Частично гидролизованный бактериальной амилазой кукурузный крахмал как эффективный корректор товарных качеств обезжиренного йогурта

В последние годы в связи с нарастанием проблем со здоровьем, особенно имеющих метаболические причины, привело к повышению интереса потребителей к более здоровым продуктам питания с низким содержанием жира, натуральными компонентами, но сохраняющим хорошие вкусовые качества [1]. К разряду таких продуктов, в том числе обладающих лечебными свойствами, а также низкокалорийными характеристиками, относят обезжиренные и маложирные йогурты, потребление которых в последние годы сильно увеличилось. Кисломолочный продукт, в том числе йогурт, это сложносоставной гель, который представляет собой трехмерную сеть казеина, агрегированную в результате изоэлектрического осаждения, которое вызыва- ется действием молочнокислых бактерий. Такая желеобразная система действует как основная структура йогурта, промежутки в которой заполнены денатурированными белками сыворотки и жировыми шариками. Можно сказать, что жировые шарики выступают в качестве структурных промоторов белковой сети в йогурте. Образование эластичного геля, вызывающего изменения в структуре мицелл, обусловлено солюбилизацей фосфата кальция во время ферментации молока [2]. Текстура является одним из наиболее важных свойств, определяющих качество йогурта и удовлетворенность потребителя [3]. Уменьшение или устранение жира из сырого молока сильно влияет на физические и текстурные свойства. Снижение содержания жира в йогурте значи- тельно снижает вязкость и плотность продукта [4]. Йогурта с желаемой текстурой и с низким содержанием жира можно достичь путем изменения состава, например, путем использования заменителей жира, дополнительных молочных ингредиентов или углеводов, а также путем контроля условий производства, таких как температура нагревания [5].

Различные загустители добавляют для улучшения текстурных свойств йогурта, таких как внешний вид, ощущение во рту, вязкость и консистенция. Крахмал является экономичным загустителем; он широко используется в производстве йогуртов для повышения вязкости и твердости, улучшения вкусовых ощущений, уменьшения синерезиса, а также для того, чтобы сделать тело и текстуру йогурта более привлекательными [6, 7]. В пищевой промышленности кукурузные крахмалы использовались в качестве загустителей и заменителей жира в йогурте в течение многих лет [6, 8–11]. В последнее время крахмалы из других ботанических источников также использовались в качестве загустителей при производстве йогурта; например, крахмал кудзу [12], крахмал тапиоки [13], картофельный крахмал [14, 15]. Они имеют свои преимущества благодаря простоте применения при обработке йогурта, кроме того, он более рентабелен, чем другие гидроколлоиды, такие как желатин, в связи с чем крахмал стал одним из наиболее часто используемых загустителей для производства йогурта [6, 16]. Целью работы было оценить влияние на обезжиренный йогурт кукурузных крахмалов, модифицированных разными концентрациями бактериального препарата Bacillus licheniformis с амилолитической активностью . По показателям качества обезжиренных кисломолочных продуктов выявить модифицированный крахмал, наиболее перспективный с точки зрения корректора текстурных и органолептических показателей.

Материалы и методы

Используемые материалы

В работе использовали кукурузные крахмалы: нативный ГОСТ P52791-2007 и фер-ментно модифицированные крахмалы BLK-0.05, BLK-0.1, BLK-0.5, BLK-1, полученные под действием разной концентрации бактериальной амилазы Bacillus licheniformis . Основные характеристики используемых крахмалов описаны ранее [17], и представлены в табл. 1.

Для изготовления обезжиренного йогурта использовали молоко ультравысокотемпера-турной обработки (м.д.ж. 0.05 %, Valio, Россия).

Получение термостатного йогурта

Крахмалы (нативный, BLK-0.05, BLK-0.1, BLK-0.5, BLK-1) добавляли в молоко в концентрации 1 % и подвергали термообработке на кипящей водяной бане в течение 30 мин, смеси помешивали для равномерного распределения крахмала. Коммерческие бактериальные штаммы Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus и Streptococcus thermophilus (ООО «Лактосинтез», Москва Россия) использовали для изготовления йогуртов в соотношении 1:1. Закваску для йогурта ферментировали при 37 °C в течение 16 ч. После чего добавляли стартовую культуру в молочные смеси из расчета 5 % к массе сырья. Для получения кисломолочного продукта молоко сквашивали при 40 °C в течение 6–7 часов, потом охлаждали готовый продукт при 4–5 °C в течение 16 ч для стабилизации. Затем образцы подвергали анализу (1 сут), оставляли партию йогурта на хранение при 4 °C в течение 28 суток, после хранения также проводили измерения.

