Формирование улучшенных потребительских свойств йогуртов на основе ультразвукового воздействия и использования полисахарида фукоидана

В России йогурт в массовом масштабе начал выпускаться в начале 1990-х годов и с тех пор прочно вошел в рационы питания как полезный для здоровья продукт [4]. На сегодняшний день внимание потребителей привлекается не только с помощью внешнего вида упаковки, но и путем выделения ее практических качеств. По мнению аналитиков, основным фактором, влияющим на производство йогурта, является состояние сырьевой базы (молочного животноводства). Возможности роста производства йогурта ограничены отсутствием необходимой динамики развития молочного животноводства. Объема производства на уровне 424,77 тысячи тонн достаточно для удовлетворения спроса при потреблении более 1,5 килограмма йогурта на человека в год (минимум 2,9 килограмма) [8].

Рынок молочных продуктов на сегодняшний день демонстрирует положительную ди- намику роста. В молочной отрасли все чаще внедряются инновационные технологии, которые позволят создать новые поколения молочных продуктов. Наиболее перспективным, по мнению производителей и ученых, являются функциональные и обогащенные молочные продукты. Все чаще стали использовать инновационные подходы для интенсификации технологических процессов, а также гидробионты для повышения функциональных свойств молочной продукции [3, 5].

Повышение функциональных свойств йогуртов возможно за счет применения различных растительных добавок. Известно, что бурые водоросли обладают огромной питательной ценностью. Морская вода содержит около 80 минералов, которые находятся и в самих водорослях. В 1913 году в составе бурых водорослей был выявлен сульфатный полисахарид сложной структуры – фукоидан, (от японского слова «フコイダン»). Фукоидан бурых водорослей сложный сульфатированный гетерополисахарид, основным звеном которого является L-фукоза [6, 7, 16].

Сегодня уже есть проверенная и подтвержденная информация о том, что фукоидан обладает иммуномодулирующими, антивирусными, противовоспалительными, антибактериальными и противоопухолевыми свойствами. Фукоидан – поливалентный (многофункциональный) биомодулятор. Химическая структура фукоидана представлена на рис. 1.

Фукоидан обладает большим спектром лечебных свойств: содержит антиоксиданты, которые обеспечивают защиту клеток, убивают вирусы и инфекции; поддерживает иммунную систему; уничтожает раковые клетки и выводит из организма токсины; мобилизует стволовые клетки, обеспечивая регенерацию тканей и органов; замедляет процессы старения; поддерживает работу желудочно-кишечного тракта и мочеполовой системы; увеличивает приток крови к почкам; повышает активность печени; нормализует уровень сахара в крови; снижает уровень холестерина; снижает высокое кровяное давление; предотвращает излишнее сгущение крови; подавляет раздражительность; оздоравливает кожу; совместим с любыми другими способами лечения [13].

Основная цель исследования – обоснование возможности применения БАВ фукоидана в технологии йогуртов для усиления их функциональных свойств, в сочетании с ультразвуковыми методами восстановления сухих молочных продуктов при производстве молока-сырья.

Материалы и методы. Для изучения влияния фукоидана и ультразвукового воздействия (УЗВ) на потребительские свойства кисломолочной продукции, объектами иссле-

Рис. 1. Химическое строение молекулы фукоидана

Таблица 1

Химический состав бурых водорослей Laminariales и Fucales, % на сухую массу

Водоросли Липиды Белок Минеральные вещества Йод Маннит Альгиновая кислота Фукоидан Fucales –фукусовые Fucus evanescens 1,12 10,0 18,6 0,007 5,5 36,4 6,04 Cystoseira crassipes 0,6 10,9 12,9 0,002 5,6 34,6 5,4 Fucus vesiculosis 1,15 9,4 17,9 0,006 5,4 34,9 7,2 Sargassum pallidum 0,82 5,6 10,7 0,011 10,3 26,7 4,0 Laminariales – ламинариевые Laminaria japonica 2,10 9,7 20,7 0,22 12,8 26,3 2,54 L. bongardiana 0,88 8,3 10,5 0,12 15,3 34,1 3,6 L. cichorioides 0,64 3,6 19,4 0,21 9,4 15,7 2,88 L. gurjanovae 1,29 2,9 14,4 0,25 9,7 21,3 3,8 Kjellmanella crassifolia 0,98 10,4 26,6 0,11 12,3 27,7 3,32 Agarum cribrosum 0,56 16,8 23,1 0,04 4,3 23,5 2,1 Alaria fistulosa 1,40 10,4 24,9 0,07 8,5 24,4 0,70 A. angustata 1,40 11,7 25,4 0,14 6,4 30,5 2,10 дования была выбрана йогуртовая продукция, полученная на основе восстановленного при помощи ультразвукового воздействия молочного сырья с внесением перед этапом созревания порошка фукоидана.

В качестве акустического источника упругих колебаний применялся аппарат ультразвуковой технологический «Волна» модель УЗТА-0,4/22-ОМ.

Молоко-сырье получали на основе сухого цельного молока, используемого в производстве на ООО « Молоко Зауралья», обработанное в разных режимах УЗВ, с добавлением полисахарида на разных стадиях технологии до процесса созревания.

Объекты исследования

Образец 1 (контроль) – восстановленное молоко-сырье, полученное по традиционной технологии (сухое молоко вносится в воду температурой 38–45 °С, активно перемешивается и выдерживается в течение 3 часов).

Образец 2 (контроль) – восстановленное молоко-сырье, полученное по традиционной технологии (сухое молоко вносится в воду температурой 38–45 °С, активно перемешивается и выдерживается в течение 3 часов), затем вносится фукоидан (20 г на 100 кг продукта).

