CC BY
24.3.5 - БИОТЕХНОЛОГИЯ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ _(БИОЛОГИЧЕСКИЕ НА УКИ, ТЕХНИЧЕСКИЕ НА УКИ)_
DOI 10.53980/24131997_2023_2_32
Е.И. Решетник, д-р техн. наук, проф., e-mail: [email protected] С.Л. Грибанова, канд. техн. наук, преподаватель, e-mail: [email protected]
Е.В. Закипная, канд. с.-х. наук, доц., e-mail: [email protected] С.Н. Парфёнова, канд. техн. наук, доц., e-mail: [email protected] Н.О. Карачевцева, канд. с.-х. наук, доц., e-mail: [email protected] Дальневосточный государственный аграрный университет, г. Благовещенск
УДК 637.073
ВЛИЯНИЕ ОБОГАЩАЮЩЕГО КОМПОНЕНТА НА СКВАШИВАНИЕ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ БИОПРОДУКТА
Необходимость разработки новых видов обогащенных молочных продуктов обусловлена ростом числа людей, заботящихся о своем здоровье, в том числе посредством правильного питания. В статье обоснован выбор в качестве биологически активного компонента порошка из клубней стахиса (Stachys sieboldii Mig.) для разработки молочного биопродукта. Исследовано влияние обогащающей добавки на кислотообразущую активность заквасочной микрофлоры, в состав которой входят штаммы Str. thermophilus, Lac. delbrueckii subsp. Bulgaricus и B. bifidum). Исследована интенсивность роста бифидобактерий в процессе сквашивания, установлены оптимальные параметры для достижения пробиотического эффекта (5 ч сквашивания при температуре (38±2) °С). Отмечено положительное влияние порошка Stachys sieboldii Mig. на органолептическую характеристику полученного биопродукта, проведено исследование качества биопродукта, установлены микробиологические показатели.
Ключевые слова: кисломолочный продукт, обогащение, сквашивание, пробиотический эффект.
E.I. Reshetnik, Dr. Sc. Engineering, Prof.
S.L. Gribanova, Cand. Sc. Engineering, Lecturer E.V. Zakipnaya, Cand. Sc. Agriculture, Assoc. Prof.
S.N. Parfyonova, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof. N.O. Karachevtseva, Cand. Sc. Agriculture, Assoc. Prof.
IMPACT OF ENRICHMENT COMPONENTS ON FERMENTATION IN BIOPRODUCT PRODUCTION
An increasing number ofpeople are taking care of their health, including proper nutrition. AS the result of it new types of fortified dairy products are developed. The paper attempts a basis ^ for selection of powder from Stachys tubers (Stachys sieboldii Mig.) as biologically active component^ for production of dairy bioprod-uct.It studies effect of enrichment additive on acid-forming activity offermented microflora including strains Str. thermophilus, Lac. delbrueckii subsp. bulgaricus and B. bifidum). It also studies intensity bifidobacteria growth during fermentation process and establishes the optimal parameters for achieving the probiotic effect (5 hours of fermentation at a temperature of (38±2) °C). There is a positive effect of Stachys sieboldii Mig powder on the organoleptic characteristic of the obtained bioproduct. Studies of the quality of the bioproduct were conducted, microbiological indicators were established.
Key words: fermented dairy product, enrichment, fermentation, probiotic effect.
Введение
На качество здоровья человека влияют образ жизни, наследственность, окружающая среда и многие другие факторы. Если рассматривать отдельно влияние образа жизни, то 50 % из всего приходится на рациональное питание, в том числе с использованием биологически активных добавок и пробиотиков [2, 7, 14].
Сбалансированный рацион должен включать все пищевые вещества (белки, жиры, углеводы, минеральные соли, витамины) в определенном сбалансированном соотношении в соответствии с нормами физиологических потребностей в основных пищевых веществах и энергии [1, 6, 9].
Среди большого множества представленной в торговой сети продукции потребители отдают предпочтение вкусным, недорогим, а главное, полезным продуктам. Кроме того, в последние годы в России заметно возросло число людей, которые переходят на правильное питание [3, 12, 13, 16].
В соответствии с этим разрабатываются технологии новых продуктов, адаптированных к современным требованиям потребителя, что обусловлено не только необходимостью расширения ассортимента, но и полученными новыми данными о процессах и особенностях технологии обогащенных кисломолочных продуктов [5, 10].