Химические, физические, текстурные методы исследований

Анализ белка, лактозы (углеводов), содержания и плотности твердых веществ выполняли на приборе InfraLUM® FT-12 (Российская Федерация) с соответствующим программным обеспечением и данными калибровки для продукта «йогурт». Сывороточный белок, соль испытывали в сыворотке из кисломолочного продукта после центрифугирования при 3000 g в течение 15 мин с помощью анализатора молока «Клевер-2М». Измерения рН проводили с использованием цифрового рН-метра (HI 2216, Hanna Instruments, Германия). Титруемую кислотность, ВУС, синерезис измеряли с помощью центрифугирования, как описано ранее [15]. Все образцы были измерены в трех повторностях.

Вязкость образцов (100 мл) измеряли при 8 °С с использованием вискозиметра с концентрическим цилиндром Брукфилда (Китай), оснащенного ротором № 3, перемешивание при 60 об./мин, измерение проводили в течение 180 с.

Определение количества суммы полисахаридов (СПС) (крахмал с экзополисахарида-ми) проводили по методике Feldmanel et al.

Таблица 1

Физико-химические свойства используемых крахмалов

Образец	Содержание амилозы, %	Содержание амилопектина, %	Декстрозный эквивалент, г глюкозы/100 г крахмала	Количество белка, мг/г	Титруемая кислотность	Температура желатинизации, °С
Нативный	23,83	76,17	1,31	0,2	3	75
ВLK 0,05	29,83	70,17	3,46	0,28	7	77
ВLK 0,1	40,3	59,7	3,73	0,15	8,5	76
ВLK 0,5	45,63	54,37	4,42	0,25	8	76
ВLK 1	23,72	76,28	3,79	0,27	10,5	74

[18] с модификациями. 10–15 г образца помещали в лабораторную колбу и кипятили на водяной бане при 100 ° C в течение 30 минут. После охлаждения образцы центрифугировали при 4000 мин–1 в течение 30 минут и к 4 мл образца добавляли 0,7 мл 85% трихлоруксусной кислоты. Образцы охлаждали до 4 °С и снова центрифугировали при 8000 мин–1 в течение 10 минут. Осаждение ЭПС (1 мл) из образцов производили с использованием холодного этанола (–20 °C, 3 мл). Образцы выдерживали в холодильнике в течение 48 ч и после чего центрифугировали (4 °С, 8000 мин–1, в течение 10 мин), перерастворяли осадок в дистиллированной воде (объем равен объемы пробы) и определяли СПС.

Количественная оценка полисахаридов. К 400 мкл экстракта полисахаридов добавляли 400 мкл 5% раствор фенола в воде. После этого в раствор в пробирке резко добавляли 2 мл концентрированной серной кислоты. Образцы выдерживают в течение 10 минут, затем перемешивают и оставляют на 10 минут при 30 °C. Для получения калибровочной линии использовали растворы глюкозы, приготовленные в разных пропорциях в 6 пробирках. Для контроля использовали 400 мкл дистиллированной воды + 400 мкл 5%-ного раствора фенола в воде с добавлением 2 мл серной кислоты. Образцы измеряют при 490 нм в кварцевых кюветах и сравнивали с контрольным образцом. Количество СПС (мг глюкозы/г продукта) рассчитывали с использованием калибровочной кривой глюкозы.

Органолептическая оценка и колориметрия

Образцы оценивались не менее 10 участникам. Для оценка вкуса использовалась шкала от 1 (крайне плохо) до 5 (очень хорошо).

Дефекты также фиксировали, если были обнаружены. Каждый участник получил 30 мл йогурта (при 12 °C) в стеклянном флаконе по 100 мл с крышкой.

Параметры цвета (L*, a* и b*) образцов йогурта измеряли с помощью колориметра Chroma Meter (Китай). Разные значения представляют разные цвета: L*, яркость (черный-белый) (0–100); а*, зеленый-красный (–60…+60); b*, синий-желтый (-60…+60). Образцы (50 мл) перемешивали и помещали в алюминиевый цилиндр (наружный диаметр 55 мм) с оптически плоской поверхностью перед измерением, а датчик устанавливали непосредственно сверху цилиндра для предотвращения воздействия окружающего света.

