CC BY
0
УДК 637.146.34 DOI 10.52231/2225-4269_2023_4_210
Влияние растительных добавок на физико-химические показатели йогурта
Широкова Надежда Васильевна, доктор биологических наук, доцент
e-mail: [email protected]
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет»; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный аграрный университет»
Куц Анна Александровна, студент
e-mail: [email protected]
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет»
Ключевые слова: кисломолочный продукт, физико-химические показатели, органолептическая оценка, реологические свойства, гидроколлоид псиллиума, сушеные ягоды ирги, рецептура, срок годности.
Аннотация. В статье представлены результаты исследований физико-химических показателей функционального йогурта, обогащенного гидроколлоидом из псиллиума и сушеных ягод ирги. Изучена динамика процесса сквашивания в течение первых 8 часов, далее - на 1, 7 и 14 сутки хранения йогурта. Выполнена оценка влияния вносимых добавок на длительность хранения продукции. Рассмотрены основные физико-химические показатели йогурта (плотность, синерезис, вязкость и влагоудерживающая способность) в процессе хранения. Установлен контроль над такими показателями, как массовая доля жира, массовая доля сухих веществ, массовая доля белка и массовая доля углеводов. Проведена органолептическая оценка исследуемого образца в сравнении с контролем (согласно ГОСТ Р ИСО 22935-2011). Результаты исследований показали, что применение дисперсной фазы псиллиума положительно влияет на реологические свойства йогурта и обеспечивает увеличение срока хранения, а введение в рецептуру
сушеных ягод ирги повышает его пищевую ценность.
Ведение
Одной из основных задач государственной политики Российской Федерации в области здорового питания является развитие производства функциональных пищевых продуктов, способных ликвидировать недостаток необходимых для полноценного функционирования организма веществ [1]. Результаты регулярных обследований различных групп населения свидетельствуют об актуальности развития пищевой промышленности в области разработок и внедрения функциональных продуктов питания с повышенным содержанием витаминов, макро- и микронутриентов, пищевых волокон, антиоксидантов, так как дефицит данных нутриентов вызывает заболевания, связанные с нарушением обмена веществ.
Разработка функциональных пищевых продуктов заключается в модификации состава традиционных изделий путем увеличения содержания необходимых веществ до соотносимого с физиологическими нормами их потребления (до 50% от средней суточной необходимости) [2]. В связи с этим, актуальной задачей современной пищевой биотехнологии является поиск и выбор сочетаний, форм, способов и стадий внесения функциональных компонентов, а также обеспечение сохранности готового обогащенного изделия в процессе производства и хранения, без изменения его органолептических свойств.
Потребление кисломолочных продуктов среди всех социальных слоев населения занимает лидирующее место. Одним из популярных и широко распространенных в данной категории изделий, благодаря своей нежной текстуре, высокой пищевой ценности, сбалансированному составу и высокой степени усвояемости, является йогурт [3]. С целью получения кисломолочных изделий с заданным составом и необходимыми физико-химическими показателями (вязкость, плотность), технологи выполняют поиск нетрадиционных функциональных ингредиентов растительного происхождения, которые вводят в классическую рецептуру йогурта [4].
Среди межотраслевого сырья и вспомогательных компонентов перспективным является использование гидроколлоида из псилли-ума [5], получаемого из шелухи семян подорожника Р1а^адо ovata. Гидроколлоиды псиллиума представляют собой пищевые волокна (около 80% растворимой и 12% нерастворимой клетчатки) с сильно разветвленным кислым арабиноксиланом с в (1—>4) и в (1—>3) (состоит из ксилозы, арабинозы, рамнозы и галактуроновой кислоты) гликозидными связями в остове ксилана [6]. Экспериментальные результаты показали [7], что при растворении шелухи подорожника в воде
в количестве 2% вязкость составляет 12,02 ±0,76 Па-с, следовательно, гидроколлоиды из псиллиума дают более вязкие суспензии в сравнении с камедью рожкового дерева или ксантовой камедью. Систематическое употребление псиллиума в рационе приводит к снижению уровня холестерина в сыворотке крови, а за счет высоковязких характеристик выполняет торможение движения пищи по желудочно-кишечному тракту, за счет чего снижается чувство голода [8].