Молочные биопродукты, обогащенные пробиотическими микроорганизмами, характеризуются высокими диетическими свойствами, так как содержат ряд биологически активных соединений. Применение растительного сырья в производстве обогащенных кисломолочных продуктов питания продолжает оставаться актуальным. Такое сырье выступает в роли своего рода биокорректоров, укрепляющих организм человека и способствующих правильному функционированию жизненно важных систем организма [8, 11].
Стахис, «китайский артишок» (^аекуз sieboldii Mig.), - это растение, имеющее в своем составе большой комплекс биологически активных веществ. Особый интерес вызывают его клубни, в углеводный состав которых входят в процентном соотношении от абсолютно сухого вещества редуцирующие вещества - 1,8±0,2 %, клетчатка - 2,1±0,15 % и пектиновые вещества - 1,9±0,03 %.
Среди углеводов стахиса присутствует тетрасахарид стахиоза, который можно отнести к функциональным ингредиентам, используемым при производстве продуктов питания. Ста-хиоза способствет снижению уровня сахара в крови за счет инсулиноподобного эффекта. Структурная формула стахиозы представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Структурная формула стахиозы
Стахиоза не переваривается ферментами желудочно-кишечного тракта в желудке и током кишечнике, а подвергается бактериальной ферментации облигатной сахаролитической микрофлорой в толстом кишечнике. Таким образом, данный углевод стимулирует рост лакто-и бифидобактерий [15].
Целью работы было исследование влияния порошка из клубней стахиса на активность бифидобактерий в процессе сквашивания при производстве кисломолочного напитка.
Материалы и методы исследования
Экспериментальная часть исследований проводилась в лаборатории кафедры технологии переработки сельскохозяйственной продукции ФГБОУ ВО «Дальневосточный ГАУ».
Объектами исследований являлись нормализованные смеси для производства кисломолочного продукта, закваска лиофилизированная - чистые культуры микроорганизмов (Str. thermophilus, Lac. delbrueckii subsp. Bulgariens, B. bifidum) по СТО 48774768-2012, порошок из клубней стахиса, полученный в лабораторных условиях, с содержанием сухих веществ 95±0,5 %, образцы кисломолочных продуктов.
Отбор проб и подготовка их к анализу проводились в соответствии с ГОСТ 26809.12014. Определение внешнего вида и цвета кисломолочного продукта осуществляли визуально, определение консистенции, вкуса и запаха проводили органолептически и характеризовали в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 22935-2-2011. Кислотность полученных образцов определяли по ГОСТ 3624-92. Микробиологические показатели устанавливали по ГОСТ 32901-2014 и ГОСТ 33951-2016. Количество жизнеспособных клеток бифидобактерий определяли в соответствии с МУК 4.2.999-00.
Результаты исследования и их обсуждение
Исследовано влияние внесения порошка из клубней стахиса на активность заквасочной микрофлоры в нормализованной смеси при производстве кисломолочного продукта. Процент внесения обогащающей добавки варьировали от 1 до 3 % с шагом 1 %. Контролем являлась нормализованная смесь без порошка из клубней стахиса.
Нормализованную смесь заквашивали лиофилизированной закваской на чистых культурах микроорганизмов, в которую входят штаммы Str. thermophilus, Lac. delbrueckii subsp. Bulgaricus и B. bifidum, сквашивание проводили термостатным способом. Исследования проводили при оптимальной температуре сквашивания (38±2) °С с учетом подобранных заквасоч-ных культур [4].
Результаты проведенных исследований по влиянию порошка из клубней стахиса на процесс сквашивания представлены на рисунке 2.
100
80
60
40
20
1% 2% 3%
Контроль
0 1 2 3 4 5 6 7
Время сквашивания, ч
Рисунок 2 - Динамика кислотообразования при производстве кисломолочного продукта в зависимости от количества обогащающей добавки
0
Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что внесение в нормализованную смесь разных доз порошка из клубней стахиса во всех случаях оказывает стимулирующее влияние на активность заквасочных микроорганизмов. Так, при внесении обогащающей добавки в количестве 1,5 % от массы смеси процесс кислотообразования протекает интенсивнее по сравнению с контрольным образцом и на (7±1) °Т выше. При этом процесс образования сгустка произошел через 7 ч культивирования.
При увеличении количества обогащающей добавки до 2 % наблюдается повышение кислотообразующей способности, время образования сгустка сокращается на 2 ч. В этом случае кислотность составляет (82-83) °Т.
Дальнейшее увеличение количества обогащающей добавки незначительно повышает биохимическую активность заквасочных микроорганизмов. Кислотность в процессе сквашивания незначительно отличается от контроля, время сквашивания - также 7 ч. Это явление можно объяснить недостатком свободной влаги, которая участвует в процессе набухания порошка из клубней стахиса.
