Исследование хранимоспособности йогуртов, произведённых на основе сонохимически микронизированного фукоидана

С каждым годом растет интерес потребителей к продуктам питания функциональной направленности. Эксперты Международной молочной федерации называют их «здоровыми продуктами». В настоящее время предприятия пищевой промышленности начинают выводить на рынок продукты, содержащие необходимые комплексы витаминов, микроэлементов и биологически активных веществ. Важное значение имеет разработка инновационных технологий для производства новых продуктов, не только обладающих питательными свойствами в традиционном смысле, но и выполняющих профилактические и лечебные цели. Современные тенденции, направленные на увеличение срока годности продукта, требуют сохранность не только качественных характеристик, но и функциональных свойств кисломолочных продуктов в процессе хранения. В связи с этим задачей для молочной промышленности является разработка технологий молочных продуктов для функционального питания с сохранением потребительских и функциональных свойств во время хранения продукта [6].

Йогурт – это ферментированный молочный продукт, полученный при сквашивании молока под действием йогуртовой закваски и является наиболее популярным продуктом в мире. Самое высокое производство или потребление йогурта находится в Средиземноморье, странах Азии и Центральной Европе. Популярность и высокое потребление обусловлено его более высоким содержанием белка, кальция, фосфора, ряда витаминов, а также полезными веществами, образующимися в процессе ферментации.

Для улучшения и сохранности потребительских свойств использовался комплексный подход, основанный на применении ультразвукового воздействия (УЗВ) на этапе подготовки сырья и добавления биологически активного вещества (БАВ) фукоидан [2–4].

Для оптимизации дисперсного состава молока-сырья была использована ультразвуковая обработка на этапе восстановления сухого молока [13–15]. Данный метод позволит подготовить оптимальную среду для развития заквасочной культуры [7, 10–12].

В случае малой активности заквасочной культуры, в молоко-сырье добавляется биологически активный компонент фукоидан. Это сульфатированный гетерополисахарид, входящий в состав бурых водорослей и некоторых иглокожих. Он обладает большим спектром лечебных свойств, а также уникальными технологическими свойствами, которые можно использовать для желирования, загущения и стабилизации пищевых продуктов и пищевых систем [8].

Оценка качества йогурта в процессе хранения важна, его срок годности основан на том, какие изменения происходят в физикохимических, органолептических и потребительских показателях, недопустимые при реализации готового продукта. Исследования изменений этих показателей качества во время хранения позволят более точно прогнозировать срок годности продукта.

Срок годности простого йогурта составляет не более 5 дней при температуре (4 ± 2) °C при относительной влажности воздуха 80 % (коэффициент запаса 1,3 согласно МУК 4.2.1847-04. Эпидемиологическая оценка сроков годности и условий хранения пищевых продуктов). Несмотря на свою кислую среду, он по-прежнему подвержен порче при хранении из-за высокого содержания воды (до 85 %). Поэтому предпринимаются попытки производить различные виды йогурта, который хранится более длительное время.

Цель исследования : изучение влияния дуального подхода на изменения показателей качества и потребительских свойств йогурта, в процессе хранения.

Материалы и методы исследования

В качестве акустического источника упругих колебаний использовался аппарат ультразвуковой технологический «Волна» модель УЗТА-О,4/22-ОМ (частота механических колебаний (22 ± 1,65) кГц).

Исследования показателей проводились на начало хранения (для свежевыработанных йогуртов), а затем каждые 48 часов (на третьи, пятые, седьмые сутки со дня выработки).

Объектами исследования стали йогурты с массовой долей жира 0,5 % и массовой долей сухих веществ 9,5 % на основе восстановленного сухого обезжиренного молока (СОМ). Для оценки эффективности данного подхода сочетания фукоидана и ультразвукового воздействия в технологии йогуртов были изготовлены следующие образцы:

Образец 1 (контроль) – йогурт, полученный на основе СОМ, восстановленного по традиционной технологии.

Образец 2 – йогурт на основе СОМ, восстановленного с использованием обработанной ультразвуковым воздействием смеси воды и фукоидана.

Образец 3 – йогурт на основе СОМ, восстановленного при использовании обработанной УЗВ воды, и последующим внесением фукоидана.

Для использования ультразвукового воздействия был выбран режим мощностью 240 Вт/л в течение 3 минут. Фукоидан вносился в количестве 0,02 % к массе, которое было установлено в процессе прогностических исследований для активации заквасочной микрофлоры.

Исследование проводилось по комплексу органолептических и физико-химический показателей: титруемая кислотность °Т; вязкость, мПа∙с; синерезис, см3; установление степени токсичности йогуртов, %; микробиологические показатели; массовая доля ЭПС кефирана, мкг/г; АОА мг АК/100 г продукта.