Использование гидроколлоида из псиллиума в технологии молочных продуктов рассмотрено авторами в ряде исследований [6, 9]. Так, в работе [9] определена оптимальная дозировка вносимой добавки в рецептуру йогурта - 1,5%, дальнейшее увеличение концентрации гидроколлоида из псиллиума приводит к ухудшению органолептических показателей готовых продуктов. Оптимальная дозировка псиллиума в обезжиренном йогурте (массовая доля жира 0,63%, рН 4,39 и вязкость 6,4 Па-с), согласно результатам [6], составляет 0,12%. Следовательно, данный ингредиент обладает большим потенциалом в производстве структурированных молочнокислых изделий, в частности в технологии йогурта.
В качестве растительного компонента в технологии йогурта, согласно результатам исследований [10], возможно использование ягод ирги. Они проявляют функциональную направленность за счет высокого содержания антиоксидантов, представленных в виде полифеноль-ных соединений, каротиноидов, аскорбиновой кислоты, а также благодаря другим соединениям - пектинам, провитамину А, микроэлементам (Fe, Mn, I). В технологических решениях [11] ягоды ирги предлагают использовать в виде порошка или в неизмельченном виде, предварительно высушенные до содержания влаги 7-8 %.
Целью данной работы является исследование некоторых физико-химических показателей питьевого йогурта, обогащенного гидроколлоидом из псиллиума и сушеными ягодами ирги, в процессе хранения.
Материалы и методы исследований
Объектом исследования выбран питьевой йогурт следующего состава, % масс: молоко нормализованное - 94,3; молоко сухое обезжиренное - 0,2; закваска для йогурта «Vivo» (производитель ООО ВИВО Индустрия, Россия) - 0,01; гидроколлоид из псиллиума - 1,5; сушеные ягоды ирги - 3,0. В качестве контрольного образца выступал йогурт, приготовленный резервуарным способом без добавок.
Дисперсную фазу псиллиума готовили по методу, указанному в работе [9]. Ягоды ирги предварительно подвергали сушке до содержания влаги 7-8 % и вносили в охлажденный йогурт после стадии ферментации.
В ходе выполнения экспериментальной части руководствовались
комплексом общепринятых и стандартных методов исследования: ГОСТ 31981-2013, ГОСТ 3624-92, ГОСТ 23327-98, ГОСТ 31976-2012, ГОСТ 5867-90, ГОСТ Р 54667-2011, ГОСТ Р 54668-2011, ГОСТ 33566-2015. Определение влагоудерживающей способности (ВУС) исследуемых образцов осуществляли методом центрифугирования (центрифуга «Ар-мед 80-2») кисломолочного сгустка в течении 10 мин, частота вращения - 3000 об/мин. Расчет ВУС выполняли по формуле:
ВУС = т1/т2 * 100 ,
где т1 - объем навески исследуемого образца, мл; т2 - объем сыворотки, образованной в процессе центрифугирования, мл.
Результаты исследований и их обсуждения
При производстве йогурта особое внимание уделяют процессу сквашивания молока. На данном этапе происходит денатурация белков и образование пространственной структуры (сгустка). Оценку динамики процесса сквашивания производили каждые 30 минут в течение первых 8 часов, далее - на 1, 7 и 14 сутки хранения (рисунок 1).
170 160 150 140
л 130
5 120
I 110
Б юо
0 90
1 80
5 70
п
г бо
50
е- до
* 30 20 10 О
^^—Контрольный образец Опытный образец
Рисунок 1 - Результаты оценки динамики процесса сквашивания образцов
Использование в технологии производства йогурта немолочного гидроколлоида приводит к уменьшению времени процесса сквашивания с 7 часов 30 мин (контрольный образец) до 5 часов (опытный образец). Вероятно, данный результат зависит от химического состава гидроколлоида из псиллиума, содержащего ~15% быстроферментиру-емых пищевых волокон, которые являются дополнительным субстратом для бифидо- и лактобактерий (закваски) [12].