Влияние порошка из клубней стахиса на органолептические показатели продукта представлено в таблице 1.
Таблица 1
Органолептические показатели кисломолочного продукта, обогащенного порошком из клубней стахиса
Органолептические показатели Доза порошка из клубней стахиса
контроль 1 % 2 % 3 %
Внешний вид и консистенция однородная с ненарушенным сгустком, в меру вязкая ненарушенный сгусток, в меру вязкий, с единичными вкраплениями обогащающей добаки ненарушенный сгусток, в меру вязкий, с вкраплениями обогащающей добавки ненарушенный сгусток, плотный, с многочисленными вкраплениями обогащающей добавки
Вкус и запах чистый, кисломолочный, без посторонних привкусов и запахов кисломолочный, с незначительным привкусом внесенной добавки кисломолочный, слегка сладковатый, с привкусом внесенной добавки кисломолочный, слегка сладковатый, с ярко выраженным привкусом внесенной добавки
Цвет молочно-белый, однородный по всей массе молочно-белый светло-кремовый светло-кремовый
Исходя из представленных в таблице результатов можно заключить, что внесение 3 % порошка из клубней стахиса придает специфический сильно выраженный вкус внесенного компонента и тем самым оказывает негативное влияние на органолептические показатели готового продукта, ухудшая его потребительские свойства. Внесение 1 % оказывает незначительное влияние на органолептические показатели, а внесение 2 % является оптимальным.
Было исследовано и влияние порошка из клубней стахиса на активность бифидобакте-рий в процессе сквашивания. Полученные результаты отображены на рисунке 3.
Рисунок 3 - Интенсивность роста бифидобактерий
Данные по учету количества жизнеспособных клеток бифидобактерий показали, что спустя 5 ч сквашивания в опытном образце с внесенным порошком из клубней стахиса в количестве 2 % количество жизнеспособных клеток составило 5*106 колониеобразующих единиц в 1 см3 исследуемого продукта (КОЕ/см3), что обеспечивает пробиотический эффект в готовом продукте. В последующие часы сквашивания рост количества бифидобактерий приостанавливается, что объясняется повышением кислотности продукта.
Поэтому при использовании порошка из клубней стахиса в производстве биопродукта рекомендуемая доза внесения должна составлять 2 % от массы нормализованной смеси.
Выработанный биопродукт исследован по микробиологическим показателям. Полученные результаты представлены в таблице 2.
Таблица 2
Микробиологические показатели выработанного кисломолочного продукта
Количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ), КОЕ/см3 (г) Объем (масса) продукта, см3 (г), в котором не допускаются Дрожжи (Д), плесени (П), КОЕ/см3 (г), не более
бактерии группы кишечных палочек (колиформы) патогенные, в том числе сальмонеллы стафилококки S. aureus листерии L. monocytogenes
Гигиенический норматив молочнокислых микроорганизмов - не менее 1х107, бифидобактерий не менее 1*106 0,1 25 0,1 Д-50 П-50
Результаты исследований молочнокислые микроорганизмы - 3х108, бифидобактерии - 2* 107 не обнаружены Д-12, П не обнаружены
По микробиологическим показателям выработанный продукт соответствует требованиям нормативно-технической документации.
Заключение
Изучено влияние различного количества порошка из клубней стахиса на динамику кис-лотообразования в процессе сквашивания нормализованных смесей и на органолептические показатели готового продукта. Изучено влияние обогащающей добавки на интенсивность роста бифидобактерий. Обоснована целесообразность введения в состав нормализованной смеси обогащающей добавки в количестве 2 % от объема продукта, что позволяет интенсифицировать технологический процесс и обеспечивает пробиотические свойства готового продукта. Проведены исследования по микробиологическим показателям качества, которые соответствуют требованиям нормативно-технической документации на данный вид продукта.
Библиография
1. Агибаева А.Ж., Гаврилова Н.Б., Чернопольская Н.Л. Разработка биотехнологии молочного продукта для специализированного питания // Новейшие достижения в области медицины, здравоохранения и здоровьесберегающих технологий: сб. материалов I Междунар. конгресса, Кемерово, 28-30 ноября 2022 года / под общ. ред. А.Ю. Просекова. - Кемерово: Изд-во Кемеровского гос. ун-та, 2022. -С. 18-21. - Б01 10.21603/-1-1С-5.
