Инновационные подходы в формировании потребительских свойств восстановленных молочных продуктов на примере йогуртов

В современных промышленных технологиях значительная роль отводится нетрадиционным способам обработки, которые выполняют разнообразные функции - способствуют интенсификации производства, улучшают функциональные свойства продовольственного сырья и полученных на его основе пищевых продуктов, повышают их хранимоспо-собность, позволяют внедрять ресурсо- и энергосберегающие технологии. Особенно важно при этом обеспечить безопасность потребителя с максимальной полезностью потребляемого продукта [2–4]. Это обусловливает необходимость формирования системы управления производством инновационной продукции.

Вопросы разработки инновационной политики предприятий пищевой промышленности освещены ведущими российскими учеными в области экономики и пищевого производства - Аксеновой Л.М., Большаковым О.В., Войткевичем Н.Ю., Голубевым В.Н.,

Тутельян В.А., Дунченко Н.И., Злобиной Л.А., Кантере В.М, Яновским A.M. и другими. В настоящее время пищевая и перерабатывающая промышленность включает в себя более 30 отраслей, объединяющих 43 тысячи действующих организаций, однако численность предприятий, реализующих инновационные технологии, еще недостаточно велика.

Стратегия развития пищевой и перерабатывающей промышленности на период до 2020 года определяет необходимость внедрения новых технологий в отрасли пищевой и перерабатывающей промышленности, в том числе био- и нанотехнологии, позволяющие значительно расширить выработку продуктов нового поколения с заданными качественными характеристиками, лечебно-профилактических, геронтологических и других специализированных продуктов [19–21].

Сегодня методы ультразвукового воздействия (УЗВ) определены мировым научным сообществом как особенно перспективная технология для пищевой промышленности в целом и молочной отрасли в частности. Особый интерес при этом составляют эффекты второго порядка, в частности эффекты кавитационного воздействия [1]. В книге M. Ashokkumarи, M. SivaKumar Cavitation. A Novel Energy Efficient Techniqueforthe Generationof Nanomaterials описаны инновационные подходы в промышленных технологиях на основе кавитации [11, 12, 17, 18]. Авторами доказана возможность оказывать влияние на комплекс свойств от размеров частиц до новых свойств.

Доказано, что механические и химические эффекты, генерируемые низкочастотным ультразвуком высокой интенсивности, могут быть полезны для инактивации патогенных микроорганизмов в пищевых продуктах и находят применение в процессах пастеризации и стерилизации жидких пищевых продуктов [7, 13, 16]. Ультразвуковая технология ускоряет процесс экстрагирования биологически активных веществ из сырья, а в сочетании с сорбционными процессами способствует снижению уровня техногенных загрязнений в молоке.

Основная идея реализации эффектов, наблюдаемых при ультразвуковом воздействии в пищевой промышленности, состоит в том, что эффекты кавитации вызывают изменения функционально-технологических свойств жидких пищевых систем (химических, технологических, физических, органолептических и т.д.), что способствует достижению определенного технологического эффекта [8–10, 14, 15]. Технология сонохимической водоподготовки может быть реализована в технологии молочных продуктов из восстановленного и рекомбинированного молочного сырья, а также в производстве молочных, составных и молокосодержащих продуктов.

• 1 . Материалы и методы

В целях установления влияния ультразвуковой кавитации на качество восстановленных молочных продуктов объектами исследования были выбраны кисломолочные продукты, полученные на основе восстановленного по разработанным технологиям молочного сырья.

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

При исследовании влияния ультразвукового воздействия на активность йогуртовых заквасок использовано сухое восстановленное молоко, обработанное в разных режимах. Объектами исследования являются: вода, используемая для пищевых производств; сухое молоко, образцы восстановленного молока-сырья, полученные по традиционной и предлагаемым технологиям.

Для каждого из объектов исследования были определены условия ультразвукового воздействия с учетом вариаций по мощности и продолжительности:

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.

Режим 1 – восстановленное молоко-сырье, полученное двухэтапной обработкой ультразвуком: на первом этапе обработке подвергнута вода, на втором – механическая смесь сухого молока и обработанной воды, с последующей выдержкой. В обоих случаях мощность ультразвука – 180 Вт, длительность каждого этапа обработки – 3 минуты [6].

Режим 2 – восстановленное молоко-сырье, полученное посредством восстановления сухого молока на воде, предварительно обработанной ультразвуковым воздействием мощностью 240 Вт в течение 3 минут.