О 30 60 90 120 150 130 210 240 270 300 330 360 390 420 450 1 сут 7 сут 14 Продолжительность процесса скеашивания, мин
После завершения активной фазы сквашивания (длительность - 5 часов) в опытный образец вносили сушеные ягоды ирги. Для оценки влияния вносимых добавок на длительность хранения продукции, получены результаты титруемой кислотности на 1, 7 и 14 сутки хранения (хранение осуществляли в условиях холодильника при 4°С) (см. рис. 1). Так, в контрольном образце значения титруемой кислотности составили: 115°Т (1 сутки), 140°Т (7 сутки) и 160°Т (14 сутки), что на порядок выше, чем у опытного образца: 110°Т (1 сутки), 120°Т (7 сутки) и 130°Т (14 сутки). Предполагаем, что за счет содержания в гидроколлоиде псиллиума ~55% частично ферментируемого высокоразветвленного арабиноксилана [12], он выступает в роли стабилизирующей добавки и препятствует отделению сыворотки. Данные результаты согласовываются с другими исследованиями [13, 14].
Основными физико-химическими показателями йогурта являются плотность, синерезис, вязкость и влагоудерживающая способность (ВУС). Результаты исследования представлены на рисунке 2.
Рисунок 2 - Изменение физико-химических показателей исследуемых образцов
в процессе хранения: А - плотность; Б - синерезис; В - вязкость; Г - влагоудерживающая способность (ВУС)
В процессе хранения результаты вязкости, плотности и ВУС у опытного образца снизились незначительно в сравнении с контрольным образцом. На протяжении всего периода хранения у опытного образца отмечается приятная текстура, однородный, плотный сгусток, а степень синерезиса увеличивается с 25,0 до 26,5%. На 14 сутки хранения у контрольного образца вязкость составила 1,8 Па-с, ВУС - 19%, плотность - 1,02 г/см3, а синерезис - увеличился с 40,5 до 50,0 %, что свидетельствует об ухудшении физико-химических показателей готового изделия и, следовательно, истечении его срока годности. Таким образом, предполагаем, что за счет высокого содержания гидрофильных соединений псиллиума увеличивается срок хранения готового продукта.
Согласно нормативно-технической и технологической документации (ГОСТ 31981-2013 «Йогурты. Общие технические условия»), необходимо установить контроль над такими показателями, как массовая доля жира, массовая доля сухих веществ, массовая доля белка и массовая доля углеводов. Соблюдение данных показателей качества готового кисломолочного продукта обеспечивает стабильность состава и потребительские свойства. Результаты исследуемых показателей представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Физико-химические показатели йогурта
Образец жир Содержание, % СОМО сахароза белок
Контрольный образец 2,3±0,4 11,1±0,3 - 3,5±0,7
Опытный образец 2,3±0,4 16,2±0,3 2,5±0,5 3,5±0,7
Внесение бинарного наполнителя в рецептуру йогурта приводит к увеличению содержания СОМО на 5,1% и сахарозы - на 2,5% в сравнении с контрольным образцом. Содержание жира и белка в контрольном и исследуемом образцах равны, что объясняется химическим составом выбранных растительных добавок [5, 11].
Следующий этап работы заключался в проведении органолептической оценки исследуемого образца в сравнении с контролем (согласно ГОСТ Р ИСО 22935-2011). В качестве дескрипторов выбраны вкус, цвет, запах, внешний вид и консистенция изделий. Данные параметры оценивали по пятибалльной шкале.
Результаты органолептической оценки в графическом виде представлены на рисунке 3.
Цвгт
--^—Контрольный образгц Содгржаныг сушенний ырги 3,0%
Рисунок 3 - Результаты дегустации
Исследуемый образец характеризовался однородной консистенцией с наличием измельченных ягод ирги и нерастворимыми частицами псиллиума, что соответствует заданным параметрам. Цвет изделия, за счет высокого содержания в ягодах ирги антоцианов [15], имел сине-фиолетовый оттенок. Оценка вкусовых качеств изделия показала, что введение ирги в количестве 3% придавало изделию приятный кисло-сладкий привкус (свойственный ирге). Консистенция у контрольного образца без использования стабилизаторов молочного сгустка имела некоторые недостатки - недостаточно вязкая и плотная масса (подкреплено результатами физико-химических показателей).
