CC BY
2105.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств (технические науки) DOI: 10.257127ASTU.2072-8921.2020.03.007 УДК 637.044
ВЗАИМОСВЯЗЬ УГЛЕВОДНОГО СОСТАВА МАЛЬТОДЕКСТРИНА И ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КОНЦЕНТРАТА ТВОРОЖНОЙ СЫВОРОТКИ, ПОЛУЧЕННОГО НАНОФИЛЬТРАЦИЕЙ
А. Л. Новокшанова, Н. О. Матвеева, А. А. Невский
Для людей, имеющих большие физические нагрузки, углеводы являются основным источником энергии. Производство отечественных продуктов питания для спортсменов, включая углеводно-белковые, в настоящее время ограничено. В ФГБОУ ВО «Вологодская ГМХА» на кафедре технологии молока и молочных продуктов исследуется возможность применения концентрата творожной сыворотки, полученного нанофильтрацией, в качестве источника биологически полноценных белков и углеводов для продукта спортивного профиля. Дополнительным углеводным ингредиентом предлагается использовать мальто-декстрин отечественного производства с разной степенью гидролиза. В работе представлены результаты исследований органолептических показателей концентрата творожной сыворотки, полученного нанофильтрацией, при внесении разных количеств мальтодекстри-на двух видов. В образцы концентрата творожной сыворотки, полученного нанофильтраци-ей, вносили мальтодекстрин с декстрозным эквивалентом 12 и 20 в количестве от 5 % до 15 % с шагом 5 %. Для описания органолептических показателей разработаны шкалы оценки вкуса, запаха, консистенции и цвета. В качестве контроля использовали водные растворы мальтодекстрина. Установлено, что количество и разновидность вносимого мальто-декстрина оказывают влияние на органолептические показатели концентрата творожной сыворотки. Мальтодекстрин с более высокой степенью гидролиза, вносимый в количестве от 5 % до 15 %, полностью растворялся в концентрате творожной сыворотки и не нарушал стабильность коллоидной системы. В результате рекомендовано необходимое количество мальтодекстрина для внесения в продукт.
Ключевые слова: специализированные продукты питания, спортивное питание, нано-фильтрат-концентрат, творожная сыворотка, мальтодекстрин, органолептические показатели.
В настоящее время вопросы развития физической культуры, спорта и активного образа жизни становятся перспективными направлениями социальной политики в нашей стране. В свою очередь, популяризация здорового образа жизни, здорового питания в значительной степени оказывает влияние на развитие специализированной пищевой продукции. Важнейшим условием достижения спортивного успеха и сохранения здоровья является правильное и рациональное питание, способное удовлетворить потребности человека в энергии, пластическом материале, биологически активных компонентах и вызывать у него положительные эмоции [1, 2, 3].
У людей, имеющих большие физические нагрузки, ускорен клеточный обмен и повышен расход энергии, основным источником которой служат углеводы. Поэтому при разработке пищевого рациона спортсменов и лиц, активно занимающихся спортом, углеводной составляющей продуктов придается особое значение. При этом используются как низкомолекулярные, так и высокомолекулярные формы углеводов, учитывается соотно-
шение между ними и вклад в общую энергетическую ценность рациона [4]. Также относительно недавно доказано, что при интенсивной мышечной работе окисление аминокислот превышает суточные рекомендации для людей, ведущих малоподвижный образ жизни [5]. Поэтому в специализированных продуктах для спортсменов важно использовать белки повышенной биологической ценности с коэффициентом усвоения от 70 % и более.
По запросам на сайтах спортивного питания белково-углеводные и углеводно-белковые продукты являются самыми востребованными у целевой аудитории. Эти продукты актуальны для всех видов спорта, в разные периоды спортивного макроцикла и на разных этапах тренировочного процесса. Несмотря на большой перечень товаров такого рода, имеющихся в продаже, многие продукты имеют недостатки ингредиентного состава, что сказывается на пищевой и энергетической ценности продукта: большинство из них является биологически активными добавками, суточное потребление которых ограничено рекомендациями ВОЗ. Кроме того, ассортимент продуктов спе-
циализированного питания для спортсменов, обогащенных белками, минеральными и низкомолекулярными соединениями, представлен в основном в сухом и таблетированном виде [6]. Следовательно, разработка готовых к употреблению специализированных продуктов спортивного питания белково-углеводной направленности и других профилей является актуальной.