2. Бабухадия К.Р., Подтоптанный В.С. Функциональные обогащающие добавки в кисломолочном продукте для спортивного питания // Инновации в пищевой промышленности: образование, наука, производство: материалы V Всерос. (национальной) науч.-практ. конф., Благовещенск, 22 февраля 2022 года. - Благовещенск: Изд-во Дальневосточного гос. аграрного ун-та, 2022. - С. 22-29.
3. БаженоваБ.А., Бурханова А.Г., ЗабалуеваЮ.Ю. и др. Исследование возможности иммобилизации антиоксидантов шиповника Даурского включением в белково-липидный комплекс // Техника и технология пищевых производств. - 2021. - Т. 51, № 2. - С. 301-311. - Б01 10.21603/2074-9414-20212-301-311.
4. Бояринева И.В. Пробиотики в функциональном питании // Вестник Хабаровского государственного университета экономики и права. - 2020. - № 3(104). - С. 160-163. - Б01 10.38161/26189526-2020-3-03.
5. Доценко С.М., Стаценко Е.С. Получение пищевых систем функциональной направленности с использованием соевого компонента // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Пищевые и биотехнологии. - 2022. - Т. 10, № 1. - С. 67-75. - Б01 10.14529ЯЪоа220108.
6. Горбунова Н.В., Евтеев А.В., Банникова А.В. и др. Перспективы использования продуктов комплексной переработки растениеводства в качестве источников получения антиоксидантов // Дальневосточный аграрный вестник. - 2017. - № 2(42). - С. 120-126.
7. Грибанова С.Л., СинеговскийМ.О., Присяжная С.П. Оценка качества обогащенного кисломолочного продукта // Вестник российской сельскохозяйственной науки. - 2019. - № 2. - С. 58-61.
8. Колбина А.Ю., Курбанова М.Г., Потанина А.С. Анализ рынка и актуальность аналогов молочных продуктов // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. - 2022. -№ 2(73). - С. 103-107. - Б01 10.33979/2219-8466-2022-73-2-103-107.
9. Наумова Н.Л., Минашина И.Н., Велисевич Е.А. О результатах оценки качества и нутриент-ного состава пшеничной клетчатки // Вестник КрасГАУ. - 2022. - № 3(180). - С. 141-147. -Б01 10.36718/1819-4036-2022-3-141-147.
10. Решетник Е.И., Грибанова С.Л., Егоров Д.В. и др. Использование растительного сырья при производстве кисломолочных продуктов для специализированного питания // Индустрия питания. -2021. - Т. 6, № 4. - С. 39-46. - Б01 10.29141/2500-1922-2021-6-4-4.
11. Решетник Е.И., Уточкина Е.А. Кисломолочный продукт с пролонгированным сроком хранения // Вестник ВСГУТУ. - 2013. - № 6(45). - С. 112-116.
12. Терещук Л.В., Старовойтова К.В., Сергеева И.Ю. Перспективные направления переработки растительного сырья с целью создания технологий функциональных пищевых продуктов и биологически-активных добавок // Научный и инновационный потенциал развития производства, переработки и применения эфиромасличных и лекарственных растений: материалы IV Междунар. науч.-
практ. конф., Симферополь, 22-25 июня 2022 года. - Симферополь: ООО Изд-во Типография «Ариал», 2022. - С. 145-152.
13. Тихонов С.Л., Тихонова Н.В., Кольберг Н.А. Систематизация научных знаний о технологии получения и механизме действия некоторых биологически активных пептидов // АПК России. - 2022.
- Т. 29, № 2. - С. 254-261. - DOI 10.55934/2587-8824-2022-29-2-254-261.
14. Liang Z., YiM., Zhang T. et al. Physicochemical properties and volatile profile of mung bean flour fermented by Lacticaseibacillus casei and Lactococcus lactis // LWT - Food Science and Technology. - 2022.
- Vol. 163. - P. 113565. - DOI 10.1016/j.lwt.2022.113565.
15. Khanturgaev A.G., Zambalova N.A., Khamagaeva I.S. et al. The cedar cake influence on the consumer properties of the bioproduct // Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. - 2018. - Vol. 10, N 4.
- P.857-859.
16. Жамсаранова С.Д., Лебедева С.Н., БолхоновБ.А. и др. Ферментативная конверсия пищевого белка и оценка антиоксидантной активности пептидов // Вестник ВСГУТУ. - 2021. - № 4(83). -С. 5-14.
Bibliography
1. Agibaeva A.Zh., Gavrilova N.B., Chernopolskaya N.L. Development of biotechnology of dairy product for specialized nutrition // The latest achievements in the field of medicine, healthcare and health-saving technologies: Collection of proceedings of the I International Congress, Kemerovo, November 28-30, 2022. Edited by A.Yu. Prosekova. - Kemerovo: Kemerovo State University, 2022. - P. 18-21. - DOI 10.21603/-I-IC-5.
