-профилактического питания населения различных возрастных групп [1].
Молоко является прекрасной базой для создания целого ряда инновационных продуктов, потребление которых способствует сохранению и укреплению здоровья человека. Большую ценность для человека, с точки зрения физиологии питания, представляют кисломолочные продукты, что обусловлено их высокой пищевой и биологической ценностью. Широкие перспективы при производстве кисломолочных продуктов функциональной направленности
имеет использование биологически активных комплексов на основе сырья животного и растительного происхождения. Сущность проектирования многокомпонентного состава продукта заключается в направленном подборе составляющих сырьевых компонентов. Основным принципом при моделировании состава является рассмотрение молочно-растительной биосистемы как единого целого. Заквашиваемую многокомпонентную смесь можно рассматривать как вариант биоценоза, а ингредиенты смеси - как подсистемы [2].
При производстве молочных составных продуктов широко применяется соя, характеризующаяся уникальными лечебно-профилактическими свойствами [3]. Комплекс биологически активных веществ, содержащихся в соевых бобах, обеспечивает благоприятное для здоровья человека действие и позволяет отнести продукты из сои к лечебно-профилактическим продуктам.
Эффективным способом профилактики нарушения деятельности желудочно-кишечного тракта и лечения развивающихся вследствие этого расстройств пищеварительной, иммунной и эндокринной систем является использование при выработке кисломолочных продуктов мик-роорганизмов-пробиотиков. Благодаря таким качествам пробиотических культур, как выживаемость и жизнеспособность при прохождении через ЖКТ, метаболическая активность, способность оказывать терапевтическое действие [4], они являются необходимым компонентом функциональных продуктов питания.
При разработке бифидосодержащих кисломолочных продуктов большая роль в коррекции и активизации среды обитания бифидо- и лактобактерий отводится пребиотикам [5], которые стимулируют рост микроорганизмов [6]. К потенциально биологически активным добавкам, обладающим пребиотическими свойствами, можно отнести арабиногалактан - продукт переработки лиственницы Даурской, произрастающей в Амурской области. Данный полисахарид обладает уникальными свойствами, одним из которых является способность оказывать положительный эффект на микрофлору Lactobacilli и Bifidobacteria. Учитывая эту способность, ученые проявляют практический интерес к изучению совместного использования при производстве кисломолочных продуктов арабиногалактана и заквасок пробиотических культур микроорганизмов.
Выбор сырья для многокомпонентного продукта является важной составляющей в технологии, и при рассмотрении ингредиентов смеси как подсистем необходимо изучить их влияние на физико-химические и органолептические показатели продукта. В частности, особый интерес вызывает установление температурно-временного параметра пастеризации молочно-соевой смеси, содержащей арабиногалактан.
Объекты и методы исследования
Объектом исследования являлись: многокомпонентная смесь (обезжиренное молоко и основа соевая пищевая в соотношении 70:30), содержащая экстрагированный из лиственницы Даурской арабиногалактан, который выпускается и реализуется под торговой маркой «Лави-тол-арабиногалактан» (ЗАО «Аметис», г. Благовещенск Амурской области); заквасочные культуры прямого внесения YF-L811 термофильная молочнокислая культура, содержащая Streptococcus thermohilus и Lactobacillus delbrueckii подвид bulgaricus и ВВ-12 - тип Bifidobacterium, содержит Bifidobacterium lactis (в соотношении 1:1).
При выполнении работы применялся комплекс общепринятых и стандартных методов исследования. Синеретические свойства сгустков определяли по количеству выделившейся сыворотки при центрифугировании 10 см3 разрушенного сгустка в течение 5 мин при установленной частоте вращения центрифуги 1000 об./мин. Количество выделившейся сыворотки послужило косвенным показателем влагоудерживающей способности исследуемого сгустка. Эффективную вязкость определяли на ротационном вискозиметре «Реотест-2», используя измерительный цилиндр S/S2. Скорость сдвига изменяли в диапазоне от 1,0 до 437,4 с-1. Все
91
измерения выполнены трехкратно при фиксированной температуре 25 оС. Для термостатиро-вания использовали жидкостной ультратермостат.