Результаты и их обсуждение

Органолептические показатели качества являются определяющими для йогурта, так как формируют потребительские предпочтения к продукту, при этом потребитель весьма доверительно относится к функциональным и питательным свойствам. Оценка органолептических показателей представлена в табл. 1.

Результаты органолептической оценки показали, что все образцы йогуртов имели высокие показатели качества, а наибольшее число баллов в обобщенной оценке (8,9 и 9,4 балла) набрали йогурты, произведенные с применением дуального подхода на этапе подготовки сырья.

Таблица 1

Результаты органолептической оценки показателей качества йогуртов в процессе хранения

Наименование продукта	Внешний вид и консистенция max 5 балла	Запах и вкус max 3 балла	Цвет max 2 балла	Сумма max 10 баллов
При закладке на хранение
Образец 1 (контроль)	4,6 ± 0,1	2,2 ± 0,2	1,8 ± 0,2	8,6 ± 0,2
Образец 2	4,9 ± 0,1	2,5 ± 0,2	2,0 ± 0,2	9,4 ± 0,2
Образец 3	4,8 ± 0,1	2,3 ± 0,2	1,8 ± 0,2	8,9 ± 0,2
На третьи сутки хранения
Образец 1 (контроль)	4,4 ± 0,1	2,0 ± 0,2	1,8 ± 0,2	8,2 ± 0,2
Образец 2	4,8 ± 0,1	2,5 ± 0,2	2,0 ± 0,2	9,3 ± 0,2
Образец 3	4,7 ± 0,1	2,2 ± 0,2	1,8 ± 0,2	8,7 ± 0,2
На пятые сутки хранения
Образец 1 (контроль)	4,3 ± 0,1	1,9 ± 0,2	1,8 ± 0,2	8,0 ± 0,2
Образец 2	4,7 ± 0,1	2,4 ± 0,2	2,0 ± 0,2	9,1 ± 0,2
Образец 3	4,6 ± 0,1	2,1 ± 0,2	1,8 ± 0,2	8,5 ± 0,2
На седьмые сутки хранения
Образец 1 (контроль)	4,1 ± 0,1	1,5 ± 0,2	1,8 ± 0,2	7,4 ± 0,2
Образец 2	4,7 ± 0,1	2,3 ± 0,2	2,0 ± 0,2	9,0 ± 0,2
Образец 3	4,6 ± 0,1	2,0 ± 0,2	1,8 ± 0,2	8,4 ± 0,2

По окончании пролонгированных сроков хранения (на седьмые сутки) йогурт, произведенный по традиционной технологии, и йогурт, произведенный по дуальной технологии (образец 2) при органолептической оценке набрали несколько меньшие суммы баллов, при этом наблюдалось незначительное снижение балльной оценки по показателю «Внешний вид и консистенция», «Запах и вкус». У данных образцов было отмечено ухудшение консистенции сгустка, появился выраженный молочнокислый запах. Изменение суммарной оценки в конце хранения для образцов составляет: контроль – снижение на 1,2 балла, образец 2 – снижение на 0,4 балла, образец 3 – снижение на 0,5 балла.

Молочнокислые бактерии обладают способностью ферментировать лактозу в молочную кислоту, что приводит к увеличению титруемой кислотности и снижению активной кислотности. Развитие микроорганизмов заквасочной культуры и выделяемые ими продукты брожения приводят к изменениям белковой системы образцов, что в свою очередь влияет на свойства буферных систем продукта [1]. В период хранения в образцах йогуртового напитка замечено значительное снижение активной кислотности рН (рис. 1). В первые три дня замечено значительное снижение показателей pH в диапазоне (0,31…0,4 ± 0,03) ед., что может быть связано с продолжением ферментации используемой закваски во время хранения. Более высокие значения активной кислотности были у образца, произведенного по традиционной технологии – (4,68 ± 0,03). При добавлении фукоидана снижается рН – БАВ может быть хорошей питательной средой для развития заквасочной культуры. В последующие дни активная кислотность изменяется незначительно.

Кроме того, замечено повышение титруемой кислотности в течение всего срока хранения. Существует пропорциональная зависимость между скоростью развития микроорганизмов заквасочной культуры и кислотности, увеличение кислотности пропорционально скорости ферментации. В образцах наблюдается увеличение титруемой кислотности (рис. 2). При использовании УЗВ обработки и добавлении фукоидана повышаются значения кислотности. В образце 2 и 3 на 7-е сутки кислотность достигает (110 ± 2,0) оТ, тогда как в контрольном образце (98 ± 2,0) оТ. Обработанное УЗВ кавитацией молоко и добавление БАВ является благоприятной средой для развития заквасочной культуры на протяжении всего срока хранения, что в свою очередь влияет на повышение титруемой кислотности.