Выводы
Таким образом, результаты исследований свидетельствуют об эффективности использования бинарных наполнителей (гидроколлоида из псиллиума и сушеных ягод ирги) в технологии производства кисломолочных продуктов функциональной направленности. Применение дисперсной фазы псиллиума положительно влияет на реологические свойства йогурта и обеспечивает увеличение срока хранения, а введение в рецептуру сушеных ягод ирги повышает его пищевую ценность.
Литература:
1. Стратегия повышения качества пищевой продукции в Российской Федерации до 2030 года № 1364-р // Собрание законодательства Российской Федерации. - 2016. - №28. - Ст. 4758.
2. Обогащение пищевых продуктов как фактор профилактики микронутриентной недостаточности / Л.А. Маюрникова, A.A. Кокшаров, Т.В. Крапива, C.B. Новоселов // Техника и технология пищевых производств. 2020. Т. 50. № 1. С. 124-139. DOI: https://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-1-124-139
3. Исследование зависимости потребительских предпочтений в продуктах питания от смены времен года / А.А. Кокшаров, А.Д. Пластун, А.А. Нейфельд, Н.В. Горников // Развитие современной науки и технологий в условиях трансформационных процессов : сборник материалов II Международной научно-практической конференции, Москва, 13 мая 2022 года / Редколлегия: Л.К. Гуриева [и др.]. - Москва: Общество с ограниченной ответственностью «ИРОК», ИП Овчинников Михаил Артурович (Типография Алеф), 2022. - С. 162-168.
4. Ермаков, Е.Е. Современное состояние и перспективы развития молочной промышленности / Е.Е. Ермаков, Ш.А. Атабаева // Молодой ученый. - 2014. - №7 (66). - С. 338-340.
5. Вандышев, В.В. Изучение морфологии и липидного комплекса семян Plantagopsyllium и L. OvateForssk. В сравнительном аспекте / В.В. Вандышев, Е.А. Мирошникова, А.А. Терёхин // Вестник РУДН. Серия: Агрономия и животноводство. - 2016. - №3. - С. 46-51.
6. Ladjevardi Z. S., Gharibzahedi S.M.T., Mousavi M. Development of a stable low-fat yogurt gel using functionality of psyllium (Plantago ova-ta Forsk) husk gum. Carbohydrate Polymers, 2015, V. 125, pp. 272-280. (In English) DOI: 10.1016/j.carbpol.2015.02.051.
7. Santamaria M., Garzon R., Rosell C. M. Impact of starch-hydro-colloid interaction on pasting properties and enzymatic hydrolysis. Food Hydrocolloids, 2023, V. 142. 108764 p. (In English) DOI: 10.1016/j.food-hyd.2023.108764.
8. Пищевые волокна (Мукофальк®) в клинической практике / В.Г. Радченко, И.Г. Сафроненкова, П.В. Селиверстов [и др.] // Гастроэнтерология Санкт-Петербурга. - 2010. - № 1. - С. 7-13.
9. Использование псиллиума в технологии производства йогурта функционального назначения / О.Е. Кротова, О.Н. Полозюк, Т.И. Тупольских [и др.] // Проблемы развития АПК региона. - 2022. - № 3(51). - С. 182-187. - DOI 10.52671/20790996_2022_3_182
10. Skrovankova S., Sumczynski D., Mlcek J., Jurikova T., Sochor J. Bioactive compounds and antioxidant activity in different types of berries. International Journal of Molecular Sciences, 2015, V.16, No.10, pp. 2467324706. (In English) DOI: 10.3390/ijms161024673
11. Исследование и анализ физико-химического состава ирги и черноплодной рябины / Г.Н. Жакупова, К.К. Макангали, А.Т. СаFандык;, Г.М. Токышева // Вестник Алматинского технологического университета. - 2023. - № 2. - С. 167-176. - DOI: 10.48184/2304-568X-2023-2-167-176
12. Габриелян, Д.С. Исследование влиянияпсиллиума наусловную и эффективную вязкости творожной сыворотки / Д.С. Габриелян, Е.Ю. Неронова, А.Л. Новокшанова // Молочнохозяйственный вестник. -
2023. - № 2(50). - С. 116-127. - DOI 10.52231/2225-4269_2023_2_116
13. Куц, А.А. Исследование физико-химических показателей качества йогурта, обогащенного псиллиумом / А.А. Куц // Наука молодых
- будущее России : сборник научных статей 7-й Международной научной конференции перспективных разработок молодых ученых, Курск, 1213 декабря 2022 года. Т. 4. - Курск: Юго-Западный государственный университет, 2022. - С. 323-325.
