Характеристика ферментированных напитков на основе молочной сыворотки и фруктового сока

Введение. В последнее десятилетие мировое научное сообщество говорит о необходимости корректировки пищевого рациона современного человека в сторону снижения калорийности, обогащения витаминами, микроэлементами, пищевыми волокнами, пробиотиками [1-6]. Достичь этого можно употреблением функциональных продуктов питания, производство которых имеет тенденцию к росту объема и расширению ассортимента. Причем предпочтение отдается технологиям, позволяющим, помимо обогащения нутриентами, параллельно решать задачи создания безотходных производственных циклов и требующим минимум дополнительного оборудования для их реализации [7,8].

Цель работы . Разработка рецептуры комбинированных ферментированных напитков на основе подсырной молочной сыворотки и фруктового сока с ферментацией пробиотическими микроорганизмами – ацидофильными бактериями Lactobacillus acidophilus.

Задачи исследования: подобрать соотношение ингредиентов рецептуры; изучить изменение основных показателей комбинированного напитка в процессе его получения – органолептических, физико-химических, и микробиологических.

Объекты и методы исследования. В качестве исходных сырьевых компонентов использовали свежую подсырную сыворотку, полученную в лаборатории путем отделения сычужного сгустка после ферментативной денатурации белков молока, и нектар «Банановый с мякотью» марки «ФрутоНяня», (ОАО «Прогресс», г. Липецк), выбор которого обусловлен схожими с сывороточной консистенцией и вкусоароматическими характеристиками.

Показатели качества несоленой подсырной сыворотки определяли общепринятыми и стандартными методами в соответствии с ГОСТ Р 53438-2009 [ 9, 10 ] . Синергетические характеристики оценивали методом центрифугирования сформированных сгустков при частоте вращения ротора 1000 об/мин в течение 5 минут, количество молочнокислых микроорганизмов в образцах – методом разведений проб готового продукта с последующим посевом на агаризованные среды с гидролизованным молоком и термостатированием в течение трех суток.

Результаты исследования и их обсуждение. Несмотря на множество известных способов переработки молочной сыворотки, проблема ее утилизации по-прежнему сохраняется [11]. В то же время растет популярность напитков на сывороточной основе. При этом технология их производства проста, включает стадии: пастеризацию или стерилизацию сыворотки, фильтрование / или ультрафильтрование, охлаждение, внесение фруктовых или ягодных наполнителей, загустителей, стабилизаторов, ароматизаторов, переме- шивание и розлив [12]. В данной работе предложено ввести стадию ферментации пробиотическими микроорганизмами – ацидофильными бактериями Lactobacillus acidophilus. При этом дополнительного оборудования не требуется, так как может быть использован резервуар для сква- шивания кисломолочных напитков.

Качество подсырной сыворотки отвечало требованиям нормативной документации (табл. 1).

Характеристика нектара «Банановый с мякотью» приведена в таблице 2.

Физико-химические показатели подсырной сыворотки

Таблица 1

Показатель	Значение показателя	Требования ГОСТ Р 53438-2009
Плотность, кг/м3	1024	-
Кислотность, °Т	16	Не более 20
Массовая доля белка, %	0,8	-
Массовая доля сухих веществ, %	8,0	Не менее 5,6

Таблица 2

Показатель Значение показателя Состав* Банановое пюре, сахар, лимонная кислота (регулятор кислотности), аскорбиновая кислота (антиокислитель), специально подготовленная вода. Объемная доля фруктового пюре – не менее 25 % Плотность, кг/м3 1028 Кислотность, °Т 14 Массовая доля белка, % 0 Массовая доля сухих веществ, % 12 Калорийность*, ккал/100 г 48 по данным маркировки потребительской тары.

Характеристика нектара «Банановый с мякотью»

Далее для составления комбинированной смеси подсырную сыворотку предварительно автоклавировали при 112 °С в течение 15 мин, затем в стерильных условиях фильтровали через марлевый фильтр для отделения свернувшегося под действием температуры и давления белка и составляли варианты смеси, заменяя часть сыворотки на нектар. Физико-химические показатели полученных образцов представлены в таблице 3.