В ФГБОУ ВО «Вологодская ГМХА» на кафедре технологии молока и молочных продуктов проводятся исследования возможности использования концентрата творожной сыворотки, полученного нанофильтрацией (НФ-концентрата), в производстве специализированных углеводно-белковых продуктов для спортивного питания.
Биологическая ценность молочной сыворотки обусловлена ее составом: содержанием сывороточных белков, лактозы, свободных аминокислот, витаминов и минеральных соединений. Сыворотка содержит большое количество водорастворимых витаминов, поэтому может защитить от скрытых форм витаминной недостаточности, что особенно актуально в периоды высоких физических и психоэмоциональных нагрузок. Все минеральные соединения, содержащиеся в сыворотке, относятся к биогенным элементам с установленным механизмом действия и рекомендуемой суточной потребностью.
Обработка творожной сыворотки нано-фильтрацией позволяет концентрировать лактозу, небелковые азотистые соединения, отдельные минеральные и белковые вещества [7]. НФ-концентрат получали на пилотной установке с полимерной мембраной, позволяющей фракционировать белки до молекулярной массы 300 Да. Процесс осуществляли с постоянной скоростью при давлении 27 бар [7].
Состав и физико-химические показатели НФ-концентрата исследовали стандартными методами. Массовую долю белка определяли инструментальным экспресс-методом с применением инфракрасного анализатора MilkoScan FT 120, массовую долю лактозы -йодометрическим методом, массовую долю сухих веществ - рефрактометрически, содержание Са + - комплексонометрическим методом. Кислотности - титруемую и активную -анализировали соответственно индикаторным и потенциометрическим методами. Органолеп-тические показатели сырья и экспериментальных образцов оценивали группой квалифицированных экспертов.
В качестве дополнительного углеводного компонента разрабатываемого продукта рас-
смотрено применение мальтодекстрина. Как известно, количественно мальтодекстрины классифицируют по декстрозному эквиваленту (ДЭ), который связан со степенью полимеризации (СП) следующим соотношением: ДЭ = 100/СП.
В таком расчете используются средние для совокупности молекул значения ДЭ и СП. Следовательно, ДЭ мальтодекстрина - это его редуцирующая способность, выраженная в процентах от редуцирующей способности чистой D-глюкозы (декстрозы), и таким образом ДЭ обратно пропорционален средней молекулярной массе полисахарида.
Деполимеризация крахмальных полисахаридов сопровождается изменением их физико-химических свойств. С увеличением степени гидролиза возрастает сладость, гигроскопичность, способность к ферментации мальтодекстринов и продуктов, их содержащих. Использование мальтодекстринов с меньшей степенью гидролиза усиливает вязкость пищевой системы, способность к формированию «тела» продукта, ингибирование роста кристаллов, стабилизацию пены и пр. Поэтому мальтодекстрины применяются не только как источники углеводов, но и как стабилизаторы, структурообразователи, формующие агенты, регуляторы сладости и гигроскопичности. Благодаря своим пробиотиче-ским, радиопротекторным, антиоксидантным свойствам мальтодекстрины используются в различных отраслях пищевой промышленности, в производстве специализированной пищевой продукции, в качестве наполнителей, инкапсулирующих веществ и носителей вку-соароматических соединений в комплексных пищевых добавках [8, 9, 10, 11].
В работе использован высокоочищенный мальтодекстрин Ми^ех® отечественного производства (ООО «Крахмальный завод Гульке-вичский»), полученный путем управляемого ферментативного гидролиза специально подготовленного крахмала [12]. Данный ингредиент представляет собой порошок белого цвета, нейтрального вкуса, без запаха.
Исследовали две разновидности мальто-декстрина: с ДЭ 12 и 20. По своим техническим параметрам мальтодекстрин соответствовал требованиям, предъявляемым нормативной документацией [8]. Основное отличие мальтодекстринов с разным ДЭ заключается в характеристиках углеводного состава, которые представлены в таблице 1.