Результаты обсуждения
На начальных этапах моделирования определено соотношение молочного и соевого компонентов в смеси, обоснована целесообразность использования комбинации культур прямого внесения YF-L811 и ВВ-12 (Streptococcus thermohilus, Lactobacillus delbrueckii подвид bulgaricus и Bifidobacterium lactis) в соотношении 1:1. Оптимальная доза арабиногалактана составляла 1,5 % от массы молочно-соевой смеси. Контрольный образец не содержал арабино-галактана.
Для определения технологического этапа внесения арабиногалактана в продукт были выбраны следующие три стадии: 1 - после завершения процесса сквашивания; 2 - перед сквашиванием; 3 - до тепловой обработки. При выборе оптимальной стадии внесения добавки ориентировались на органолептические показатели продукта.
При внесении арабиногалактана в продукт перед сквашиванием был получен сгусток, который характеризовался рыхлой консистенцией со значительным отделением сыворотки. Внесение добавки в продукт после завершения процесса сквашивания приводило к значительному разрушению сгустка.
При введении арабиногалактана в молочно-соевую смесь до ее тепловой обработки был получен в процессе ферментации сгусток, имеющий кисломолочный вкус, однородную консистенцию, в меру вязкую и тягучую, в меру сладкий, белого цвета с кремовым оттенком, равномерный по всей массе. Таким образом, арабиногалактан рекомендуется вносить в смесь до тепловой обработки.
На следующем этапе был выбран и обоснован оптимальный температурно-временной режим пастеризации разработанной многокомпонентной смеси. Смесь приготавливали путем смешивания обезжиренного молока и основы соевой пищевой. Раствор арабиногалактана вносили в смесь при постоянном ее перемешивании. При смешивании поддерживали температуру смеси в пределах (45±2) °С. Полученную смесь гомогенизировали при данной температуре и при давлении (15,0±2,5) МПа. Физико-химические и органолептические показатели полученной многокомпонентной смеси представлены в таблице 1.
Таблица 1
Характеристика многокомпонентной смеси
Наименование Значение
Вкус и запах приятный, в меру сладкий, с соевым привкусом
Цвет кремовый
Консистенция однородная жидкость, без осадка
Массовая доля жира, % 0,82 ± 0,02
Массовая доля белка, % 3,04 ± 0,02
Массовая доля СОМО, % 7,74 ± 0,1
Кислотность, °Т 16,8 ± 0,02
Плотность, кг/м3 1028,91± 0,01
На заключительном этапе молочно-соевую смесь, содержащую арабиногалактан, подвергали тепловой обработке пастеризацией при температуре 81, 86 и 91 °С без выдержки, охлаждению до температуры заквашивания. В соответствии с поставленными задачами вносили комбинацию заквасочных культур. Ферментацию смеси проводили при температуре (40±2) °С в течение 6 ч.
По завершении технологического цикла был получен молочно-растительный сгусток и определены его синеретические свойства и эффективная вязкость. Результаты исследования синеретической способности сгустков представлены на рисунке 1.
0 5 10 15 20 25 30
Количество выделившейся сыворотки, %
■ при температуре (91±2) °С
■ при температуре (86±2) °С
■ при температуре (81±2) °С
Рисунок 1 - Зависимость синеретической способности сгустков от температуры пастеризации
Анализ данных, представленных на рисунке 1, показывает, что с увеличением температуры тепловой обработки многокомпонентной смеси синергетическая способность полученных в процессе ферментации сгустков снижается. Исходя из этого, можно сделать заключение о повышении прочности и влагоудерживающей способности сгустков. С повышением температуры пастеризации многокомпонентной смеси с 81 до 86 оС количество выделившейся в процессе центрифугирования сыворотки уменьшилось на 8 %, при увеличении температуры до 91 °С - на 10 %.
При проектировании нового вида кисломолочного продукта особое внимание уделяется его консистенции и структурно-механическим показателям. Результаты исследования эффективной вязкости полученных сгустков представлены на рисунке 2.
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
а
С
л" т с
ско
00 я в
150
125
100
и
в и
итк
е -е -е
75
50
25
Скорость сдвига, с-1
■ при температуре (91±2) °С
■ при температуре (86±2) °С
■ при температуре (81±2) °С
Рисунок 2 - Зависимость эффективной вязкости кисломолочного продукта от температуры пастеризации
Анализируя результаты, следует отметить, что эффективная вязкость продукта зависит от температуры пастеризации. Так, с повышением температуры тепловой обработки смеси с 81 до 86 °С вязкость увеличивается на 12,1 %, а до температуры 91 °С - на 13,3 %.