14. Горбатова, А.А. Разработка технологии молочных десертов с пищевыми волокнами / А.А. Горбатова // Инновации и технологии в биомедицине: сборник трудов конференции // Издательство Дальневосточного федерального университета. - Владивосток, 2021.
- С. 129-132.
15. Изучение состава антоцианов ирги ольхолистной - Amelanchier alnifolia nutt с использованием матрично-активированной лазерной десорбционной ионизации (maldi) / Д.И. Писарев, О.О. Новиков, Н.А. Писарева [и др.] // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Медицина. Фармация. - 2011. - № 22-2(117). -С. 167-172. - EDN TELGNL.
References:
1. Strategy for improving the quality of food products in the Russian Federation until 2030 No. 1364-r. Sobranie zakonodatel'stva Rossiys-koy Federatsii [Legislation Bulletin of the Russian Federation], 2016, No. 28, Pgh. 4758. (In Russian)
2. Mayurnikova L. A., Koksharov A. A., Krapiva L. B., Novoselov S. B. Enrichment of food products as a factor in the prevention of micronutrient deficiency. Tekhnika i tekhnologiya pishchevykh proizvodstv [Equipment and Technology of Food Manufacturing], 2020, V. 50, No. 1, pp. 124-139. (In Russian) DOI: https://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-1-124-139.
3. Koksharov A. A., Plastun A. D., Neyfefd A. A., Gornikov N. V. Study of the dependence of consumer preferences in food products on the change of seasons. Razvitie sovremennoy nauki i tekhnologiy v usloviyakh transformatsionnykh protsessov: Sbornik materialov II Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii, Moskva, 13 maya 2022 goda / Red-kollegiya: L.K. Gurieva [i dr.]. [Development of Modern Science and Technology under the Conditions of Transformation Processes: Proceedings of the IInd International Research-to- Practice Conference, Moscow, May 13, 2022 / Editorial Board: L.K. Guriev [and others]]. Moscow, 2022, Limited Liability Company «IROK» Publ., pp. 162-168. (In Russian) EDN SMWWGK.
4. Ermakov E. E., Atabaeva Sh. A. Current state and prospects for the development of the dairy industry. Molodoy uchenyy [Young Researcher], 2014, No. 7 (66), pp. 338-340. (In Russian)
5. Vandyshev V. V., Miroshnikova E. A., Terekhin A. A. Study of the morphology and lipid complex of Plantago psyllium and L. Ovate Forssk. In a comparative aspect. Vestnik RUDN. Seriya: Agronomiya i zhivotnovodst-vo [Bulletin of RUDN University. Series: Agronomy and Animal Husbandry], 2016, No. 3, pp. 46-51. (In Russian)
6. Ladjevardi Z. S., Gharibzahedi S.M.T., Mousavi M. Development of a stable low-fat yogurt gel using functionality of psyllium (Plantago ova-ta Forsk) husk gum. Carbohydrate Polymers, 2015, V. 125, pp. 272-280. (In English) DOI: 10.1016/j.carbpol.2015.02.051.
7. Santamaria M., Garzon R., Rosell C. M. Impact of starch-hydro-colloid interaction on pasting properties and enzymatic hydrolysis. Food Hydrocolloids, 2023, V. 142. 108764 p. (In English) DOI: 10.1016/j.food-hyd.2023.108764.
8. Radchenko V. G., Safronenkova I. G., Seliverstov P. V., et al. Dietary fiber (Mukofalk®) in clinical practice. Gastroenterologiya Sankt-Pe-terburga [Gastroenterology of St. Petersburg], 2010, No. 1, pp. 7-13. (In Russian) EDN DXMBBD.
