Сельское хозяйство/ 4. Технологии хранения и переработки сельскохозяйственной продукции

К.т.н. Гордиенко Л.А, к.т.н. Куликова И.К., д.т.н. Евдокимов И.А., аспирант Скороходова М.В.,

Северо-Кавказский федеральный университет, Россия

Теоретическое обоснование проектирования кисломолочных напитков с использованием функциональных ингредиентов

Современный рынок пищевых продуктов сегодня в основном расширяется за счет появления продуктов функциональной направленности. Под функциональными пищевыми продуктами, согласно [1], подразумеваются продукты, предназначенные для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами здорового населения, снижающие риск развития заболеваний, связанных с питанием, сохраняющие и улучшающие здоровье за счет наличия в их составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов.

В качестве функциональных ингредиентов, на основании априорной информации, в производстве комбинированных продуктов используют: подсластители для диабетического питания, сывороточные белки, соевые белки, флавоноиды, минеральные вещества (йод, кальций), пищевые волокна, поливитаминные премиксы, пребиотики, пробиотики и другие.

Функциональные ингредиенты, в зависимости от назначения, применяют для повышения питательной ценности продукта, оказания оздоровительного эффекта на организм, улучшения консистенции, вкуса и внешнего вида готового продукта. Что касается России, то для обеспечения населения страны полноценным питанием, сохранением здоровья нации и продлением продолжительности жизни необходимо обогащать молочные продукты физиологически функциональными ингредиентами.

Среди всего многообразия пищевых добавок в последнее время особое внимание уделяется белковым препаратам. Это связано с тем, что в мире существует нехватка пищевого белка, приводящая к возникновению дистрофии, нарушению функций кишечника, распаду белковых тканей и др. И эта тенденция по прогнозам института питания Российской академии медицинских наук (РАМН), вероятно сохранится. Одним из способов устранения дефицита белка в питании населения является использование сывороточных белков в часто потребляемых продуктах, например кисломолочных напитках.

В настоящее время для выделения сывороточных белков применяют мембранные методы обработки. Так применение ультрафильтрации позволяет получить из молочной сыворотки уникальные концентраты сывороточных белков в нативной форме с различным содержанием белка от 35 до 80 % [2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 12, 13, 14].

Выделенные концентраты сывороточных белков хорошо растворяются в воде в широком диапазоне рН, что позволяет использовать их в производстве кисломолочных напитков с различной кислотностью.

Сывороточные белки стимулируют иммунную систему, повышают уровень инсулиноподобного фактора роста, понижают содержание холестерина в крови сильнее, чем казеин и соевый белок. Кроме того, сывороточные белки (и протеины на его основе) имеют низкий гликемический показатель, что позволяет оптимизировать выделение инсулина, регулируя уровень глюкозы в крови и тем самым, предотвращая возникновения диабета второго типа.

Следовательно, применение сывороточных белков в производстве кисломолочных напитков способствует дополнительному обогащению организма биологически активными веществами, увеличению биологической ценности готового продукта и приданию ему функциональных свойств.

При проектировании кисломолочных напитков с концентратом сывороточных белков, полученного методом ультрафильтрации (КСБ-УФ), предполагается два пути внесения концентрата в молочную основу. На рисунке 1 представлена схема внесения КСБ-УФ в молочную основу.

Рисунок 1 – Принципиальная схема внесения КСБ-УФ в молочную основу

Первый путь предполагает внесение нативного КСБ-УФ из подсырной или творожной сыворотки. Такой путь предпочтителен молокоперерабатывающим заводам, укомплектованным соответствующим оборудованием. Молочная сыворотка, полученная в процессе производства сыра и творога, может быть подвергнута ультрафильтрационной обработке с целью получения КСБ-УФ. В вою очередь КСБ-УФ используется в качестве дополнительного сырья, обогатителя и стабилизатора консистенции.

Основной проблемой такого способа может явиться переменчивость состава нативного концентрата, что отразится на этапах технологического процесса.