По данным производителя, мальтодекстрин быстро растворяется в воде, образуя прозрачный раствор.
Поскольку в основе разрабатываемого
ВЗАИМОСВЯЗЬ УГЛЕВОДНОГО СОСТАВА МАЛЬТОДЕКСТРИНА И ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КОНЦЕНТРАТА ТВОРОЖНОЙ СЫВОРОТКИ, ПОЛУЧЕННОГО НАНОФИЛЬТРАЦИЕЙ
продукта используется НФ-концентрат, обладающий собственным набором макронутриен-тов различной степени дисперсности и специфическими физико-химическими характеристиками, влияние мальтодекстрина на структурные и органолептические свойства молочной основы требует дополнительного изучения.
Таблица 1 - Показатели качества мальтодек-стринов
В используемом НФ-концентрате, массовая доля сухих веществ составила 18 %. По сравнению с исходной сывороткой массовая доля лактозы увеличилась с 4,1 до 14 %. Массовая доля белка концентрировалась с 0,46 % в исходной сыворотке до 2,0 % в концентрате. Выявлено повышение титруемой кислотности концентрата до 2,5 раз по сравнению с исходной сывороткой, при этом рН изменялся на 0,25 единицы без влияния на органолептические показатели. Содержание Са2+ повышалось до (227,81±2,00) мг/100 г по сравнению с исходной сывороткой (53,94±2,00) мг/100 г [7].
Углеводно-минеральная составляющая НФ-концентрата полностью гидратирована до состояния истинного раствора. Сывороточные белки НФ-концентрата также находятся в растворимой форме, но, благодаря своим размерам, проявляют свойства коллоидов. В результате плотность и вязкость концентрата возрастает до 1090,00±1,00 кг/м3 и (2,22±0,01)10-3 Па с по сравнению с исходной сывороткой 1023,70±1,00 кг/мз и (1,55±0,01)10-3 Па с соответственно [7].
С целью определения приемлемой концентрации мальтодекстрина в рецептуре проведена серия опытов с различным количеством данного ингредиента. Интервал варьирования добавки мальтодекстрина составил от 5 до 15 %. Мальтодекстрин растворяли в НФ-концентрате при комнатной температуре и непрерывном перемешивании, пастеризовали при температуре (90±2) 0С в течение 5 минут.
Определяющим фактором в выборе оптимального количества данного ингредиента служила оценка органолептических показателей по основным потребительским характеристикам: вкус и запах, внешний вид и цвет, консистенция. Образцы оценивали по органолеп-тическим показателям с использованием специально разработанной условной балльной шкалы.
Контролем служили образцы мальтодекстрина с ДЭ 12 и ДЭ 20, растворенные в воде. Водные растворы обоих видов мальтодекстрина, и с ДЭ 12, и с ДЭ 20, обладали схожими органолептическими показателями. Маль-тодекстрины полностью растворялись в воде, а их растворы характеризовались как бесцветные, прозрачные жидкости, не имеющие запаха.
В опытных образцах установлено, влияние исследуемых мальтодекстринов на важнейшие потребительские показатели НФ-концентрата: вкус, запах, цвет, внешний вид и консистенцию (таблицы 2, 3). Максимальную оценку получали опытные образцы с чистым свойственным сыворотке вкусом и ароматом, сладковатым привкусом, не имеющие осадка.
