Использование гидроксилированного фуллерена С60(ОН)20-24 в совершенствовании рецептуры и технологии биойогурта

Введение. На протяжении последних трех лет в Красноярском крае наблюдается рост производства цельномолочной продукции, в том числе йогурта (биойогурта). В 2019 г. стали производить на 5 % больше йогурта по сравнению с 2017 г., следовательно, спрос на этот продукт возрастает [1].

Биойогурт – кисломолочный продукт с повышенным содержанием сухих обезжиренных веществ молока, произведенный с использованием смеси заквасочных микроорганизмов – термофильных молочнокислых стрептококков и болгарской молочнокислой палочки, концентрация которых должна составлять не менее чем 107 КОЕ в 1 г продукта, с добавлением бифидобактерий или молочнокислой ацидофильной палочки или других пробиотических микроорганизмов, концентрация которых должна составлять не менее 106 КОЕ в 1 г продукта, или/и пребиотиков, с добавлением или без добавления различных немолочных компонентов [2].

Из специальных продуктов для здорового питания биойогурт превратился в популярную пищу [3].

Особый интерес представляет для исследований использование новых веществ фуллеренов, которые перспективны для использования в пищевой промышленности. Исследователи Сколтеха и Института проблем химической физики РАН вместе с учеными из Католического университета Левена нашли способ создавать растворимые в воде (гидроксилированные) соединения фуллеренов. Фуллерены представляют собой одну из аллотропных модификаций углерода: сферические молекулы обычно из 60 или 70 атомов. Соединения на основе фуллеренов считаются перспективной основой для создания новых лекарств, продуктов питания [4]. Так, анализ литературных источников показал, фуллерены имеют способность проявлять свойства антиоксиданта или окислителя. В качестве антиоксидантов они превосходят действие всех известных антиоксидантов в 100– 1000 раз. Были проведены опыты на крысах, которых кормили фуллеренами в оливковом масле. При этом крысы жили вдвое дольше обычных и к тому же демонстрировали повышенную устойчивость к действию токсических факторов [5]. Ряд российских авторов исследовали влияние фуллерена С-60 на технологический процесс и качество ржаного хлеба [6].

Исследований использования водорастворимого фуллерена в рецептурах и технологиях пищевых продуктов проводится недостаточно, поэтому данное направление является перспективным.

Цель исследований. Изучить влияние гидроксилированного (водорастворимого) фуллерена С 60 (ОН) 20-24 на процесс сквашивания (ферментации) молочной смеси в технологии биойогурта и оценить качество готового продукта.

Задачи исследований: совершенствовать технологию биойогурта с использованием гидроксилированного (водорастворимого) фуллерена С 60 (ОН) 20-24 , определить качественные показатели готового продукта.

Материал и методы исследований . Молоко коровье сырое для производства биойогурта отбирали и подготовливали к анализу на зооферме Института прикладной биотехнологии и ветеринарной медицины Красноярского ГАУ по ГОСТ 13928-84. В молоке сыром определяли массовую долю жира по ГОСТ 5867-90, белка – ГОСТ 25179-2014, сухого обезжиренного молочного остатка – ГОСТ Р 54761-2011, титруемую кислотность – ГОСТ Р 54669-2011, плотность – ГОСТ Р 54758-2011 [7].

Отбор проб готового продукта проводили по ГОСТ 26809.1-2014, органолептические показатели – по 20-балльной шкале, утвержденной Американской Ассоциацией по молочным продуктам, титруемую кислотность – ГОСТ 319762012, количество молочнокислых микроорганизмов – ГОСТ 10444.11-2013, гидроксилированный (водорастворимый) фуллерен С бо (ОН) 2о-24 получали методом химического синтеза.

Результаты исследований и их обсуждение. На первом этапе при производстве биойогурта с внесением в рецептуру гидроксилированного фуллерена провели оценку качества молока коровьего сырого (табл.1).

Физико-химические показатели молока коровьего сырого

Таблица 1

Показатель	ТР ТС 033/2013	ГОСТ 31449-2013	ГОСТ Р 52054-2003	Исследуемый образец
Массовая доля белка, %, не менее	2,8	2,8	2,8	2,8
Массовая доля жира, %, не менее	2,8	2,8	–	3,6
Массовая доля сухих обезжиренных веществ молока (СОМО), %, не менее	8,2	8,2	–	8,2
Кислотность, °Т	16-21	16-21	16-21	17
Плотность, кг/м3, не менее	1027	1027	1027-1028	1027,5

Как видно из таблицы 1, качество молока сырого соответствовало требованиям, установленным нормативными правовыми актами, действующими на территории РФ. В биойогурте массовая доля белка должна составлять не менее 3,2 %, СОМО – не менее 9,5 % [2]. В связи с этим была составлена рецептура молочной смеси опытных образцов биойогурта (табл. 2).

Таблица 2

Сырье	Образец
	Контрольный	I опытный	II опытный
Молоко цельное 3,6 %-й жирности	90,5	90,5	90,5
Молоко обезжиренное сухое (93 % сухих веществ)	4,5	4,5	4,5
Молоко обезжиренное 0,05 %-й жирности	5,0	5,0	5,0
Порошок гидроксилированного (водорастворимого) фуллерена С 60 (ОН) 20–24	–	0,00010	0,00019
Итого	100	100	100

Рецептура при производстве йогурта 3,2%-й жирности, кг на 100 кг продукта без учета потерь

В лабораторных условиях производили модельные образцы биойогурта по 250 г каждый. Закваска состояла из лиофильно высушенных штаммов — Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus, Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium lactis. Всего в эксперименте было три образца биойогурта: контрольный производили по рецептуре таблицы 2, в I опытный образец на этапе нормализации вносили 0,00010 кг от массы смеси сухого порошка фуллерена С 60 (ОН) 20–24 , во II – 0,00019 кг.