Выводы
Основная цель пастеризации - получить при минимальном изменении органолептиче-ских характеристик, пищевой и биологической ценности безопасный в гигиеническом отношении продукт, сохраняющий качество в процессе хранения. На основании результатов проведенных исследований определена оптимальная температура пастеризации молочно-соевой смеси с использованием арабиногалактана, равная (91±2) °С без выдержки. Полученный кисломолочный продукт характеризуется однородной, достаточно плотной и вязкой консистенцией и низкими синергетическими свойствами.
Таким образом, включение молочного и соевого сырья в рецептуру является положительной тенденцией в расширении ассортимента и создания кисломолочных продуктов, полноценных и сбалансированных по количественному составу физиологически активных веществ. Использование арабиногалактана, экстрагированного из лиственницы Даурской, при моделировании состава многокомпонентной смеси как основы для функционального продукта позволяет придать новые позитивные органолептические, физико-химические, реологические и микробиологические характеристики. Кроме того, определенный эффект привнесет интенсификация процесса ферментации молочно-соевой смеси. Установлено, что при включении в рецептурную молочно-соевую смесь арабиногалактана, характеризующегося термоустойчивостью, выраженной способностью связывать жир и удерживать влагу, обеспечивается улучшение органолептических и физико-химических показателей готовой продукции.
Библиография
1. Уточкина Е.А., Решетник Е.И., Куприянова Г.А. Биотехнологические аспекты разработки композиционного модуля для коктейля // Амурский медицинский журнал. - 2014. - № 3. - С. 52-56.
2. Мусина О.Н., Лисин П.А. Системное моделирование многокомпонентных продуктов питания // Техника и технология пищевых производств. - 2012. —№ 4. - С. 32-37.
3. Гаврилова Н.Б., Пасько О.В., Каня И.П. и др. Научные и практические аспекты технологии производства молочно-растительных продуктов: монография. — Омск: Изд-во ОмГАУ, 2006. - 336 с.
4. Семенихина В.Ф., Бегунова А.В. Технологические аспекты использования бифидобактерий для кисломолочных продуктов // Молочная промышленность. — 2009. - № 12. - С. 9-11.
5. Захарова Л.М., Захаренко С.Г. Подбор микроорганизмов для комбинированной закваски в производстве кисломолочных напитков // Современные технологии продуктов питания: теория и практика производства: материалы междунар. науч.-практ. семинара. - Омск: Вариант-Омск, 2010. - С. 99-101.
6. Уточкина Е.А., Решетник Е.И. Влияние арабиногалактана на микробиологические показатели и хранимоспособность кисломолочного продукта // Техника и технология пищевых производств. — 2012. - № 4. - С. 72.
Bibliography
1. Utochkina E.A., Reshetnik E.I., Kupriyanova G.A. Biotechnological aspects of the of composite module development for a cocktail // Amur medical journal. — 2014. - N 3. - P. 52-56.
2. Musina O.N., Lisin P.A. System modelling of multicomponent food products // Equipment and technology of food industry. — 2012. — N 4. - Р. 32-37.
3. Gavrilova N.B., Pas'ko O.V., Kania I.P. et al. Scientific and practical aspects of production technology of dairy and vegetable products: Monograph. — Omsk: Publishing house of Omsau, 2006. - 336 p.
4. Semenikhina V.F., Begunova A.V. Technological aspects of bifidobacteria usage for dairy products // Dairy industry. — 2009. - N 12. - Р. 9-11.
5. Zakharova L.M., Zakharenko S.G. Selection of microorganisms to the combined ferment in the production of fermented milk drinks // Modern technologies of food products: theory and practice of production: Proceedings of International Scientific and Practical Seminar. - Omsk: Variant-Omsk, 2010. - P. 99-101.
6. Utochkina E.A., Reshetnik E.I. The effect of arabinogalactan on the microbiological characteristics and storage capacity of fermented milk product // Equipment and technology of food industry, 2012. - N 4. -P. 72.