Исследование проходило в несколько этапов:

• –    ультразвуковая обработка восстановленного сухого молока в разных режимах;

• –    изучение показателей качества восстановленного молока в зависимости от используемых режимов;

• –    внесение в восстановленное молоко йогуртовой закваски;

• –    сквашивание в течение 8 часов при температуре 40 °С;

• –    изучение изменения показателей качества полученного йогуртового продукта в зависимости от используемых режимов, исследование активности йогуртовой закваски.

• 2.    Результаты и их обсуждение

При заквашивании йогуртового продукта использовалась заквасочная культура прямого внесения LYOBAC YOYO 28 компании «MOFIN ALCE GROUP», Италия. В состав используемой закваски LYOBAC YOYO входят: Streptoсoссussalivariusssp. thеrmophilus, Laсtobaсillusdelbrueсkiissp. bulgariсus. Основной процесс сквашивания обеспечивают

Streptoсoсоussalivariusssp. thеrmophilus, которые обеспечивают высокую вязкость продукту. Наличие Lactobacillusdelbrueckiissp. bulgaricus улучшает и ускоряет процесс сквашивания, уменьшая вероятность развития посторонней микрофлоры. Придают продукту очень густую консистенцию с мягким, сливочным вкусом и ароматом.

После сквашивания были определены следующие показатели: кислотность, структурно-механическая характеристика йогурта (метод определения степени синерезиса), вязкость. Было проведено микроскопическое исследование полученного йогуртового продукта и его органолептическая характеристика.

Предлагаемый способ электрофизического воздействия позволяет влиять на качество и технологические свойства восстановленного молока-сырья: снижение индекса растворимости сухого молока составит 50–75 %, повышение скорости растворения – на 17,6–39,8 %, это в последующем определяет более полное восстановление белковой фракции и лактозы молока и повышение однородности продукта. Оценка качества восстановленного молока при разных режимах ультразвукового воздействия (табл. 1) показала изменения в системе продукта [5].

Образование акустических потоков в среде продукта, которое является следствием кавитационных процессов, влечет за собой деструктивные изменения оболочек частиц компонентов смеси, тогда как по мере протекания данного процесса увеличивается площадь поверхности их соприкосновения с растворителем. Кроме того, предположительно под воздействием ультразвукового капилляр- ного эффекта происходит более интенсивное проникновение воды-растворителя в вещества белковой природы, составляющие значительную долю сухого продукта, что приводит к их более полному и краткосрочному набуханию, способствующему снижению индекса растворимости. В совокупности данные процессы объясняют увеличение растворимости сухого молока.

Анализ важности определенных характеристик молочной продукции для потребителей приведен в табл. 2 и показал следующие результаты:

– потребители хотят приобретать свежую продукцию, связывая свежесть с качеством и полезностью продукта для организма человека, наличием в составе важных в пищевом и биологическом отношении компонентов;

– для 3,4 % опрошенных свежесть – это важный критерий выбора, так, продукция должна быть соответствующей по срокам годности, о чем свидетельствуют данные по параметру «соответствие сроков годности» – все 100 % опрошенных ответили – «очень важно» и «важно»;

– цена важна для 86,5 % опрошенных, так как приоритетным является качество продукта, за которое надо платить;

– все опрошенные указали важность в большей или меньшей степени («очень важно» и «важно») характеристик вкуса, консистенции, натуральности и полезности молочного продукта;

– у большинства респондентов есть предпочитаемые производители молочной продукции, поэтому при выборе этот параметр является «очень важным» либо «важным» для них. 24,8 % респондентов указали

Таблица 1

Показатели качества восстановленного молока

Показатели качества Контроль Режимы УЗВ Режим 1 (3 мин – 180 Вт) Режим 2 (3 мин – 240 Вт) Массовая доля жира,% 1,87 ± 0,03 2,15 ± 0,02 2,05 ± 0,03 СОМО,% 5,62 ± 0,02 5,61 ± 0,01 5,67 ± 0,01 Плотность, 20,05 19,77 20,10 рН 6,46 6,23 6,30 Массовая доля белка,% 2,10 1,96 2,02 Точка замер –0,364 –0,363 –0,367 Титруемая кислотность, град Т 14 12 14 неважность данного параметра, так как на первое место они ставят вкус продукта, его качество, свежесть, которые «могут и не зависеть от производителя».

Для визуализации идеального образа продукта было проведено определение коэффициентов значимости дескрипторов, в ходе которого фокус-группе дегустаторов было предложено обозначить на шкале степень значимости в диапазоне от 1 до 9, как рекомендовано A. Tamime, R. Robinson. Сенсорный портрет «идеального» йогурта с учетом шкалы желательности потребителей представлен на рис. 1.