Технологическая схема производства модельных образцов биойогурта представлена на рисунке 1.

Как видно из рисунка 1, последовательность операций при производстве опытных образцов биойогурта до заквашивания была традицион- ной и включала приемку и подготовку сырья, нормализацию по массовым долям жира и СО-МО (способом смешивания в соответствии с рассчитанными рецептурами таблицы 2), очистку, гомогенизацию, пастеризацию и охлаждение до температуры заквашивания. На этапе заквашивания в подготовленную нормализованную смесь вносили лиофилизированную закваску (0,5 г на 1 кг смеси). Одновременно с закваской вводили в смесь сухой порошок гидроксилированного фуллерена (0,04–0,08 % от массы смеси), тщательно перемешивали в течение 15 мин и ставили в термостат при температуре 41±2 °С для сквашивания. Окончание сквашивания (ферментации) определяли по титруемой кислотности (табл. 3).

• Приемка и подготовка сырья по ГОСТ 31449-2013

• Нормализация по массовой доле жира и СОМО

• Очистка нормализованной смеси при t=43±2 °С

• Гомогенизация нормализованной смеси при р=15±2МПа и t=45–48 °С

• Пастеризация при t=92±2 °С с выдержкой 2 мин

• Охлаждение до температуры заквашивания (t=41±2 °С)

• •    Заквашивание лиофилизированной закваской Viva, которая состояла из чистых культур Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus, Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium lactis.

Одновременно с закваской вносили в сухом виде гироксилированный фуллерен С60(ОН)20-24 : в I опытный образец – 0,04 % от массы нормализованной смеси, во II образец – 0,08 %.

Смесь перемешивали в течение 15 мин

• •    Розлив, упаковывание

• Сквашивание в термостате при t=41±2 °С от 2–12 ч

• Охлаждение до t=4±2 °С

• Оценка качества готового продукта по ГОСТ 31981-2013

Рис. 1. Технологическая схема производства биойогурта с гидроксилированным фуллереном

Кислотность молочного сгустка и продолжительность сквашивания опытных образцов биойогурта

Таблица 3

Показатель	Образец
	контрольный	I опытный	II опытный
Кислотность молочного сгустка, °Т	74	81	80
Продолжительность сквашивания, ч	8,0	7,0	6,5

Как видно из данных таблицы 3, процесс сквашивания прекращали при титруемой кислотности 74–80 °Т и направляли продукт на охлаждение до температуры 4±2 °С. Продолжительность сквашивания у II опытного образца была на 1,5 ч меньше по сравнению с контрольным. Это позволит экономить затраты на производство биойогурта. Таким образом, можно предположить, фуллерен, входящий в состав молочной смеси стимулировал рост и размножение молочнокислой закваски, используемой в эксперименте.

На заключительном этапе производства оценивали качество полученного продукта по органолептическим показателям (рис. 2).

Высший балл 20

Образец II опытный

Образец контрольный

Образец I опытный

Вкус и аромат Консистенция Внешний вид

-и-Всего

Рис. 2. Органолептическая оценка качества опытных образцов биойогурта

Как видно из рисунка 2, минимальное количество баллов было установлено у II опытного образца биойгурта (18 баллов) по сравнению с контрольным (20 баллов), это связано с незначительным выделением сыворотки на поверхности сгустка (нежелательный синерезис), крупинчато-стью сгустка и нетипичным сероватым цветом готового продукта. При оценке I опытного образца были получены такие же органолептические характеристики, за исключением сыворотки на поверхности сгустка. В опытных образцах биой-гурта фуллерен набух, стал мягким, но его частички неравномерно распределялись в сгустке и придавали сероватый цвет продукту. В целом, если нивелировать крупинчатость и нетипичный оттенок опытных образцов биойогурта, по вкусу, аромату и консистенции они были идентичны контрольному образцу. Необходимо проводить дальнейшие исследования по определению этапа внесения данного вещества.

Для исследования количества молочнокислых микроорганизмов в готовом продукте опытные образцы были направлены в испытательный центр ФБУ «Красноярский ЦСМ». Результаты протоколов испытаний представлены в таблице 4.

Таблица 4

Количество молочнокислых микроорганизмов в биойогурте в конце срока хранения, КОЕ/г

Показатель	Норма по ТР ТС 033/2013	ГОСТ 31981-2013	Образец
			Контрольный	I опытный	III опытный
Кол-во молочнокислых микроорганизмов	Не менее 1·106	Не менее 1·106	3,0·106	4,0·107	5,0·107

Из таблицы 3 видно, количество молочнокислых микроорганизмов в конце срока хранения (5-е сутки) во всех опытных образцах возрастало по сравнению с контрольным: в I опытном образце – в 13,3 раза (при внесении 0,04 % фуллерена от массы смеси), во II – в 16,6 раза (при внесении 0,08 % фуллерена). Значительный рост молочнокислых микроорганизмов в опытных образцах по сравнению с котрольным можно объяснить использованием в рецептуре биойогурта гидроксилированного фуллерена (0,04–0,08 % от массы смеси).

Выводы. На основании проведенных исследований можно заключить, что при производстве биойгурта использование в рецептуре гидроксилированного фуллерена С60(ОН)20–24 (0,08 % от массы смеси) позволяет провести процесс сквашивания за 6,5 ч, что на 1,5 ч меньше по сравнению с контрольным образцом, способствует качественному повышению количества мо- лочнокислых микроорганизмов в 16,6 раза, при незначительном ухудшении цвета на 2 балла (нетипичный для молочных продуктов) и кру-пинчатости сгустка.