Результаты исследований и обсуждение

Введение в обезжиренное молоко фер-ментно модифицированных крахмалов незначительно подавлял процесс активного сквашивания молока молочнокислыми бактериями. Об этом свидетельствуют меньшие объемы накопления молочной кислоты на 1 сутки, а также более высокий показатель рН (табл. 2). Однако в процессе хранения в образцах BLK более активно проходил процесс накопления молочной кислоты, чем в контрольном варианте. Подобная тенденция может косвенно свидетельствовать о стимулирующей и протекторной роли ферментно модифицированных крахмалов данного ряда на молочнокислых бактериях.

Обезжиренные йогурты отличаются повышенным процентом синерезиса, введение в йогурт крахмалов позволило снизить синерезис через 1 сут хранения на 3 % в случае крахмалов BLK, и на 4 % – в случае нативного кукурузного крахмала. Обращает на себя внимание, что после 28 сут хранения разница

Таблица 2

Технологические параметры обезжиренных йогуртов

Образец	Период хранения	рН	Молочная кислота, %	Синерезис, %	ВУС, %	Вязкость*, Pa/s
Контроль	1 сут	4,28 ± 0,31	0,864 ± 0,021	15,79 ± 1,22	27,89 ± 2,36	3960 ± 650
	28 сут	4,12 ± 0,24	0,900 ± 0,011	24,59 ± 2,35	32,89 ± 2,45	4380 ± 350
Нативный	1 сут	4,27 ± 0,22	0,882 ± 0,022	11,85 ± 0,98	45,91 ± 2,39	5700 ± 750
	28 сут	4,22 ± 0,14	0,882 ± 0,024	25,17 ± 2,58	33,64 ± 1,38	4980 ± 380
BLK-0.05	1 сут	4,32 ± 0,20	0,828 ± 0,023	12,41 ± 2,45	31,97 ± 3,02	3600 ± 240
	28 сут	4,15 ± 0,21	0,864 ± 0,022	20,21 ± 1,26	34,27 ± 2,45	4500 ± 400
BLK-0.1	1 сут	4,29 ± 0,35	0,855 ± 0,022	12,12 ± 0,89	34,02 ± 2,88	2940 ± 280
	28 сут	4,18 ± 0,16	0,882 ± 0,020	19,68 ± 2,36	35,35 ± 1,50	5100 ± 300
BLK-0.5	1 сут	4,44 ± 0,21	0,747 ± 0,027	13,15 ± 2,56	30,86 ± 2,36	2430 ± 280
	28 сут	4,21 ± 0,11	0,900 ± 0,022	19,88 ± 1,36	33,46 ± 2,33	4800 ± 400
BLK-1	1 сут	4,42 ± 0,35	0,801 ± 0,022	12,83 ± 1,98	31,80 ± 1,45	2010 ± 150
	28 сут	4,27 ± 0,13	0,855 ± 0,012	20,21 ± 1,25	35,81 ± 2,03	5280 ± 560

* Расчет вязкости проводили с учетом коэффициента пересчета, учитывающего скорость вращения и тип ротора.

между контрольным и нативным образцами почти исчезла, тогда как в йогуртах BLK синерезис был на 4–5 % меньше.

Самый высокий ВУС молочного сгустка после изготовления был у нативного образца, однако после хранения этот показатель снизился на 12%, тогда как в случае использования ферментно модифицированных крахмалов BLK этот показатель увеличился. Аналогичная тенденция была выявлена и в случае тестирования вязкости. Перед закладкой на хранение вязкость BLK-образцов была значительно меньше, чем у нативного и контрольного образцов, однако, после хранения вязкость увеличилась в 1,5–2 раза. Выявленные закономерности изменения технологических параметров указывают на способность фер-ментно модифицированных кукурузных крахмалов взаимодействовать с белковым молочным гелем с образованием вязкой, прочной и стабильной структуры.

Фактором, положительно сказывающимся на консистенции йогурта, является синтез эк-зополисахаридов молочнокислыми бактериями. Выявлено, что наличие в кисломолочном сгустке частично гидролизованных крахмалов BLK в концентрации 1 % позволило увеличить общее количество полисахаридов на 10– 15 мг/г (см. рисунок). Это свидетельствует о стимулирующей роли BLK крахмалов в отношении синтеза экзополисахаридов молочнокислыми бактериями.

