Использование регионального сырья для производства функциональных продуктов

В настоящее время люди подвержены воздействию значительного количества негативно влияющих на их здоровье факторов: плохая экология, сидячий образ жизни, стрессы, высокие психологические нагрузки и другие. Для поддержания здоровья необходимо активизировать защитные силы организма, нормализовать его функции и обмен веществ, что позволяет сделать правильное, здоровое питание [1, 2].

Одним из приоритетных направлений развития молочной промышленности является комплексное и рациональное использование вторичного молочного сырья, что может быть реализовано за счет расширения ассортимента продуктов, вырабатываемых с использованием обезжиренного молока и пахты.

К одному из экономически выгодных направлений использования такого сырья, не требующих больших затрат, относится производство кисломолочных и сквашенных напитков. Для повышения пищевой и биологической ценности продуктов используется их обогащение функциональными ингредиентами, в том числе, пробиотической микрофлорой, играющей важную роль в поддержании здоровья человека, что обусловлено ее участием в активизации иммунных процессов, подавлении активности болезнетворной микрофлоры, стимуляции процессов пищеварения, продуцирования витаминов и других биологически активных веществ, процессах детоксикации [3, 4, 5, 6].

Расширение ассортимента продуктов функционального назначения может быть достигнуто также за счет использования при их производстве различных видов растительного сырья. Использование растительных добавок с высоким содержанием биологически активных веществ в рецептуре продуктов позволяет обогатить их углеводный, витаминный, минеральный состав, а также улучшить вкусовые характеристики и консистенцию продуктов.

Концепция позитивного (здорового, функционального) питания впервые сформулирована в Японии в начале 80-х годов прошлого столетия, где приобрели большую популярность так называемые функциональные пищевые продукты. Под этим термином подразумевают продукты, предназначенные для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами населения, снижающие риск развития заболеваний, связанных с питанием, сохраняющие и улучшающие здоровье за счет наличия в его составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов [7, 8, 9].

Японские исследователи выделили три условия, определяющие функциональную пищу:

• -    это пища (а не капсула, таблетка или порошок), приготовленная из природных натуральных ингредиентов;

• -    ее можно и нужно употреблять в составе ежедневного рациона;

• -    при употреблении она обладает определенным действием, регулирующим определенные процессы в организме, например усиление механизма биологической защиты, предупреждение определенного заболевания, контроль физического и душевного состояния, замедление процесса старения.

Эта группа получила название FOUSHU – Foods for specifid helth use. Требования к входящим в нее продуктам (в т.ч. с бифидобактериями, кальцием и соевыми белками) были определены национальным стандартом, введенным в 1991 г.

Вскоре в связи с усиливающимся интересом в ЕС была образована Европейская комиссия для действий в рамках «науки о функциональной пище» в Европе (FUFOSE). Задачей этой комиссии была разработка и утверждение научно обосно- ванного подхода к действиям, необходимым для поддержки развития производства пищевых продуктов, которые могут оказывать лечебное воздействие на определенные физиологические функции, а также могут улучшить здоровье и самочувствие и/или снизить риск заболеваний.

Д. Поттер выделил семь основных видов функциональных ингредиентов, придающих продуктам позитивного питания функциональные свойства:

• 1)    пищевые волокна (растворимые и нерастворимые);

• 2)    витамины (А, группа В, D и т.д.);

• 3)    минеральные вещества (такие, как кальций, железо);

• 4)    полиненасыщенные жиры (растительные масла, рыбий жир, омега-3-жирные кислоты);

• 5)    антиоксиданты: бета-каротин и витамины (аскорбиновая кислота – витамин С и альфа-токоферол – витамин Е);

• 6)    олигосахариды (как субстрат для полезных бактерий);

• 7)    группа, включающая микроэлементы, лактобактерии, бифидобактерии и др. [7, 8, 9].

В последнее время этот список заметно расширился. На европейской конференции по технологии нутрицевтиков только в качестве ингредиентов для производства продуктов функционального питания выделено уже 54 позиции, в том числе молочнокислые бактерии и различные закваски, а собственно категорий функционального питания – 20, в том числе молочные продукты.