Изменение вязкости в течение 7-дневного хранения йогуртового продукта представлено на рис. 3. Контрольный образец имел вязкость (6,4 ± 1,0) мПа∙с. Максимальное значение

Рис. 1. Изменение активной кислотности (рН) в процессе хранения

Рис. 2. Анализ титруемой кислотности при хранении йогуртовых напитков, оТ

вязкости у образцов достигает на 5-й день. Наивысший показатель у образца 2 (УЗВ обработка воды с фукоиданом) – (19,2 ± 1,0) мПа∙с, что может быть связано с максимальным растворением фукоидана в молоке, поскольку йогурт имеет более высокий уровень углеводов – это возможно улучшило стабильность геля образца. На 7-й день у образцов заметно снижение вязкости.

Значения синерезиса образцов анализируемых йогуртовых напитков приведены на рис. 4. Максимальные значения синерезиса на первый день были у образца 1 (контроль) –

(52 ± 2,0) см3 1 час. Это может быть связано с продолжением формирования сгустка йогурта, при этом белок обладает низкой влагоудерживающей способностью. В последующие дни количество отделившейся сыворотки снижается. Минимальные значения отделившейся сыворотки были получены у образцов с добавлением БАВ фукоидан.

Так, при одновременной обработки воды и фукоидана (образец 2) на седьмой день количество отделившейся сыворотки за час составило (28 ± 2,0) см3, у образца 3 (УЗВ обработка воды и добавление фукоидана) (29 ±

Рис. 3. Изменение вязкости в исследуемых образцов в течение 7 дней, мПа·с

Рис. 4. Анализ синерезисных свойств исследуемых образцов в процессе хранения, см 3

2,0) см3. Снижение показателей происходит вследствие повышения степени гидратации и дезагрегации мицелл казеина, увеличения содержания денатурированных сывороточных белков, что в целом приводит к увеличению жесткости и повышению влагоудерживающей способности белка [5, 9].

Высокая антиоксидантная активность

(АОА) отмечается в йогуртах с добавлением фукоидана и применением УЗВ обработки. Внесение БАД перед заквашиванием значительно увеличило антиоксидантную активность йогуртового напитка по сравнению с контрольным образцом. Это можно объяснить тем, что фукоидан является природным антиоксидантом. Максимально высокие антиокси- дантные показатели к концу срока хранения у образца 2 – (299,2 ± 5) мг АК/100 г продукта. Это свидетельствует о том, что комплексное применение УЗВ обработки и фукоидана значительно увеличивает антиоксидантную активность. В образце 3 (УЗВ обработка воды и добавление фукоидана) антиоксидантная активность незначительно ниже – (253,1 ± 5) мг АК/100 г продукта (рис. 5).

Результаты массовой доли экзополисаха-рида кефиран представлены на начальный и конечный период хранения на рис. 6. Исследования показали, что заквасочная культура, используемая при производстве йогуртовых напитков, активно продуцируют полисахариды на среде с добавлением фуокидана. Внесение фукоидана на этапе ультразвуковой обработки воды (образец 2) повышает массовую долю кефирана до 168,3 мкг на г, что на 9,6 мкг на г, больше чем у образца 1 (контроль). К концу срока хранения у всех образцов замечено увеличение массовой доли кефирана.

Применение УЗВ в технологии йогуртовых напитков и внесение микронизированно-го фукоидана активизирует заквасочную микрофлору и, как следствие, скорость преобра-

■ 1 день ■ 3 день ■ 5 день ■ 7 день

Рис. 5. Изменения антиоксидантной активности в течении хранении образцов, мг АК/100 г продукта

Рис. 6. Анализ массовой доли экзополисахарида кефиран в исследуемых образцах на начальный и конечный период хранения

зования основных компонентов сырья. S. thermophilus и L. bulgaricus , присутствующие в используемой закваске йогурта, имеют симбиотическую связь, во время ферментации начинают действовать S. thermophilus , а затем L. bulgaricus .

Результаты товароведной оценки качества йогуртов на основе применения метода комплексной оценки представлены в табл. 2. Из совокупности показателей, по которым оценивались йогурты, полученные по разработанной технологии, были сформированы следующие группы:

• 1.    Показатели органолептической оценки (потребительские свойства).

• 2.    Показатели оценки функциональной полноценности.

• 3.    Показатели оценки стабильности свойств, оцениваемые в период хранения

Представленные данные доказывают эф- фективность применения предлагаемого дуального подхода в технологиях йогуртов для обеспечения функциональной полноценности продукта. Наивысшие значения 1,3512 комплексного показателя имел образец 2, при контрольном значении 1,0706, что на 26 % выше контроля. Высокое значение комплексного показателя было отмечено и для образца 3. Йогурты, произведенные на основе предложенных технологий, в большей мере отличались от контрольной партии в группе показателей «функциональной полноценности» – в среднем на 61…74 %.