9. Krotova O. E., Polozyuk O. N., Tupofskikh T. I., et al. The use of psyllium in the production technology of functional yogurt. Problemy razvitiya APK regiona [Development Problems of the Regional Agro-Industrial Complex], 2022, No. 3(51), pp. 182-187. (In Russian) DOI 10.52671/20790996_2022_3_182. - EDN LUBYXK.
10. Skrovankova S., Sumczynski D., Mlcek J., Jurikova T., Sochor J. Bioactive compounds and antioxidant activity in different types of berries. International Journal of Molecular Sciences, 2015, V.16, No.10, pp. 2467324706. (In English) DOI: 10.3390/ijms161024673
11. Zhakupova G. N., Makangali K. K., Sagandyk A. T., Tokyshe-va G. M. Research and analysis of the physical and chemical composition of serviceberry and chokeberry. Vestnik Almatinskogo tekhnologicheskogo universiteta [Bulletin of Almaty Technological University], 2023, No. 2, pp. 167-176. (In Russian) DOI 10.48184/2304-568X-2023-2-167-176. EDN IKUQSC.
12. Gabrielyan D. S., Neronova E. Yu., Novokshanova A. L. Study of the psyllium influence on the relative and effective viscosity of curd whey. Molochnokhozyaystvennyy vestnik [Dairy Bulletin], 2023, No. 2(50), pp. 116-127. (In Russian) DOI 10.52231/2225-4269_2023_2_116. EDN RLAC-TP.
13. Kuts A. A. Study of physical and chemical indicators of the quality of yogurt enriched with psyllium. Nauka molodykh - budushchee Rossii : sbornik nauchnykh statey 7-y Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii perspektivnykh razrabotok molodykh uchenykh, Kursk, 12-13 dekabrya 2022 goda. Tom 4 [Science of the Young - Future of Russia: Proceedings
of the 7th International Scientific Conference of Promising Developments of Young Researchers, Kursk, December 12- 13, 2022. Volume 4]. Kursk, Southwestern State University Publ., 2022, pp. 323-325. (In Russian) EDN TZBDHH.
14. Gorbatova A. A. Development of technology for dairy desserts with dietary fiber. Innovatsii i tekhnologii v biomeditsine: sbornik trudov konferentsii [Innovations and Technologies in Biomedicine: Proceedings of Conference]. Vladivostok, Far Eastern Federal University Publ., 2021, pp. 129-132. (In Russian)
15. Pisarev D. I., Novikov O. O., Pisareva N. A., et al. Study of the composition of anthocyanins in Amelanchier alnifolia nutt using matrix-activated laser desorption ionization (maldi). Nauchnye vedomosti Belgorodsk-ogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Meditsina. Farmatsiya [Scientific Journal of Belgorod State University. Series: Medicine. Pharmacy], 2011, No. 22-2(117), pp. 167-172. (In Russian) EDN TELGNL.
Influence of herbal additives on physical and chemical
parameters of yogurt
Shirokova Nadezhda Vasifevna, Doctor of Sciences (Biology), Associate Professor
e-mail: [email protected]
The Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Don State Technical University; Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education Don State Agrarian University
Kuts Anna Aleksandrovna, student
e-mail: [email protected]
The Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Don State Technical University
Keywords: fermented milk product, physical and chemical parameters, organoleptic evaluation, rheological properties, psyllium hydrocolloid, dried shadberries, recipe, shelf life.
Abstract. The article presents the results of studies of the physical and chemical parameters of functional yoegurt enriched with psyllium hydrocolloid and dried shadberries. The dynamics of the ripening process during the first 8 hours and then on the 1st, 7th and 14th days of yogurt storage were studied. An assessment of the influence of added additives on the shelf life of products was made. The main physical and chemical indicators of yogurt (density, syneresis, viscosity and water-holding capacity) during storage were examined. Control was established over such indicators as the mass fraction of fat, the mass fraction of solids, the mass fraction of protein, and the mass fraction of carbohydrates. An organoleptic assessment of the test sample was carried out in comparison with the control one (according to GOST R ISO 22935-2011). Research results showed that the use of the dispersed phase of psyllium has a positive effect on the rheological properties of yogurt and provides an increase in shelf life, and the introduction of dried shadberries into the recipe increases its nutritional value.