Второй путь включат внесение в молочную основу сухого КСБ-УФ. Такой путь предпочтителен молокоперерабатывающим заводам, работающим с сухими молочными ингредиентами. Использование сухого КСБ-УФ позволяет получить продукт постоянного состава и качества. Введение сывороточных белков в молочную основу способствует сохранению естественного вкуса молочного продукта, сообщаемого ему закваской, и при этом стабилизирует консистенцию готового продукта. Таким образом, сухой КСБ-УФ будет выступать в качестве обогатителя и структурообразователя в производстве кисломолочных напитков.

Оба пути использования КСБ-УФ, безусловно, должны способствовать повышению качества продукта. Но любое изменение состава сырья может отразиться на условиях проведения технологических операций и качестве готового продукта.

Для обеспечения качества и безопасности готового продукта необходимо тщательно контролировать технологические этапы производства по физико-химическим, микробиологическим и органолептическим показателям.

При использовании сывороточных белков в производстве кисломолочных напитков необходимо обратить особое внимание на два наиболее важных технологических процесса: тепловую обработку и сквашивание.

Тепловая обработка является одним из основных и необходимых технологических операций переработки молока. Эффективность тепловой обработки связана с термоустойчивостью молока, обуславливаемой его белковым, солевым составом и кислотностью [9, 15, 16]. Тепловая обработка молока при производстве кисломолочных напитков обеспечивает:

· снижение общего количества микроорганизмов и уничтожение всех вегетативных клеток, кроме спор;

· инактивация ферментов молока для повышения стойкости при длительном хранении;

· взаимодействие α- и β-глобулинов, β-глобулина и χ-казеина на поверхности казеиновых мицелл и в мембранах жировых шариков и вследствие этого увеличение гидрофильности мицелл казеина и их размера, а также количества белка связанного с жиром. Это способствует уменьшению отстоя жира, увеличению прочности и стабильности геля, снижению синерезиса;

· улучшение консистенции готового продукта;

· создание благоприятных условий для развития бактериальной культуры.

Тепловая обработка молока влияет на скорость образования сгустка, его синергетические и структурно-механические свойства. С повышением температуры пастеризации увеличивается прочность сгустков и снижается интенсивность отделения сыворотки (синерезис) [6, 7, 11, 16, 17]. Интенсивный нагрев в ходе технологического процесса существенно повлияет на денатурацию сывороточных белков, которая может достигать (70 – 85) %. В результате денатурации сывороточных белков происходит повышение связывания воды, позволяющее избежать расслоения, и обеспечивается высокая вязкость и однородность продукта. Увеличение вязкости является непосредственным результатом желирования сывороточных белков под воздействием высокой температуры. Денатурированные сывороточные белки образуют с казеином комплексы и участвуют в образовании структуры белковых сгустков при коагуляции казеина. Для увеличения прочности белковых сгустков и предотвращения выделения сыворотки во время хранения при производстве кисломолочных напитков применяют более жесткие режимы пастеризации, чем в технологии питьевого молока, поэтому нормализованная смесь, содержащая КСБ-УФ должна выдерживать следующие режимы обработки:

· (85 – 87) °С с выдержкой (10 – 15) минут;

· (90 – 95) °С с выдержкой (2 – 8) минут.

Такие режимы обеспечивают безопасность продукта с точки зрения санитарно-гигиенических требований и придают ему направленные технологические и органолептические свойства.

Работа выполнена в рамках реализации гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых по теме: «Разработка инновационных технологий кисломолочных продуктов с использованием пищевых функциональных ингредиентов» при финансовой поддержке Минобрнауки России (договор № 14.125.13.4342 – МК от 04.02.2013 г.) на базе Северо-Кавказского федерального университета.

Литература:

1. ГОСТ Р 52349-2005. Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения [Электронный документ]. – (http://libgost.ru/gost/27888-GOST_R_52349_2005.html). Проверено 10.11.2010.

