CC BY
49
УДК 637.146
Желированные десертные продукты
с использованием фракционных компонентов творожной сыворотки
Габриелян Дина Сергеевна, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии молока и молочных продуктов
e-mail: dg050272@yandex.ru
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Грунская Вера Анатольевна, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии молока и молочных продуктов
e-mail: grunskaya.vera@yandex.ru
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Ключевые слова: сыворотка молочная творожная, нанофильтрационный концентрат творожной сыворотки, десертный продукт, плодово-ягодный наполнитель; биологическая ценность.
Аннотация. Исследована возможность использования нанофильтрационного концентрата творожной сыворотки в технологии желированных десертных продуктов. Показана целесообразность использования нанофильтрационного концентрата и растительных наполнителей для повышения пищевой и биологической ценности желированного продукта. Установлены рациональные доли желатина и растительных наполнителей, изучено их влияние на показатели качества готового продукта. Разработана технологическая схема и установлены технологические режимы производства продуктов. Определена их биологическая ценность.
Одними из ведущих направлений развития молочной промышленности являются максимальное использование вторичных ресурсов и расширение ассортимента продуктов функционального назначения.
Значительные объемы молочной сыворотки (около 3 млн. т в год), образующиеся при производстве творога и сыра, ее высокая биологическая ценность, а также ужесточение природоохранного законодательства РФ определяют необходимость рациональной переработки сыворотки на пищевые цели. В настоящее время в пищевом производстве используется не более четверти объемов получаемой сыворотки. На фоне дефицита молока-сырья технологии продуктов питания с использованием сыворотки и ее компонентов позволяют повысить эффективность производства [1, 2, 3].
Молочная сыворотка обладает ценным составом и содержит макро- и микро-нутриенты: белки, липиды, лактозу, витамины, микроэлементы и др. минорные компоненты. При этом около 14 % белков молочной сыворотки представлены продуктами гидролиза (аминокислот, ди-, три- и полипептидов), являющихся инициаторами пищеварения и участвующих в синтезе большинства жизненно важных ферментов и гормонов. Сывороточные белки относятся к группе глобулярных белков, отличающихся друг от друга по структуре, свойствам, и физиологическим функциям. Так, активными защитными свойствами обладают иммуноглобулины, играющие роль антител, способных к агглютинации чужеродных клеток. Лактоферрин и р-лактоглобулин выполняют транспортную функцию (перенося железо, медь и витамин А), а-лактальбумин регулирует действия фермента галактозилтрансфера-зы. Белки молочной сыворотки способны снижать уровень холестерина в крови [2, 4]. Известно, что аминокислотный состав сывороточных белков наиболее близок к аминокислотному составу мышечной ткани человека, а по содержанию незаменимых аминокислот и аминокислот с разветвленной цепью (валина, лейцина и изо-лейцина) они превосходят все остальные белки животного и растительного происхождения. Метионин, относящийся к серосодержащим аминокислотам, служит источником образования холина и фосфатидов, играющих важную роль в обмене веществ [1].
При использовании молочной сыворотки в технологии пищевых продуктов проблемой является ее достаточно высокая кислотность (творожной сыворотки) и зольность при низком содержании сухих веществ, что влияет на органолепти-ческие и технологические свойства сыворотки [1]. Одним из путей решения этой проблемы является применение мембранных технологий в переработке сыворотки, в частности, нанофильтрации, позволяющей получать сывороточные белки в на-тивном состоянии, без воздействия высоких температур с одновременным удалением минеральных компонентов (до 30 %) [1, 5].
В настоящее время большую популярность среди населения стали приобретать молочные десерты, в том числе желированные продукты [6, 7].
Важную роль в формировании структуры и органолептических показателей десертных продуктов играют стабилизационные системы, которые обеспечивают достижение определенных эффектов физического, химического и биологического характера и поддержание их в течение срока годности продукта. Стабилизационные системы выполняют в пищевых продуктах роль загустителей, эмульгаторов, желирующих агентов, а также применяются для связывания воды, предупреждения синерезиса и др. В качестве стабилизирующих добавок широко используются гидроколлоиды растительного и животного происхождения, такие как пектин,
крахмал, целлюлоза, ксантан, альгинаты, каррагинаны, молочные белки, желатин, химические модификации природных веществ и др.
