Инновационные лактоферментированные напитки на основе овощного сырья

Введение. Максимально сохранить биологически активные вещества сырья при переработке овощей позволяют такие современные методы, как ферментативная обработка и молочнокислое брожение. Перспективность этих методов связана не только с применением щадящих технологических режимов и экономией энергоресурсов, снижением потерь и отходов, но и с возможностью мягкой модификации компонентов сырья в целях получения продуктов улучшенного качества [1].

Предпочтением потребителей пользуются напитки, изготовленные из натурального, экологически безопасного сырья и ингредиентов. В связи с этим перспективным является производство овощных соков и напитков, ферментированных с применением пробиотических культур – лакто- и бифидобактерий. Для того чтобы готовые напитки имели не только приятный вкус овощей, из которых они приготовлены, но и сохранили максимальное содержание минеральных веществ и витаминов, технология переработки должна быть наиболее щадящей. Ценность таких продуктов определяется максимальным сохранением биологически активных компонентов сырья, наличием живых клеток микроорганизмов – пробиотиков и продуктов их метаболизма: витаминов, аминокислот, антибактериальных веществ, органических кислот [2].

Цель работы . Разработка технологии лактофермен-тированных напитков на основе овощного и плодовоягодного сырья.

Задачи исследования: установить последовательность технологических этапов производства овощных лактоферментированных напитков; оценить потенциал овощных культур как сырья для производства ферментированных напитков; изучить возможность использования бактериальных культур; обосновать рецептуры и технологию получения напитков.

Объекты и методы исследования . При выполнении работы использовали комплекс общепринятых стандартных методов исследований химических, физикохимических, микробиологических свойств сырья и готовой продукции, в том числе описательные, аналитические, индуктивные и дедуктивные методы обобщения отечественной и зарубежной литературы по оценке существующих технологий производства овощных лактоферменти-рованных соков.

Рецептура напитков составлялась на основании комплексного анализа органолептических и физикохимических показателей.

Результаты исследования и их обсуждение . Выбор видов овощного сырья в качестве объектов исследования обусловлен их невысокой стоимостью и доступностью (морковь и свекла), высокими органолептическими показателями, а также и потребительскими предпочтениями. Выбранное сырье также имеет богатый химический состав, позволяющий рассматривать его в качестве источника биологически активных веществ.

Ценность овощных соков с точки зрения физиологии питания заключается в их высокой насыщенности питательными веществами [3]. Овощные соки, как правило, низкокалорийные и содержат большое количество витаминов, минеральных веществ, макроэлементов и нерастворимых балластных соединений. Следует отметить, что климат Сибирского региона благоприятен для выращивания данных овощных культур.

Для купажирования овощных соков использовалось плодово-ягодное сырье (яблоки, облепиха, черная смородина).

Наиболее доступными и популярными в г. Кемерово являются сорт моркови Лосиноостровская 13, сорта свеклы Цилиндр и Бордо. В качестве плодово-ягодного сырья использовались яблоки сорта Прима, облепиха свежезамороженная сорта Подруга и черная смородина свежезамороженная сорта Отрадная. Выбранные сорта ягод включены в Госреестр по Сибирскому региону [4].

Рецептура напитков составлялась на основании сравнительного анализа органолептических и физикохимических показателей. Для расширения товарной линейки функциональных напитков разработано 6 образцов лактоферментированных напитков. Для создания приятного, гармоничного вкуса и аромата, оптимальных условий для жизнедеятельности микроорганизмов необходима среда с определенной массовой долей сухих веществ и дополнительным источником углеводов. Рецептуры разработанных напитков представлены в таблице 1.

Таблица 1

Компонент	Номер образца
	1	2	3	4	5	6
Сок морковный	98,0	48,8	88,4	49,7	49,6	48,8
Сок яблочный	-	24,3	-	-	24,8	-
Сок облепиховый	-	-	9,8	-	-	-
Сок свекольный	-	-	-	-	-	-
Сок черной смородины	-	-	-	-	-	9,7
Сахар	2,0	2,6	1,8	4,2	0,8	2,5
Вода	-	24,3	-	47,9	24,8	39
Итого	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0

Рецептуры напитков на основе овощного сырья, %

Микроорганизмы, используемые для сбраживания уг-   которых содержание сухих веществ находится в диапазо- леводных сред, наиболее активно работают в средах, в не от 8 до 14,5 % [5]. На основании этого было решено использовать для сбраживания напитки с содержанием сухих веществ 10±0,25 %. Напиток с таким количеством сухих веществ обладает приятным и слаженным вкусом.

Перед купажированием напитков необходимо провести измерения физико-химических показателей используемых соков (табл. 2). На основании полученных показателей ведется составление рецептуры напитков.

Физико-химические показатели овощных соков

Таблица 2

Сок	Массовая доля сухих веществ, %	Титруемая кислотность, °Т	рН
Морковный	8,0±0,10	11,4±0,04	7,36±0,04
Свекольный	12,0±0,10	10,0±0,04	7,38±0,04
Облепиховый	10,2±0,10	320,0±0,04	4,47±0,04
Смородиновый	13,5±0,10	270,0±0,04	4,33±0,04
Яблочный	13,6±0,10	82,0±0,04	5,36±0,04

Для описания качества напитка в бродильной технологии принято измерять, кроме основных показателей, таких как сухие вещества, активная кислотность, титруемая кислотность и плотность, дополнительные показате- ли, к которым относятся: пектин, витамины, фенольные вещества, зольность, плотность и вязкость. Физикохимические показатели купажированных напитков до брожения представлены в таблице 3.