Оценка безопасности образцов йогуртов проводилась с учетом показателя «степень токсичности», которую определяли по выживаемости инфузорий Paramecium caudatum через 2 часа экспозиции в вытяжке исследуемого продукта . Данные табл. 3 показывают, что образцы йогурта являются нетоксичными.

Таблица 2

Результаты комплексной товароведной оценки качества йогуртового продукта

Наименование показателя качества	К весомости	Эталон	Характеристика продукта
			образец 1 (контроль)	образец 2	образец 3
Органолептическая оценка:	0,5
Внешний вид и консистенция	0,5	5	4,6	4,9	4,8
Pn/Pэт внешний вид и консистенция			0,92	0,98	0,96
Запах и вкус	0,3	5	4,2	4,5	4,3
Pn/Pэт запах и вкус			0,84	0,9	0,86
Цвет	0,2	5	4,8	5	4,9
Pn/Pэт цвет			0,96	1	0,98
Итого по группе			0,452	0,480	0,467
Оценка функциональной полноценности:	0,45
Массовая доля кефирана, мкг/г	0,4	150	165,375	271,8	274,8
Pn/Pэт м.д. кефирана			1,1	1,81	1,83
Антиоксидантная активность, мг на 100 г	0,4	160	162,52	299,2	253,1
Pn/Pэт Антиоксидантная активность			1,02	1,87	1,58
Итого по группе			0,3816	0,6624	0,6138
Оценка стабильности свойств:	0,4
Органолептическая оценка, балл	0,3	5	4,5	4,8	4,67
Pn/Pэт Органолептическая оценка			0,9	0,96	0,94
Титруемая кислотность, оТ	0,23	75-140	87	110	110
Pn/Pэт титруемая кислотность			0,62	0,47	0,78
Синерезис, мл в час	0,3	66	40	28	29
Pn/Pэт синерезис			0,6	0,42	0,44
Итого по группе			0,2370	0,2088	0,2374
Комплексный показатель			1,0706	1,3512	1,3182

Таблица 3

Установление степени токсичности йогуртов на основе выживаемости инфузорий Paramecium caudatum

Наименование образца	Среднее количество инфузорий в начале опыта, шт.	Среднее количество инфузорий через 2 часа, шт.	Средняя выживаемость, %	Степень токсичности
При закладке на хранение
Образец 1 (контроль)	117 ± 15	111 ± 15	94,4 ± 7	Нетоксичный
Образец 2	137 ± 15	132 ± 15	94,8 ± 7	Нетоксичный
Образец 3	182 ± 15	197 ± 15	108,9 ± 7	Нетоксичный
На третьи сутки хранения
Образец 1 (контроль)	206 ± 15	267 ± 15	129,2 ± 7	Нетоксичный
Образец 2	226 ± 15	284 ± 15	125,5 ± 7	Нетоксичный
Образец 3	209 ± 15	278 ± 15	133, ± 7	Нетоксичный
На пятые сутки хранения
Образец 1 (контроль)	294 ± 15	315 ± 15	107,5 ± 7	Нетоксичный
Образец 2	318 ± 15	330 ± 15	104 ± 7	Нетоксичный
Образец 3	260 ± 15	291 ± 15	111,7 ± 7	Нетоксичный
На седьмые сутки хранения
Образец 1 (контроль)	544 ± 15	561 ± 15	105,7 ± 7	Нетоксичный
Образец 2	530 ± 15	551 ± 15	104,2 ± 7	Нетоксичный
Образец 3	500 ± 15	535 ± 15	107 ± 7	Нетоксичный

При этом у образца 3 при закладке на хранение отмечен прирост инфузорий на 8,9 %, тогда как у образцов 1 и 2 снижение количества инфузорий, но при этом все образцы являются нетоксичными. В процессе хранения все образцы йогурта относились к категории нетоксичных продуктов.

Таким образом, оценка качества йогуртов в процессе хранения доказала, что применение дуального подхода благоприятно сказывается на сохранении качества и потребительских свойств продукции. Йогурты, полученные на основе модифицированных технологий, на седьмые сутки хранения имели органолептические и физико-химические показатели, которые укладывались в нормативные требования. Показатели «массовая доля АОА» и ЭПС кефиран нарастала, что гарантирует улучшение функциональных свойств йогуртов на протяжении всего периода хранения. Полученные результаты позволили пролонгировать сроки хранения йогуртов, полученных с применением дуального подхода, на 48 часов.

Работа проводилась в рамках программы Правительства РФ (Постановление №211 от 16.03.2013 г.), соглашение № 02.A03.21.0011 и при финансовой поддержке государственного задания № 40.8095.2017/БЧ (2017123-ГЗ) и гранта РФФИ 18-53-45015.