Выбор стабилизирующих добавок зависит от многих факторов: конкретной задачи регулирования реологических свойств (повышение вязкости или гелеобра-зование), желаемой текстуры готового продукта; особенностей конкретной пищевой системы (вида продукта, рН, химического состава продукта); взаимодействия стабилизирующей добавки с ингредиентами пищевого продукта; температурного режима технологического процесса; температуры и условий хранения готового продукта; экономической целесообразности [8].
Перспективным направлением в производстве функциональных продуктов является использование ингредиентов растительного происхождения, для получения которых применяют сырье, являющееся источником естественных нутриентов. Это позволяет дополнительно обогатить продукты питания биологически активными веществами, витаминами, макро- и микроэлементами, пищевыми волокнами, белками, углеводами, а также улучшить вкусовые качества готового продукта.
Таким образом, актуальна разработка молочных десертов, характеризующихся функциональными свойствами, на основе концентратов молочной сыворотки с использованием растительных наполнителей.
Цель и задачи исследований
Цель данных исследований состояла в разработке технологии желированных десертных продуктов на основе нанофильтрационного концентрата творожной сыворотки.
Для этого необходимо было решить следующие задачи: разработать рецептуру желированных десертных продуктов на основе нанофильрационного концентрата (НФ-концентрата) творожной сыворотки; подобрать стабилизирующие и растительные добавки в рецептуры продуктов и определить рациональные доли их внесения; установить основные технологические режимы получения желированных десертных продуктов и провести оценку их биологической ценности.
Объекты и методы исследований
Объектами исследований являлись: НФ-концентрат творожной сыворотки; клюква, брусника и облепиха, протертые с сахаром; готовые продукты.
При выполнении экспериментальной части работы использованы стандартные и общепринятые методы физико-химических, органолептических и микробиологических исследований.
Органолептические показатели продуктов оценивали с помощью разработанной условной балльной шкалы с учетом вкуса, запаха, консистенции и цвета продукта, а также профильного метода путем построения профилограмм вкуса, запаха и консистенции с использованием 5-балльной шкалы для оценки выраженности соответствующего показателя - дескриптора. Оценка по каждому дескриптору производилась в следующем порядке: 0 - признак отсутствует; 1 - только узнаваемый или ощущаемый признак; 2 - слабая интенсивность; 3 - средняя интенсивность; 4 - сильная интенсивность; 5 - очень сильная интенсивность признака [9].
Для характеристики биологической ценности продукта рассчитывали: аминокислотный скор, коэффициент утилитарности незаменимой аминокислоты, коэффициент сбалансированности аминокислотного состава, коэффициент разбаланси-рованности аминокислотного состава, индекс незаменимых аминокислот [10].
Результаты исследований и их обсуждение
Для получения желированных десертов, обладающих биологической и пище-
вой ценностью при сравнительно низкой калорийности, в качестве основного молочного сырья выбран НФ-концентрат творожной сыворотки. Для его получения использовали лабораторную нанофильтрационную установку фирмы TIA. Показатели состава НФ- концентрата приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Показатели состава НФ-концентрата творожной сыворотки
Показатель Значение
Массовая доля сухих веществ, % 23,0 ±1,0
Массовая доля белка, % 1,9 ±0,5
Массовая доля лактозы, % 13,8 ±0,8
В качестве растительных добавок использовали ягоды (клюкву, бруснику и облепиху), протертые с сахаром. Выбор растительных добавок обусловлен их высокой пищевой ценностью. Они богаты витаминами, минеральными веществами и микроэлементами, другими биологически активными соединениями (органическими кислотами, биофлаваноидами, фитонцидами, эфирными маслами, многоатомными спиртами, пектиновыми веществами, фенолкарбоновыми кислотами) [11, 12, 13].
В качестве стабилизирующей добавки был выбран пищевой желатин, традиционно используемый в составе стабилизационных систем для желированных продуктов.
Выработка желированных десертов осуществлялась по традиционной технологии. Для установления рациональных долей ягодных добавок и желатина в рецептурах были проведены опытные выработки продуктов с различной их концентрацией. Интервал варьирования доли добавок выбран с учетом литературных данных: для желатина - 1-3 %, для ягодных добавок - 5-20 %. В опытных образцах оценивали органолептические показатели (вкус и запах, консистенцию, цвет) с использованием разработанной балльной оценки.
Результаты исследований показали, что опытный вариант продукта с долей желатина в рецептуре 1,5 % характеризовался лучшими органолептическими показателями (рис. 1). Образец с содержанием желатина 1 % имел жидкую консистенцию, не характерную для желированного продукта. С повышением доли желатина более 1,5 % наблюдалось излишнее уплотнение консистенции, которое сопровождалось не достаточно выраженным вкусом продукта. Оценка органолеп-тических показателей продуктов с использованием профильного метода (рис. 2) подтвердила эти результаты.