Образец

Суммарное количество полисахаридов в обезжиренных йогуртах

При введении в состав йогурта немолочного компонента необходим контроль химического состава готового продукта. Использование ферментно модифицированных крахмалов в технологии термостатного йогурта не изменяет общего количества белка. Выявлено увеличение доли сывороточного белка (на 0,2 %) в экспериментальных образцах. Количество анализируемых углеводов закономерно увеличилось на 1 %, что соответствует количеству внесенного крахмала. Ожидаемо, что количество солей и сухого вещества тоже увеличилось в образцах с крахмалами вследствие введения углеводного загустителя (табл. 3). Увеличение сухих веществ привело к повышению плотности кисломолочного продукта, причем выявлена тенденция к повышению плотности продукта в процессе хранения.

Органолептическая оценка готовых продуктов является неотъемлемой частью анализа, дающая основание на перспективу использования исследуемого технологического приема в производстве кисломолочных напитков. Выявлено, что наилучшими органолептическими показателями обладали образцы BLK-0.5 и BLK-1, они отличались полным вкусом, густой консистенцией, однородностью (табл. 4).

Низкие баллы получил образец с нативным крахмалом, он имел твердую консистен-

Таблица 3

Химические показатели обезжиренных йогуртов (1 сут и 28 сут хранения), изготовленных с различными ферментно модифицированными кукурузными крахмалами

Образец	Период хранения	Белок, %	Сывороточный белок, %	Углеводы, %	Соли, %	Сухое вещество, %	Плотность
Конт-	1 сут	3,60 ± 0,4	2,71 ± 0,2	4,1 ± 0,08	0,63 ± 0,02	8,69 ± 0,50	1033 ± 1
роль	28 сут	3,61 ± 0,2	2,80 ± 0,2	4,14 ± 0,2	0,65 ± 0,03	8,90 ± 0,43	1033 ± 1
Натив-	1 сут	3,79 ± 0,2	2,96 ± 0,1	5,37 ± 0,1	0,69 ± 0,02	10,24 ± 0,32	1038 ± 0
ный	28 сут	3,76 ± 0,3	2,93 ± ,1	5,33 ± 0,11	0,68 ± 0,02	10,19 ± 0,33	1037 ± 0
BLК-0.05	1 сут	3,76 ± 0,3	2,93 ± 0,2	5,32 ± 0,2	0,68 ± 0,04	10,09 ± 0,34	1035 ± 1
	28 сут	3,71 ± 0,2	2,99 ± 0,1	5,42 ± 0,3	0,70 ± 0,04	10,22 ± 0,54	1037 ± 0
BLК-0.1	1 сут	3,84 ± 0,1	2,98 ± 0,2	5,40 ± 0,4	0,69 ± 0,03	10,31 ± 0,53	1036 ± 0
	28 сут	3,75 ± 0,3	3,08 ± 0,1	5,54 ± 0,3	0,72 ± 0,04	10,41 ± 0,64	1038 ± 1
BLК-0.5	1 сут	3,78 ± 0,2	2,96 ± 0,1	5,37 ± 0,2	0,69 ± 0,02	10,24 ± 0,42	1035 ± 1
	28 сут	3,82 ± 0,2	3,06 ± 0,3	5,53 ± 0,4	0,71 ± 0,03	10,42 ± 0,63	1038 ± 0
BLК-1	1 сут	3,87 ± 0,3	2,98 ± 0,2	5,41 ± 0,3	0,70 ± 0,02	10,41 ± 0,62	1036 ± 0
	28 сут	3,74 ± 0,1	3,04 ± 0,4	5,50 ± 0,1	0,71 ± 0,03	10,37 ± 0,23	1037 ± 1

Таблица 4

Органолептическая и цветовая характеристика нежирных йогуртов, изготовленных с ферментированными крахмалами