2. Бабенышев, С.П. Особенности применения мембранной технологи при выработке сывороточных белковых концентратов [Текст] / С.П. Бабенышев, И.А. Евдокимов, Е.Р. Айриян // Международный семинар «Пищевая индустрия: интеграция науки и образования». – Ставрополь : Сев-КавГТУ, 2004. – С. 89-90.

3. Гаврилов, Г.Б. Технологии мембранных процессов переработки молочной сыворотки и создание продуктов с функциональными свойствами [Текст]. – М: Издательство Россельхозакадемии, 2006. – 134 с.

4. Дыкало, Н.Я. Переработка молочной сыворотки с применением мембранных методов разделения [Текст] / Н.Я. Дыкало, Э.Ф. Кравченко, А.В. Конаныхин и др. – М. : ЦНИИТЭИмясомолпром, 1984. – 41 с.

5. Евдокимов, И.А. Фракционирование молочного сырья баромембранными методами [Текст] / И.А. Евдокимов, И.К. Куликова, Р.А. Кудинов, А.С. Загреба, Е.Р. Айриян. – Тамбов : Материалы II-ой Международной научно-практической конференции (заочной), часть 1. – 2004 г.

6. Зобкова, З.С. О консистенции кисломолочных продуктов [Текст] / З.С. Зобкова, Т.П. Фурсова // Молочная промышленность. – 2002. – №9. – С. 31-32; №10. – С. 23-24; №11. – С. 27-30.

7. Зобкова, З.С. Особенности технологии и пути улучшения качества кисломолочных напитков, вырабатываемых резервуарным способом [Текст] / З.С. Зобкова, Т.П. Фурсова // Молочная промышленность. – 2006. – №5. – С. 54-59.

8. Конаныхин, А.В. Мембранная технология производства белково-углеводных концентратов [Текст] / А.В. Конаныхин, В.В. Мурашов // Молочная промышленность. – 1993. – №2. – С. 32.

9. Крусь, Г.Н. Технология молока и молочных продуктов [Текст] / Г.Н. Крусь, А.Г. Храмцов, З.В. Волокитина, С.В. Карпычев // под ред. А.М. Шалыгиной. – М. : КолосС, 2004. – 455 с.

10. Павлов, В.А. Применение методов ультрафильтрации для обработки творожной сыворотки [Текст] / В.А. Павлов и др. – М. : АгроНИИТЭИММП, 1986. – 28 с.

11. Смыков, И.Т. Структурирование в молочном сгустке [Текст] / И.Т. Смыков // Молочная промышленность. – 2002. – №11. – С. 59-63.

12. Фетисов, Е.А. Мембранные и молекулярно-ситовые методы переработки молока [Текст] / Е.А. Фетисов, А.П. Чагоровский. – М. : Агропромиздат, 1991. – 272 с.

13. Храмцов, А.Г. Полное и рациональное использование молочной сыворотки на принципах безотходной технологии [Текст] / А.Г. Храмцов, С.В. Василисин, А.И. Жаринов и др. – Ставрополь : ИРО, 1997. – 120 с.

14. Храмцов, А.Г. Производство и использование концентратов молочной сыворотки [Текст] / А.Г. Храмцов, Д.Н. Лодыгин, И.А. Евдокимов и др. // Обзорная информация. Сер. Молочная промышленность. – М. : АгроНИТЭИММП, 1990. – 32 с.

15. Шалапугина Э.П. Технология молока и молочных продуктов : учебное пособие [Текст] / Э. П. Шалапугина, Н. В. Шалапугина. – М.: Дашков и К, 2013. – 303 с.

16. Darling, R.A. Heat stability of milk [Text] / R.A. Darling // J. Dairy Res. – 1980. – V. 47. – №2. – P. 199-210.

17. Wit, J.N. de. Effects of various heat trentments on structure and solubility of whey proteins [Text] / J.N. de Wit, G. Klarenbeek // J. Dairy Sci. – 1984. – V. 67. – №11. – P. 2701-2710.