6
1 1,5 2 2,5 3
Доля желатина, % ■ Вкус ■ Цвет ■ Консистенция
Рису. 1. Влияние доли желатина в рецептуре десерта на органолептические показатели
Рис. 2. Профилограмма органолептических показателей продуктов с различной долей желатина
Результаты исследования влияния доли ягодных добавок на органолептические показатели желированных десертов свидетельствуют, что лучшие органолептические показатели имели опытные варианты с массовой долей добавок 18-20 %. На рисунке 3 представлено влияние ягодных добавок на органолептические показатели желированных продуктов. Получены математические модели, отражающие изменение органолептических показателей готового продукта от доли наполнителя в рецептуре продукта.
у = -0,0171х:+0,6743 ^ 4 0,9752 х- 2 у = -0г0197х3 + 0.6974Х -1,52 Д2 = 0,9313
'■■я ,
угУ * * л. %
у= -0 0133хг + 0,б125х-0,5 = 0,9994
V -♦ / 4
Л 5 И 15 20
* клюква
* брусника Доля наполнителя, %
* облепиха
а)
б)
га э ш
у = -0,0071 хг + 0,2 343 х + 1,6 Я1 =0,7597 у = -0,009 4х2 4 0.3009Х + 2.1 Д2 = 0,3355
_ г'" ' V ..... Ь * ь
А I
у = -0г0094хг + 0,3 009 х + 2Д = 0,3355
*
* *
5
клюква
брусника
облепиха
10 15 20
Доля наполнителя, %
15
б
у = -0,0114яг + 0,3329>: + 1,7
Р1 - Л
у = -О.ОЮбя2 4 0,3471я 4 1,94 Л1 = 0,916В
4
ч
и
у = -0,0117х2 4 0,3694x4 1,92 _| = 0,992 |_
2
О
О
5
10
15
20
25
• клгаквэ
• брусника
• облепиха
Доля наполнителя, %
В)
Рис. 3. Влияние доли наполнителя на органолептические показатели желированного продукта:
а - вкус и запах, б - цвет, в - консистенция
Определена биологическая ценность желированных десертов, отражающая качество белкового компонента и сбалансированность их аминокислотного состава. Для характеристики биологической ценности белка продуктов использовали метод аминокислотного скора, представляющий отношение фактического показателя количества незаменимых аминокислот в белке продукта к его содержанию в «идеальном белке».
Исследование аминокислотного состава показало, что белок желированных десертов, содержащий все незаменимые аминокислоты, является биологически полноценным. В качестве примера на рисунке 4 представлена сравнительная оценка белкового состава желе, содержащего клюкву, протертую с сахаром, с «идеальным белком». Рассчитан коэффициент утилитарности аминокислотного состава, показывающий возможность утилизации аминокислот организмом (рис. 5).
а)
Триптофан
лизин Треонин Метионин+Цистеин Изолейцин
Валин 0 5 10 15 20 25 Содержание незаменимых аминокислот, г/100 г продукта ■ »копированный десерт с клюквой, протертой с сахаром ■ "идеальный белок"
б)
Область диаграммы j
0 100 200 300 400 500 600 Аминокислотный скор, % и "идеальный белок" ■ желировэнный десерт с клюквой, протертой с сахаром
Рис. 4. Биологическая ценность желированного десерта с клюквой, протертой с сахаром: а - аминокислотный состав, б - аминокислотный скор.
Валин 1 И
Лейцин
изолейцнк
М етиони н+Цистенн
ТрЕОНИН Н 0,887 ^Н
Лизин
Триптофан
Фенилаланин+Тнроз-ин
Рис. 5. Коэффициент утилитарности незаменимых аминокислот желированного десерта
Проведена качественная оценка белкового состава продуктов. Результаты расчета основных показателей, представленные в таблице 2, свидетельствуют о достаточной сбалансированности аминокислотного состава разрабатываемых продуктов.
Таблица 2 - Показатели биологической ценности желированных десертов
Показатель Значение
Коэффициент сбалансированности аминокислотного состава 0,76-0,78
Коэффициент разбалансированности аминокислотного состава 0,22-0,24
Индекс незаменимых аминокислот 7,21-7,27
Разработана технологическая схема производства желированных десертов на основе НФ-концентрата творожной сыворотки с ягодными наполнителями и установлены основные технологические режимы их получения (рис. 7).