Учитывая особенности состава и свойств функциональных пищевых продуктов по сравнению с традиционными, с учетом технологической специфики можно выделить три основные категории функциональных продуктов:

• 1)    традиционные продукты, содержащие в нативном виде значительные количества физиологически функциональных ингредиентов или их группы;

• 2)    традиционные продукты, в которых технологически понижено содержание вредных для здоровья компонентов, присутствие которых в продукте препятствует проявлению биологической и физиологической активности или биоусвояемости входящих в его состав функциональных ингредиентов (технологический прием – избирательное извлечение, разрушение, частичная или полная замена вредных для здоровья ингредиентов другими более ценными);

• 3)    традиционные продукты, дополнительно обогащенные функциональными ингредиентами с помощью различных технологических приемов [7,8,9].

В настоящее время к основным категориям функциональных продуктов принято относить:

• -    продукты, ферментированные лакто- и бифидобактериями;

• -    олигосахариды;

• -    пищевые волокна;

• -    ПНЖК;

• -    витамины;

• -    антиоксиданты;

• -    органические кислоты;

• -    минеральные вещества [2].

Патентный поиск показал, что на сегодняшний день существют кисломолочные продукты функционального назначения, в состав которых входит сырье растительного происхождения.

Так, Л.М. Захаровой и Е.А. Крутковым разработан способ производства белко- вого кисломолочного продукта с зерновой добавкой повышенной стойкости. Способ предусматривает пастеризацию обезжиренного молока, внесение пшеничных диетических отрубей, содержание которых в готовом продукте составляет 5,5-6,5%, сквашивание смеси, приготовление смеси компонентов согласно рецептуре, смешивание, вторичную тепловую обработку ‒ термизацию. Затем перемешивание, охлаждение до температуры 40-50 °С в течение 30-60 сек, расфасовку, упаковку и доохлаждение. Термизацию, перемешивание и охлаждение осуществляют в куттере-диспергаторе. Изобретение позволяет экономить молочное сырье, снизить себестоимость, повысить пищевую и биологическую ценность продукта, получить продукт с диетическими и профилактическими свойствами, удлинить срок хранения [10].

Способ производства кисломолочного напитка на основе обезжиренного молока с солодовым экстрактом ячменя, сквашенного закваской, состоящей из молочнокислых бактерий рода L. bulgaricus, Str. thermophllus, Lc. lactis, Lc. cremoris, Lc. Diacetylactis, получен А.И. Баранниковым, Ю.А. Колосовым, Л.В. Енальевой, М.А. Леоновой и В.А. Бараниковым [11].

Изобретение Н.А. Тихомировой и В.В. Васильева относится к пищевой промышленности, в частности к производству кисломолочных продуктов. Способ предусматривает внесение в нормализованное молоко муки «Витазар», которую предварительно растворяют в части нормализованного молока в соотношении 1:3 соответственно. Затем смесь гомогенизируют, пастеризуют при температуре 9095 °С в течение 30 мин. Охлаждают до температуры заквашивания, заквашивают путем внесения закваски, сквашивают до кислотности сгустка 75-80°Т и вязкости 20-25 секунд. После сквашивания сгусток перемешивают 3-9 минут. Изобретение позволяет получить продукт функционального назначения, увеличить вязкость сгустка, уменьшить время сквашивания, повысить стойкость в хранении [12].

На кафедре технологии молока и молочных продуктов ФГБОУ ВО «Вологодская ГМХА им. Н.В. Верещагина» ведется разработка нового сквашенного функционального продукта, обогащенного пищевыми волокнами, ПНЖК (ω-3 и ω-6) природного происхождения, в состав заквасочной микрофлоры которого входят пробиотические микроорганизмы.

Принимая во внимание политику импортозамещения, широко реализуемую сейчас в стране, в качестве функциональных компонентов необходимо выбрать сырье, производимое на территории нашей страны [13].

Вологодская область ‒ исторический центр льноводства, здесь сохранены многовековые традиции отрасли, полный комплекс предприятий по глубокой переработке льна ‒ «от поля до прилавка» [14].

В состав проектируемого продукта предлагается включить льняную муку и льняное масло в качестве функциональных добавок растительного происхождения.

Льняная мука – продукт помола семян льна после отделения от него масла [15]. Это ценнейший источник белка, жира, витаминов и минеральных веществ.