Образец Период хранения Цветность Органолептическая оценка L a b Внешний вид Вкус Запах Консистенция Среднее Контроль 1 сут 100 –7,96 17,24 4,8 4,2 4,5 4,2 4,425 28 сут 100 –9,32 30,77 Нативный 1 сут 100 –4,38 19,96 3,4 3,6 4,3 3,6 3,725 28 сут 100 –4,76 11,12 BLК-0.05 1 сут 100 –5,77 12,77 4,8 4,8 4,2 4,5 4,575 28 сут 100 –11,12 26,68 BLК-0.1 1 сут 100 –5,9 18,34 4,7 4,2 4,5 4,8 4,55 28 сут 100 –8,33 31,06 BLК-0.5 1 сут 100 –6,26 16,00 4,9 4,9 4,6 5 4,85 28 сут 100 –5,76 12,66 BLК-1 1 сут 100 –6,82 17,00 5 4,8 4,8 4,7 4,825 28 сут 100 –4,6 11,17 цию, неоднородную структуру, отсутствовала характерная вязкость, также чувствовался незначительный привкус крахмала. В случае образцов BLK-0.5, BLK-1 выявлено снижение интенсивности окраски в желтой области (показатель b) по сравнению с контролем, что свидетельствует о более чистом белом цвете продуктов.

Результаты товароведной оценки йогуртов, выработанных с применением ферментно модифицированных стабилизаторов, представлены в табл. 5. Выявлено, что применение кукурузных крахмалов, частично гидролизо- ванных амилазой B. licheniformis, эффективно для получения полноценного продукта. Наивысшее значение комплексного показателя было у образца BLK-0.5 (1,044), что на 25 % больше, чем у контрольного образца (0,85).

Суммируя полученные результаты, можно говорить о перспективности применения кукурузного крахмала, частично гидролизованного малыми дозами бактериальной амилазы B. licheniformis. Введение такого стабилизатора положительно влияет на вкусовые характеристики, значительно улучшает текстуру и консистенцию обезжиренных йогур-

Таблица 5

Комплексная товароведная оценка качества обезжиренных йогуртов, изготовленных с ферментно модифицированными крахмалами

Наименование показателя Квесомости Эталон Характеристика продукта Контроль Нативный BLK-0,05 BLK-0,1 BLK-0,5 BLK-1 Органолептическая оценка 0,5 Вкус 0,4 5 4,2 3,6 4,8 4,2 4,9 4,8 Pn/Pэт 0,84 0,72 0,96 0,84 0,98 0,96 Запах 0,15 5 4,5 4,3 4,2 4,5 4,6 4,8 Pn/Pэт 0,9 0,86 0,84 0,9 0,92 0,96 Консистенция 0,25 5 4,2 3,6 4,5 4,8 5 4,7 Pn/Pэт 0,84 0,72 0,9 0,96 1 0,94 Цвет, внешний вид 0,2 5 4,8 3,4 4,8 4,7 4,9 5 Pn/Pэт 0,96 0,68 0,96 0,94 0,98 1 Итого по группе 0,4365 0,3665 0,4635 0,4495 0,488 0,4815 Физико-химические показатели 0,3 Массовая доля белка, % 0,5 3,2 3,606 3,792 3,763 3,842 3,783 3,873 Pn/Pэт 1,1269 1,1850 1,1759 1,2006 1,1822 1,2103 Массовая доля жира, % 0,2 0,5 0,35 0,39 0,33 0,38 0,4 0,43 Pn/Pэт 0,7 0,78 0,66 0,76 0,8 0,86 Количество полисахаридов, (мк/г) 0,3 14 5 8,9528 15,856 22,112 22,316 19,72 Pn/Pэт 0,3571 0,6395 1,1326 1,5794 1,5940 1,4086 Итого по группе 0,2432 0,2821 0,3179 0,3678 0,3688 0,3599 Оценка стабильности свойств 0,2 Кислотность, Tº 0,5 140 100 98 96 98 100 95 Pn/Pэт 0,7143 0,7000 0,6857 0,7000 0,7143 0,6786 Вязкость, Pa/s 0,3 4000 4380 4980 4500 5100 4800 5280 Pn/Pэт 1,095 1,245 1,125 1,275 1,2 1,32 СОМО, % 0,2 9,5 8,902 10,186 10,22 10,414 10,428 10,369 Pn/Pэт 0,9371 1,0722 1,0758 1,0962 1,0977 1,0915 Итого по группе 0,1746 0,1876 0,1791 0,1903 0,1873 0,1907 Комплексный показатель 0,8543 0,8362 0,9605 1,0077 1,0441 1,0321 тов в процессе хранения. Кроме того, выявленное нарастание количества экзополисаха-ридов в процессе четырехнедельного хранения гарантирует повышение функциональности продукта. Обезжиренные йогурты с при менением ферментно модифицированных кукурузных крахмалов имеют показатели качества (физико-химические и органолептические), соответствующие нормативной документации.