Приемка и оценка качества сырья (творожная сыворотка, желатин, ягодный наполнитель), предварительная обработка (очистка, пастеризация: сыворотка -Т = (76±2)оС, т = 15 с; охлаждение: Т = (4±2)оС; резервирование)
Нанофильтрация сыворотки, получение НФ-концентрата (массовая доля сухих веществ- 20-22 %): Т = (20±2) оС, Р = (2,5±0,02) МПа
Охлаждение НФ-концентрата, Т = Восстановление желатина в НФ-
(4±2)оС, резервирование концентрате 1:10 (доля внесения
желатина 1,5 %)
Т = (20±1) оС, т = 1 ч
Фильтрование
Составления смеси, Т = (4±2)оС
Пастеризация, Т = (72±2) оС, т = 15-20 с
Охлаждение, внесение ягодного наполнителя, Т= (20±2) оС, доля внесения - 18-20
%
Фасование, упаковывание, маркирование, Т= (20±2) оС
Доохлаждение, желирование Т= (4±2) оС, т = 1,5-2,0 ч, хранение
Рис. 7. Технологическая схема производства желированных десертных продуктов
Заключение
В результате выполненных исследований показана целесообразность использования НФ-концентрата творожной сыворотки и растительных добавок (клюквы, брусники и облепихи, протертых с сахаром) для получения желированных десертных продуктов. Выбор НФ-концентрата товорожной сыворотки в качестве основы для молочных десертов с разнообразными растительными наполнителями позволит решить проблему рационального использования сырья, расширить ассортимент молочных продуктов с функциональными свойствами и удовлетворить растущие потребности населения в низкокалорийных молочных продуктах.
Список литературы:
1. Технологии функциональных кисломолочных продуктов с применением сывороточных ингредиентов / И.А. Евдокимов [и др.] // Вестник Северо-Кавказского федерального университета. - 2017. - № 6 (63). - С. 9-17.
2. Вторичное сырье молочной отрасли: современное состояние и перспективы использования / М.Б. Ребезов [и др.] // Агропромышленный комплекс России. - 2016. - Т. 75. - № 1. - С. 482-487.
3. Безотходная переработка молочного сырья / К.М. Степанов [и др.] // Молочная промышленность. - 2020. - № 2. - С. 43-44.
4. Богданова, Н.С. Применение сывороточных белков в производстве мороженого / Н.С. Богданова, И.Г. Катушонок, Л.Н. Азолкина // Ползуновский Альманах. - 2011. - № 4/2. - С. 170-172.
5. Творожные десертные продукты с функциональными свойствами и повышенной пищевой ценностью/ В.А. Грунская [и др.] // Молочнохозяйствен-ный вестник. - 2019. - № 3 (35). - С. 88-99.
6. Рыбалова, Т. Молочные десерты: вкусно и полезно / Т. Рыбалова // Молочная река. - 2019. - № 3(75). - С.12-15.
7. Траксова, Н. Использование лимонного сока при производстве желе из сыворотки / Н. Траксова, Т.П. Гринькина // Успехи современного естествознания. - 2011. - № 7. - С. 219-220.
8. Зобкова, З.С. Вещества, изменяющие структуру и физико-химические свойства молочных продуктов / З.С. Зобкова // Молоко. Переработка и хранение. - М.: Типография РАН. 2015. - С. 144-147.
9. Чугунова, О.В. Использование методов дегустационного анализа при моделировании рецептур пищевых продуктов с заданными потребительскими свойствами / О.В. Чугунова, Н.В. Заворохина; Министерство образования и науки РФ, Урал. гос. экон. университет. - Екатеринбург: Урал. гос. экон. университет, 2010. - 148 с.
10. Оценка аминокислотного состава рецептурной смеси пищевых продуктов / П.А. Лисин [и др.] // Аграрный вестник Урала. - 2012. - № 3 (95). - С. 26-28.
11. Полезные свойства клюквы для организма человека. - URL: https:// vsepolezno.com/kljukva/chem-polezna/ (дата обращения 09.03.2020).
12. Йогурт с клюквой. - URL: http://milk-ferma.ru/katalog/products/ molochnaja-produkcija/jogurt-s-kljukvoj (дата обращения 09.03.2020).
13. Грунская, В.А. Использование подсырной сыворотки в рецептурах ферментированных напитков / В.А. Грунская, Д.С. Габриелян, С.С. Габриелян // Молочнохозяйственный вестник. - 2018. - № 1 (29). - С. 107-116.