Пищевые волокна льняной муки представляют собой оболочки клеток семян, состоят из полисахаридов, крахмалов и лигнинов. Соотношение растворимых и нерастворимых волокон варьируется в пределах 1:4…2:3, что соответствует потребностям человека [16]. Нерастворимая фракция волокон состоит из клетчатки и сложных полимерных соединений (лигнины). Водорастворимой фракцией волокон являются слизистые вещества [17]. Лигнины, так же как и пектиновые вещества, являются природными полимерами, обладают связывающими свойствами, что позволяет удерживать на своей поверхности токсины, болезнетворные бактерии, ионы металлов и выводить их из организма человека.

Льняное масло характеризуется высоким содержанием ненасыщенных жирных кислот (в %): 44—61 % линоленовой ( Омега-3 ), 15—30 % линолевой ( Омега-6 ), 13—29 % олеиновой ( Омега-9 ), что позволяет использовать его в качестве их источника. Масло льна содержит значительное количество токоферолов (витамин Е) , фолиевой кислоты и эстрогеноподобных фитогормонов (лигнанов) [18].

В качестве молочной основы используется смесь обезжиренного молока и пахты. Такой выбор обусловлен следующими преимуществами: переработка вторичного молочного сырья (рациональное использование), низкое содержание жира (диетические свойства), экономическая целесообразность.

Экспериментально установлено, что наилучшую консистенцию будет иметь продукт, в котором соотношение обезжиренного молока и пахты 1:2. Количество льняной муки варьировали от 1 до 5% к массе нормализованной смеси. Во всех образцах нового продукта наблюдалось отстаивание льняной муки.

При производстве кисломолочной продукции возможно использование стабилизаторов консистенции. В этом случае необходимо учитывать ряд закономерностей.

Известно, что высокомолекулярные вещества (ВМВ) ‒ гидроколлоиды, входящие в состав стабилизационных систем, применяемых при производстве йогурта, образуют гели, проявляющие различные механические свойства в зависимости от типов связей, возникающих между макромолекулами полимера в растворе. Растворы ВМВ, в которых межмолекулярные связи чрезвычайно непрочны и количество постоянных связей мало, способны течь и не образуют прочной структуры в широком диапазоне концентраций и температур (крахмал, камеди).

Растворы высокомолекулярных веществ с большим количеством связей между макромолекулами дают жесткую пространственную сетку при небольшом увеличении концентрации, структура которой сильно зависит от температуры (желатин, низкометоксилированный пектин, агар, каррагинан). Наиболее низкой температурой гелеобразования обладает желатин. Его 10 %-ный раствор переходит в студень при температуре около 22 °С [19]. Смеси первых и вторых составляются с целью повышения их функциональности, т.е. проявления в той или иной степени свойств обеих групп.

Известно, что понижение температуры вызывает возникновение между молекулами полимера (гидроколлоида) связей, приводящих к структурированию. Постоянные связи между молекулами в растворах ВМВ могут образовываться в результате взаимодействия полярных групп, несущих электрический заряд различного знака, а также за счет химических связей. Структурирование ‒ процесс появления и постепенного упрочнения пространственной сетки. При более высоких температурах из-за интенсивности микроброуновского движения число и длительность существования связей между макромолекулами невелики. Чем ниже температура, тем более расширяется и сдвигается в сторону большей прочности спектр контактов между макромолекулами.

Если образовавшиеся связи (коагуляционная структура) не слишком прочны, то механическое воздействие (перемешивание) может разрушить структуру. Но при устранении внешнего воздействия растворы обычно снова восстанавливают свою структуру и застудневают. Однако, когда система образована более проч- ными связями (конденсационная структура) и представляет собой одну сплошную пространственную сетку, сильные механические воздействия вызывают ее необратимое разрушение [19].

На данный момент проводятся исследования по подбору вида стабилизатора консистенции и дозы его внесения.

Совместное использование молочной основы и растительного сырья позволяет разработать сквашенный напиток со сбалансированным белковым составом, обогащенный ПНЖК и пищевыми волокнами. Кроме того, появляется возможность расширения ассортимента инновационных продуктов здорового питания и сырьевой базы молочной отрасли в целом.