Физико-химические характеристики комбинированной смеси

Таблица 3

Показатель	Массовая доля нектара в смеси, %
	0 (контроль)	10	20	30
Плотность, кг/м3	1025	1027	1028	1029
Кислотность, °Т	16,0	15,5	15,0	14,5
Массовая доля белка, %	0,80	0,75	0,68	0,61
Массовая доля сухих веществ, %	8,00	8,85	9,15	9,95

Полученные данные вполне закономерны – плотность и массовая доля сухих веществ увеличиваются по мере увеличения массовой доли нек- тара в смеси, поскольку эти показатели для фруктового наполнителя имеют более высокие значения, чем для сыворотки. Кислотность и массовая доля белка уменьшаются по аналогичным причинам, в частности нектар не содержит белковой составляющей.

Приготовление комбинированного ферментированного напитка. В подготовленные варианты фруктово-сывороточной смеси вносили закваску ацидофильной палочки в количестве 2 % от ее объема, термостатировали при температуре 37 °С. В процессе ферментации наблюдали за нарастанием титруемой кислотности. Ферментацию вели до значения 80 °Т, руководствуясь нор- мативной документацией на кисломолочный напиток «Ряженка» [13]. Результаты эксперимента представлены на рисунке 1.

Согласно полученным данным (рис. 1), чем больше массовая доля нектара в комбинированной фруктово-сывороточной смеси, тем быстрее достигается заданное значение титруемой кислотности: в контрольном образце – через 6 ч, при внесении 10, 20 и 30 % нектара – через 5,5; 5,0 и 4,5 ч соответственно.

Рис. 1. Динамика титруемой кислотности фруктово-сывороточной смеси в процессе ферментации

Поскольку полученные образцы комбинированного фруктово-сывороточного бионапитка не являются в прямом смысле кисломолочными, то существует необходимость определения диапазона значений кислотности, регламентирующего момент окончания процесса ферментации, при котором органолептические характеристики будут наилучшими. Поэтому в процессе сквашивания отбирали варианты образцов по достижении титруемой кислотности 40, 50, 60, 70 и 80 °Т и проводили их дегустационную оценку, при этом оценивали цвет, запах, вкус, консистенцию. Оптимальным диапазоном кислотности, определяющим окончание ферментации, является интервал значений от 40 до 50 °Т: вкус и аромат свежие, гармоничные, с приятным банановым оттенком или без такового (в случае контрольного образца), цвет и консистенция равномерные, однородные. Продолжительность ферментации составила от 2,5 ч для образца с внесением 30 % нектара (значение титруемой кислотности 40 °Т) до 4,5 ч для контрольного образца (значение титруемой кислотности 50 °Т)

Исследование динамики количества пробиотической микрофлоры в процессе ферментации. На следующем этапе работы проводили периодические высевы образцов напитка на плотные ага-ризованные среды с гидролизованным молоком для оценки интенсивности изменения численности ацидофильных бактерий в течение процесса ферментации. Результаты данной серии опытов представлены в таблице 4 и на рисунке 2.

Зависимость изменения количества ацидофильных бактерий от массовой доли фруктового нектара

Таблица 4

Массовая доля нектара «Банановый с мякотью» в образце, %	Продолжительность ферментации, ч
	0	1	2	3	4	5
	Численность ацидофильных бактерий, КОЕ/мл (N)
	× 102	× 102	× 104	× 107	× 109	× 1010
0 (контроль)	3	3	5	7	10	10
10		20	10	35	22	20
20		50	50	80	74	65
30		80	90	110	97	81

Рис. 2. Изменение количества заквасочной микрофлоры в процессе ферментации комбинированной смеси

Начальное количество молочнокислых микроорганизмов составило 3·102 КОЕ/мл. Увеличение массовой доли фруктового наполнителя от 0 до 30 % приводит к соответствующему увеличению количества заквасочных микроорганизмов в среднем на порядок. В целом от момента внесения и по истечении 5 ч ферментации количество ацидофильных бактерий возрастает с 102 до 1010 КОЕ/мл.

Заключение. Фруктово-сывороточная смесь с массовой долей нектара «Банановый с мякотью» от 10 до 30 % характеризуется следующими свойствами: плотность 1025–1029 кг/м³; кислотность 16–14,5 ºТ; массовая доля сухих веществ 8–9,95 %; массовая доля белка 0,80–0,61 %. В процессе ферментации комбинированной смеси титруемая кислотность 80 ºТ достигается через 5,5; 5,0 и 4,5 часа соответственно.

Оптимальным диапазоном кислотности, рег- ламентирующим окончание процесса ферментации комбинированной смеси, является интервал от 40 до 50 ºТ.

Установлено, что количество пробиотических ацидофильных бактерий возрастает от 102 до 1010 КОЕ/мл за 5 часов ферментирования фруктовосывороточной смеси.