Образец 3 – восстановленное молоко-сырье, полученное посредством восстановления сухого молока на воде, предварительно обработанной ультразвуковым воздействием мощностью 240 Вт в течение 3 минут [3].

Образец 4 – восстановленное молоко-сырье, полученное посредством восстановления сухого молока на воде с добавлением фукоидана (20 г на 100 кг продукта), обработанной ультразвуком мощностью 240 Вт в течение 3 минут.

Образец 5 – восстановленное молоко-сырье, полученное посредством восстановления сухого молока на воде, обработанной ультразвуковым воздействием мощностью

240 Вт в течение 3 минут, после чего добавляется фукоидан (20 г на 100 кг продукта).

После ультразвуковой обработки и добавлении фукоидана, в зависимости от выбранных режимов, вносится заквасочная культура прямого внесения LYOBAC YOYO 28 компании «MOFIN ALCE GROUP», Италия. В состав используемой закваски LYOBAC YOYO входят: Streptoсoссus-salivariusssp. thеrmophilus, Laсtobaсillusdel-brueсkiissp. bulgariсus. Далее идет сквашивание при температуре 40 оС в течение 6 часов.

После сквашивания были определены следующие показатели: титруемая кислотность, вязкость, микроскопические исследования состава микрофлоры, органолептическая оценка сгустков, микроскопическое исследование состава микрофлоры, определение массовой доли кефирана (экзополисахарид) в полученном продукте.

Результаты исследования и их обсуждение. Визуальная оценка сгустков опытных образцов йогуртового продукта (табл. 2) показала, что при добавлении БАВ фукоидан и применении ультразвуковой обработки на этапе подготовки молочного сырья улучшаются структура и органолептические показатели качества продукта.

Так, в образцах йогуртов полученных при внесении БАВ фукоидан заметно улучшается плотность сгустка и наблюдается незначительное отслоение сыворотки. БАВ фукоидан благоприятно влияет на структурно-механические свойства сгустков, так как является экзополисахаридом (ЭПС), выполняющим функции загустителя. По внешним признакам образец 4 (йогурт на основе восстановленного молока, полученного с добавлением фукоидана (20 г на 100 кг продукта) и последующей обработкой ультразвуком мощностью 240 Вт в течение 3 минут) имел наилучшие характеристики качества. Для установления факторов, определяющих разнородность полученных характеристик, было проведено комплексное исследование.

Результаты оценки состава и распространенности молочнокислых бактерий, представленные в табл. 2 в виде микрофотографий, указывают на то, что применение БАВ фукоидан позволяет сформировать характерную для йогурта микрофлору включающую Streptoсoссus salivarius ssp. thеrmophilus,и Laсtobaсillus delbrueсkii ssp. Bulgariсus. В микрофлоре образцов йогуртов присуствует палочковидные молочнокислые микроорганизмы, которые являются активными кисло-тообразователями.

Ферментация образцов йогуртов в присутствии БАВ фукоидана характеризуется наименьшей активностью, по истечении времени сквашивания показатели титруемой кислотности на 5…7 оТ ниже по сравнению с контролем (рис. 2).

Молочная кислота влияет на скорость преобразования белкового сгустка, а следовательно на консистенцию, которая выражается в визуальном восприятии и через физические параметры, в том числе вязкость. Этот показатель связан с потребительской характеристикой, такой как консистенция. По данным исследования видно (рис. 3), что вязкость сгустков, образующихся при ферментации с применением УЗВ и БАВ фукоидана, несколько выше по сравнению с контрольными образцами, что коррелирует с данными предыдущих исследований.

Одним из важных потребительских свойств йогуртового продукта является их полезность за счет накопления БАВ, к числу которых относят ЭПС кефиран. Это водорастворимый экзополисахарид, продуцируемый Lactobacillus kefiranofaciens, L. kefirgranum, L. parakefir, L. kefir and L. delbrueckii subsp. bulgaricus. Кефиран состоит примерно в равных пропорциях из D-глюкозы и D-галактозы. Он обладает иммуномодулирующим, противоопухолевым, противовоспалительным, про-тивоастматическим ранозаживляющим действием [12, 14, 15]. Данные массовой доли ЭПС кефирана в образцах йогурта представлены на рис. 4.

При использовании в технологии йогуртов комбинированных подходов, основанных на сочетании ультразвукового воздействия и обогащения молочного сырья ЭПС фукоида-ноама, наблюдается увеличение массовой доли кефирана. Причем в образце 4, сквашенном на восстановленном молоке с добавлением фукоидана (20 г на 100 кг продукта), обработанном ультразвуком мощностью 240 Вт в течение 3 минут, массовая доля кефирана увеличивается на 113,25 мкг/г (на 46 %) по сравнению с контролем. Данная модификация технологии восстановления молочного сырья на основе УЗВ и обогащения фукоиданом является весьма перспективной для формирования нового йогуртового продукта для обеспечения здоровья населения.

Таблица 2

Характеристика ферментированных сгустков йогуртов

Сгусток разрушенный, заметно значительное расслоение, на поверхности большой объем отделившейся сыворотки

1

Рис. 2. Изменение титруемой кислотности в зависимости от условий и времени ферментации йогуртов, оТ

Наименование образцов с учетом условий подготовки

Образец 1 Образец 2 Образец 3 Образец 4 Образец 5 (контроль)

Рис. 3. Вязкость сгустков йогуртового продукт, мПа/с

(контроль)

Рис. 4. Содержание ЭПС кефирана в образцах йогурта, мкг/г