2. Babukhadia K.R., Podtoptanniy V.S. Functional enriching additives in fermented milk product for sports nutrition// Innovations in the food industry: education, science, production: proceedings of the V All-Russian (national) scientific and practical conference, Blagoveshchensk, February 22, 2022. - Blagoveshchensk: Far Eastern State Agrarian University, 2022. - P. 22-29.
3. Bazhenova B.A., Burkhanova A.G., Zabaluyeva Yu.Yu. et al. Research of immobilization of Daursky rosehip antioxidants by inclusion in protein-lipid complex // Food Processing: Techniques and Technology. -2021. - Vol. 51, N 2. - P. 301-311. - DOI 10.21603/2074-9414-2021-2-301-311.
4. Boyarineva I.V. Probiotics in functional nutrition // Bulletin of the Khabarovsk State University of Economics and Law. - 2020. - N 3(104). - P. 160-163. - DOI 10.38161/2618-9526-2020-3-03.
5. Dotsenko S.M., Statsenko E.S. Obtaining food systems of a functional orientation with the use of a soy component // Bulletin of the South Ural State University. Series: Food and Biotechnologies. - 2022. -Vol. 10, N 1. - P. 67-75. - DOI 10.14529/food220108.
6. Gorbunova N.V., Evteev A.V., Bannikova A.V et al. Prospects for the use of complex crop processing products as sources of antioxidants // Far East Agrarian Bulletin. - 2017. - N 2(42). - P. 120-126.
7. GribanovaS.L., SinegovskyM.O., PrisyazhnayaS.P. Quality evaluation of enriched fermented dairy product // Vestnik of the Russian Agricultural Science. - 2019. - N 2. - P. 58-61.
8. KolbinaA.Yu., KurbanovaM.G., PotaninaA.S. Market analysis and relevance of analogues of dairy products // Technology and merchandising of the innovative foodstuff. - 2022. - N 2(73). - P. 103-107. -DOI 10.33979/2219-8466-2022-73-2-103-107.
9. Naumova N.L., Minashina I.N., Velisevich E.A. On the results of evaluation of quality and nutrient composition of wheat fiber // The Bulletin of KrasGAU. - 2022. - N 3(180). - P. 141-147. -DOI 10.36718/1819-4036-2022-3-141-147.
10. ReshetnikE.I., Gribanova S.L., Egorov D.V.et al. Use of vegetable raw materials in the production of fermented dairy products for specialized nutrition // Food Industry. - 2021. - Vol. 6, N 4. - P. 39-46. -DOI 10.29141/2500-1922-2021-6-4-4.
11. Reshetnik, E.I., Utochkina E.A. Fermented dairy product with a prolonged shelf life // Bulletin of the ESSTUM. - 2013. - N 6(45). -P. 112-116.
12. Tereshchuk L.V., Starovoitova K.V., Sergeeva I.Yu. Perspective directions of vegetable raw material processing for the purpose of creating technologies for functional food products and biologically active additives// Scientific and innovative development potential of production, processing and use of essential oil and medicinal plants: Proceedings of the IV International Scientific and Practical Conference, Simferopol, June 22-25, 2022. -Simferopol: OOO "Publishing House Typography "Arial", 2022. - P. 145-152.
13. Tikhonov S.L., Tikhonova N.V., Kolberg N.A. Systematization of scientific knowledge about the technology of obtaining and the mechanism of action of some biologically active peptides // Agro-Industrial Complex of Russia. - 2022. - Vol. 29, N 2. - P. 254-261. - DOI 10.55934/2587-8824-2022-29-2-254-261.
14. Liang Z., YiM., Zhang T. et al. Physicochemical properties and volatile profile of mung bean flour fermented by Lacticaseibacillus casei and Lactococcus lactis // LWT - Food Science and Technology. - 2022.
- Vol. 163. - P. 113565. - DOI 10.1016/j.lwt.2022.113565.
15. Khanturgaev A.G., Zambalova N.A., Khamagaeva I.S. et al. The cedar cake influence on the consumer properties of the bioproduct // Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. - 2018. - Vol. 10, N 4.
- P.857-859.
16. Zhamsaranova S.D., Lebedeva S.N., Bolkhonov B.A. et al. Enzymatic conversion of food protein and evaluation of antioxidant activity of peptides // Bulletin of the ESSTUM. - 2021. - № 4(83). - P. 5-14.