References:
1. Evdokimov I. A., Zolotoreva M. S., Volodin D. N., Shramko M. I. Technology of functional fermented milk products with the use of whey ingredients. Vestnik Severo-Kavkazskogo federal'nogo universiteta [Bulletin of the North Caucasus Federal University], 2017, no. 6 (63), pp. 9-17. (in Russian)
2. Rebezov M. B., Zinina O. V., Nurymkhan G. N., Nurgazezova A.N., Smolnikova F. H. Secondary raw materials of the dairy industry: current state and prospects of use. Agropromyshlennyy kompleks Rossii [Agro-industrial complex of Russia], 2016, V. 75, no. 1, pp. 482-487. (in Russian)
3. Stepanov K. M., Darmayeva G. G., Khankhaldayeva S. G., Vasil'yeva S. S. Non-waste processing of dairy raw materials. Molochnaya promyshlennost' [Dairy industry], 2020, no. 2, pp. 43-44. (in Russian)
4. Bogdanova N. S., Katushonok I. G., Azolkina L. N. Application of whey proteins in the production of ice cream. Polzunovskiy Al'manakh [Polzunovskii Almanac], 2011, no. 4/2, pp. 170-172. (in Russian)
5. Grunskaya V. A., Gabrielyan D. S., Kuzina E. A., Zaitsev K. A. Curd dessert products with functional properties and increased nutritional value. Molochnokhozyaystvennyy vestnik [Dairy Bulletin], 2019, no. 3 (35), pp. 88-99. (in Russian)
6. Rybalova T. Dairy desserts: delicious and useful. Molochnaya reka [Milk river], 2019, no. 3(75), pp. 12-15. (in Russian)
7. Traksova N., Grin'kina T. P. The use of lemon juice in the production of jelly from whey. Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya [Progress of modern natural science], 2011, no. 7, pp. 219-220. (in Russian)
8. Zobkova Z. S. Substances that change the structure and physical and chemical properties of dairy products. Moloko. Pererabotka i khraneniye: kollektivnaya monografiya [Milk. Processing and storage: a collective monograph], Moscow: publishing house "Tipografiya" RAS, 2015, pp. 144-147
9. Chugunova O. V., Zavorokhina N. V. Ispol'zovaniye metodov degustatsionnogo analiza pri modelirovanii retseptur pishchevykh produktov s zadannymi potrebitel'skimi svoystvami [Use of methods of tasting analysis in modeling recipes of food products with specified consumer properties], Yekaterinburg, 2010. 148 p.
10. Lisin P. A., Moliboga E. A., Kanushina Yu. A., Smirnova N. A. Evaluation of the amino acid composition of the prescription mixture of food products. Agrarnyy vestnik Urala [Agrarian Bulletin of the Urals], 2012, no. 3 (95), pp. 26-28. (in Russian)
11. Useful properties of cranberries for the human body. Available at: https:// vsepolezno.com/kljukva/chem-polezna/ (accessed 09.03.2020).
12. Yogurt with cranberries. Available at: http://milk-ferma.ru/katalog/products/ molochnaja-produkcija/jogurt-s-kljukvoj (accessed 09.03.2020).
13. Grunskaya V. A., Gabrielyan D. S., Gabrielyan S. S. The use of cheese whey in the recipes of fermented beverages. Molochnokhozyaystvennyy vestnik [Dairy Bulletin]. 2018, no. 1 (29), pp. 107-116. (in Russian)
Gelled dessert products with using fractional components
of curd whey
Gabriyelyan Dina Sergeyevna, Candidate of Science (Technics), Associate Professor, the chair of milk and dairy products technology
e-mail: dg050272@yandex.ru
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "The Vereshchagin Vologda State Dairy Farming Academy"
Grunskaya Vera Anatol'yevna, Candidate of Science (Technics), Associate Professor, the chair of milk and dairy products technology
e-mail: grunskaya.vera@yandex.ru
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "The Vereshchagin Vologda State Dairy Farming Academy"
Keywords: curd whey; nanofiltration concentrate of curd whey; dessert product; fruit and berry filler; biological value.
Abstract. The possibility of using nanofiltration concentrate of curd whey in the technology of gelled dessert products has been studied. The expediency of using nanofiltration concentrate and vegetable fillers to increase the nutritional and biological value of the gelated product has been shown. Rational proportions of gelatin and vegetable fillers have been established, and their influence on the quality indicators of the finished product have been studied. The technological scheme has been developed and technological modes of production have been established. The biological value of the products has been determined.