Таблица 3

Показатель	Номер образца
	1	2	3	4	5	6
Сухие вещества, %	10,00±0,25	10±0,25	10±0,25	10,1±0,10	10,1±0,10	10,2±0,10
Пектиновые вещества, %	0,248±0,08	0,267±0,08	0,254±0,08	0,240±0,08	0,252±0,08	0,248±0,08
Активная кислотность (рН)	7,26	6,62	5,94	7,39	6,65	5,59
Титруемая кислотность, %	11,5	11	38,5	5	9,5	45
Витамин С, г	0,0029	0,0018	0,0037	0,0056	0,0059	0,0075
β-каротин, мг/100см3	0,6448 ±0,01	0,2288	1,0816	1,2272	1,5808	2,1632
Танин (полифенолы), мг/ дм	155,8	274,7	338,66	1308,72	311,6	796,22
Зола, %	0,098	0,2	0,399	0,398	0,5	0,499
Вязкость, МПа × с	1,6103	1,5589	1,7622	1,5375	1,6349	1,9580

Физико-химические показатели образцов напитков до брожения

При совместном культивировании оба вида микроорганизмов (дрожжи и МКБ) находятся в симбиозе: молочнокислые бактерии (МКБ) создают кислотность среды, оптимальную для дрожжей, а дрожжи выделяют в среду аминокислоты, витамины, необходимые бактерии.

В данной работе было исследовано соотношение дрожжей и молочнокислых бактерий в процессе брожения овощного продукта. Рационализация соотношения бактерий велась на основании органолептических и физикохимических методов.

По ранее разработанным рецептурам в бродильной технологии дрожжи вносятся двумя способами: количественным и по массе. Наиболее точным и объективным методом является количественный. В технологии по разработке нового напитка использовали именно этот метод ввода дрожжей. Согласно нормам введения дрожжей, разрешенное количество дрожжевых клеток на см3 составляет 20-40 млн кл. В исследованиях использовали закваску бифидобактерий (ацидофильная палочка) и мо- лочнокислых бактерий. Используемые молочнокислые бактерии имеют накопительный эффект, т.е. их необходимо предварительно активировать. Для этого готовят разводку в соотношении 1:1000 и термостатируют при температуре 30 ºС 24 часа. При таком разведении начальная степень снижается до 105, через сутки степень повышается до 107.

Для производства лактоферментированных сброженных соков готовят сыворотку на основе морковного сока с вышеуказанной дозировкой. Готовую сыворотку вносят в продукт в количестве 3–5 % от предполагаемого объема продукта, предназначенного для брожения. При внесении сыворотки в количестве 3 % вкус у сброженного сока мало выражен, в результате малое накопление продукта жизнедеятельности молочнокислых бактерий – молочной кислоты. При внесении сыворотки в количестве 5 % конечный продукт брожения – овощной лактоферментиро-ванный сок – приобретает приятный специфический, кисловатый вкус и аромат.

Главным показателем в процессе брожения принято считать сухие вещества. По изменению сухих веществ наблюдают глубину сбраживания. Анализ данных рисунков 1, 2 показал, что необходимая убыль сухих веществ наблюдается после 5–5,5 часов брожения.

По достижении сухих веществ 8,2–8,0 % процесс брожения необходимо остановить. По достижении 24 часов в образцах 1–6 глубина изменения сухих веществ варьируется в пределах 5,8–7 %.

Рис. 1. Динамика содержания сухих веществ напитков на основе морковного сока в процессе брожения

Рис. 2. Динамика содержания сухих веществ напитков на основе свекольного сока в процессе брожения

Выводы . В ходе проведенной научно-исследовательской работы на первоначальном этапе был произведен анализ основного и вспомогательного сырья по химическому составу и функционально-техноло-гическим свойствам.

На следующем этапе была разработана и экспериментально доказана необходимость создания комбинированной закваски для процесса брожения овощных купажированных соков. На основе научно доказанного симбиотического воздействия комбинированная закваска представляет собой смесь дрожжей, молочнокислых бактерий и бифидобактерий. Объем закваски предполагает внесение дрожжей в количестве 40 млн/см3, молочнокислых и бифидобактерий – 5 % от объема сбраживаемого напитка. Концентрация молочнокислых и бифидобактерий составляет 1×107 КОЕ.

Для создания лактоферментированных напитков было разработано 6 образцов, из которых 3 образца на основе морковного сырья и 3 – на основе свекольного. Приготовленные образцы отличались кисло-сладким вкусом, гар- моничным ароматом с преобладанием во вкусе овощных нот, а в аромате плодово-ягодных напитков цвет соответствовал сырью, из которого они изготовлены. Разработанные рецептуры могут конкурировать на рынке как самостоятельный продукт, так как органолептика этих продуктов находится на высоком уровне.

На основании составленной комбинированной закваски были подобраны оптимальные условия брожения: температура 30 ºС, содержание сухих веществ – 10 %, рН – 6,33–8,13, начальная титруемая кислотность – от 5 до 45 ºТ, время брожения – 5–5,5 часа.

Завершающим этапом явилась дегустационная оценка готовых лактоферментированных напитков. Особенно дегустаторы отметили яркий цвет напитков и отсутствие земляного-сырого привкуса и аромата, свойственного свежевыжатым овощным сокам.

Готовый напиток является напитком с незаконченным спиртовым и молочнокислым брожением, что позволило получить готовый продукт со специфическим вкусом, ароматом и комплексными свойствами бифидогенного характера.