Органолептическая оценка опытных образцов йогуртовых напитков указала на прямое влияние режим ультразвуковой обработки на состояние йогуртовых сгустков (табл. 3 и 4).

В процессе сквашивания нарастает количество молочной кислоты, что обусловлено способностью заквасочной микрофлоры к ки-слотообразованию. Выход молочной кислоты влияет на скорость преобразования белкового сгустка, а следовательно на консистенцию, которая выражается в визуальном восприятии и через физические параметры.

Прочность кислотного геля является показателем качества кисломолочных напитков

Таблица 2

Критерии важности характеристик молочной продукции для потребителей

Параметр Отношение пот ребителей, % очень важно важно неважно совершенно неважно Свежесть продукта 65,9 30,7 3,4 – Соответствие сроков годности 84,8 15,2 – – Цена 25,3 61,2 13,5 – Вкус 91,2 8,8 – – Консистенция 58,4 41,6 – – Жирность 56,2 32,2 11,6 – Натуральность 72,1 27,9 – – Полезность 64,9 35,1 – – Производитель 22,3 52,9 18 6,8 густая консистенция однородная консистенция функциональность свойств кисломолочный ВКУС

полезность освежающий вкус

Рис. 1. Сенсорный портрет «идеального» йогурта с учетом шкалы желательности потребителей

Таблица 3

Потребительская оценка йогуртовых напитков, полученных на основе УЗВ

Условное обозначение образцов	Значения сенсорных характеристик, балл
	Вкус и запах	Текстура	Приемлемость
Контроль б/о	5,8 ± 0,3	6,8 ± 0,3	5,2 ± 0,4
4 (3–180)	8,5 ± 0,6	8,6 ± 0,4	8,4 ± 0,3
3 (3– 240)	6,1 ± 0,1	7,5 ± 0,3	6,1 ± 0,6

Характеристика ферментированных сгустков йогуртовых напитков

Таблица 4

и зависит от состава продукта и технологических параметров (рис. 2): содержания казеинов, присутствия полисахаридов, температуры и продолжительности термообработки, гомогенизации и других факторов. Структурные характеристики йогуртовых напитков обусловлены дисперсностью белковых частиц, структурой сгустков и их устойчивостью.

Структурные характеристики йогуртовых напитков обусловлены дисперсностью белковых частиц, структурой сгустков и их устойчивостью. Известно, что структура йогуртов представляет собой прочные сгустки белковых частиц за счет активного продуцирования высоковязких полисахаридов. Некоторые штаммы Lactobacillusdelbrueckiissp. Bulgaricus образуют полисахариды, состоящие из арра-бинозы, маннозы, глюкозы, галактозы. Применение ультразвуковой кавитации на этапе подготовки молочного сырья к сквашиванию повлияло на устойчивость сгустка к самопроизвольному уплотнению структуры (рис. 3).

Динамика отделения сыворотки от сгустка имела различную скорость, особенно это

Рис. 2. Факторы качества и стабильности кислотного сгустка

Рис. 3. Динамика синерезиса сгустков йогуртов при различных режимах УЗВ

проявилось в первые 30 мин наблюдений. Средний прирост объема составлял для контроля от 7 мл до 20 мл, сгусток с режимом 1 обработки в первые пятнадцать минут слабо удерживал сыворотку, объем истечения 8 мл. В последующие периоды объем истечения находился в диапазоне от 4 до 6 мл. Наименьший объем отделившейся сыворотки был у образцов йогуртов, полученных на молоке при режиме 2 УЗВ. Так, применение УЗВ в режиме 3 минуты при 240 Вт мощности для обработки сырого молока снизило отделение сыворотки от сгустка в 2,0 раза. В наших исследованиях значения показателя вязкости варьировалось в диапазоне 5,06–5,29 mPas в образцах контроля, в диапазоне от 8,66 до 9,22 mPas в образцах напитков, полученных сквашиванием при использовании режима 2, и диапазоне от 4,00 до 4,68 mPas в образцах напитков, полученных сквашиванием при использовании режима 1. При микрокопировании экспериментальных образцов наблюдалась типичная для данных видов заквасок микрофлора, посторонних микроорганизмов не обнаружено.

Заключение

В ходе исследований доказана применимость кавитационных эффектов в совершенствовании технологии восстановленных продуктов переработки молока, интенсификации процесса восстановления, повышения качества восстановленных продуктов переработки молока и обеспечения их сохраняемости. Проведенная работа дает основания рекомендовать сонохимическую обработку с использованием кавитационного ультразвукового реактора в технологиях йогуртовых продуктов, как инновационный подход, позволявший обеспечить высокие потребительские характеристики готовых изделий.