Таблица 2 - Характеристика органолептиче-ских показателей опытных образцов с маль-тодекстрином ДЭ 12
Показатели Массовая доля мальтодекстрина (ДЭ 12), %
5 10 15
Вкус и Кисловатый, характерный творожной
запах сыворотке
Внешний От светло-желтого до бледно-
вид и зеленого , не интенсивно мутный
цвет
Одно- Неодно- Неоднород-
родная родная со ная и слабо-
Конси- значи- вязкая со зна-
стенция тельным отделением осадка чительным отделением осадка
Таблица 3 - Характеристика органолептиче-ских показателей опытных образцов с маль-тодекстрином ДЭ 20
Показатели Массовая до (Д пя мальтодекстрина Э 20), %
5 10 | 15
Вкус и запах Кисловатый, характерный творожной сыворотке Сывороточный с приятным сладковатым привкусом
Внешний вид и цвет От светло-желтого до бледно-зеленого, прозрачный
Консистенция Однородная Однородная, слабовязкая
Показатель, % на сухое вещество Мальтодекстрин
ДЭ 12 ДЭ 20
Глюкоза, не более 1,0 2,0
Мальтоза 1,0-3,0 5,0-10,0
Высшие углеводы, не менее 80,0 70,0
Массовая доля редуцирующих веществ в пересчете на сухое вещество, % (ДЭ) 10,0-12,0 18,0-20,0
Образцы с использованием мальтодек-стрина ДЭ 12 не изменяли характерный вкус НФ-концентрата, однако при увеличении доли вносимого мальтодекстрина до 10 % и выше наблюдалось появление мутности смеси. Также система расслаивалась с отделением осадка. В пробах объемом 100 см3 толщина слоя осадка достигала 0,5 и 1,0 см в образцах, содержащих соответственно 10 и 15 % мальтодекстрина ДЭ 12.
Появление мутности говорит о дестабилизации коллоидной фазы. По-видимому, для объяснения можно сделать несколько предположений.
Более крупные молекулы мальтодекстрина с ДЭ 12 гидратировались не только за счет свободной влаги, но и адсорбировали ее частично с поверхности сывороточных белков, в результате чего в системе наблюдалось разделение фаз. Возможно, здесь также проявился эффект комплексообразования гидроколлоидов, благодаря которому произошло перераспределение ионов в поверхностном слое белков. Следствием этого и стало расслоение системы, либо проявился эффект подобный ретроградации амилозных цепей.
Оба фактора - и появление мутности, и образование осадка - не являются критичными для многих пищевых систем, но в данном исследовании из-за наблюдаемой мутности и появления осадка, образцы с массовой долей 10 и 15 % мальтодекстрина ДЭ 12 были оценены ниже, чем образцы с массовой долей 5 % мальтодекстрина ДЭ 12 (рисунок 1).
Также выявлено отличие вкусовых ощущений опытных образцов. В образцах, содержащих 15 % мальтодекстрина ДЭ 20, заметно уменьшение выраженности вкуса НФ-концентрата при закономерном усилении сладости. Снижение выраженности вкуса часто наблюдается в продуктах, после внесения в них многих гидроколлоидов. Это объясняется способностью биополимеров связывать вкусовые молекулы и делать их менее доступными для рецепторов в ротовой полости.
Все опытные образцы с данной разновидностью мальтодекстрина были одинаково прозрачными, не расслаивались и имели светло-желтый цвет. К тому же в образцах с массовой долей 10 и 15 % мальтодекстрина ДЭ 20 наблюдалось повышение вязкости. Эта особенность повлияла на решение в дальнейшем использовать именно мальтоде-кстрин ДЭ 20 в создании продукта с гелевой структурой.
Рисунок 1 - Органолептические показатели НФ-концентрата и мальтодекстрина с ДЭ 12
По совокупности органолептических показателей наибольшую оценку имели образцы с массовой долей 10 % мальтодекстрина ДЭ 20 (рисунок 2).
Таким образом, установлено, что количество и разновидность вносимого мальтодекстрина оказывают влияние на органолептические показатели НФ-концентрата. Можно утверждать, что мальтодекстрин с более высокой степенью гидролиза, вносимый в количестве от 5 до 15 %, полностью растворялся в НФ-концентрате и не влиял на стабильность коллоидной системы.
По результатам исследования выявлено, что лучшими органолептическими показателями обладали образцы с добавкой мальто-декстрина ДЭ 20 в количестве 10 %.
га
I
а) =г о
о О) т
2 I Ё 0) с; о
о. О
Массовая доля мальтодекстрина ДЭ 20, %
вкус цвет ■ консистенция Рисунок 2 - Органолептические показатели НФ-концентрата и мальтодекстрина с ДЭ 20
ВЗАИМОСВЯЗЬ УГЛЕВОДНОГО СОСТАВА МАЛЬТОДЕКСТРИНА И ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КОНЦЕНТРАТА ТВОРОЖНОЙ СЫВОРОТКИ, ПОЛУЧЕННОГО НАНОФИЛЬТРАЦИЕЙ
Работы, направленные на выявление взаимосвязей НФ-концентрата и мальтодек-стрина с другими ингредиентами рецептуры продукта, планируется продолжать.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Умурзаков, У. К. Пропаганда физической культуры, спорта и здорового образа жизни / У. К. Умурзаков // Педагогика сегодня: проблемы и решения: материалы III Междунар. науч. конф. (Казань, март, 2018 г). - Казань : Молодой ученый. - 2018. - С. 91-94.
2. Назарова, М. В. Питание спорсменов / М. В. Назарова, Л. В. Бабенко // РК Вестник Каз-НМУ. - Алматы. - 2012. - № 2. - С. 366-368.
3. Гарянина, К. Д. Активная спортивная деятельность как платформа для формирования здорового образа жизни студенческой молодежи / К. Д. Гарянина // Молодой ученый. - 2017. - № 23 (157). - С. 338-340. - URL: https://moluch.ru/ archive/157/44511/ (дата обращения: 23.07.2020).
4. Бурляева, Е. А. Питание спортсменов сложнокоординационных видов спорта / Е. А. Бурляева, Б. Н. Никитюк // Спортивная медицина : наука и практика. - 2017. - Т. 7. - № 3. -С. 46-50.
5. Bandegan, Arash, «Indicator Amino Acid Derived Estimates of Dietary Protein Requirement in Exercise-Trained Individuals» (2016). Electronic Thesis and Dissertation Repository. 4055.
6. Новокшанова, А. Л. Разработка научных принципов создания продуктов спортивного питания на основе молочного сырья : дисс. ... д-ра техн. наук: 05.18.15 / Новокшанова Алла Львовна. - Москва, 2019. - 487 с.
7. Матвеева, Н. О. Исследование состава и физико-химических свойств концентрата творожной сыворотки, полученного нанофильтрацией / Н. О. Матвеева, А. Л. Новокшанова, В. А. Шоха-лов // Молочнохозяйственный вестник. - 2020. -№ 3 (39). - С. 51-57.
8. ГОСТ 34274-2017 Мальтодекстрины. Технические условия. - М. : Стандартинформ, 2019. -16 с.
9. Голубева, Л. В. Мальтодекстрин в технологии производства концентрированного молокосо-держащего продукта / Л. В. Голубева, О. И. Долматова, Г М. Смольский, А. А. Губанова, А. О. Дарьин // Пищевая промышленность. - 2015. - № 3. -С. 14-16.
10. Ананских, В. В. О возможности получения мальтодекстринов из кукурузной муки / В. В. Ананских, Л. Д. Шлеина // Хранение и переработка сель-хозсырья. - 2017. - № 11. - С. 9-13.
11. Мальтодекстрин. [Электронный ресурс]. -Режим доступа : https://ingredienty-razvitie.ru/ свободный. - Загл. с экрана. - (Дата обращения: 10.07.2020).
12. Крахмальный завод Гулькевичский [Электронный ресурс]. - Режим доступа : https://multydex.ru/.
Новокшанова Алла Львовна, к.т.н., доцент кафедры технологии молока и молочных продуктов, ФГБОУ ВО «Вологодская ГМХА», г. Вологда, тел. 8-951-731-81-44, email: alnovokshanova@gmail. com.
Матвеева Наталия Олеговна, аспирант кафедры технологии молока и молочных продуктов, ФГБОУ ВО Вологодская ГМХА, Вологда, тел. 8-900-503-22-15, e-mail: natalia. natashonok@yandex. ru.
Невский Андрей Александрович, к.т.н., менеджер по технологическому сопровождению, Представительство «Инновационный центр «Сколково» Общества с ограниченной ответственностью «Крахмальный завод Гулькевичский», г. Москва, тел. 8-985-290-03-00, e-mail: naa @multydex.ru.
