Исследование и разработка технологии тонизирующих напитков на основе молочной сыворотки

Введение Развитие молочной промышленности во всем мире набирает большие обороты с каждым днем. Молочная продукция становится популярной и употребляется населением всех возрастов. Решением совета ЕЭК молоко и молочная продукция входит в состав важнейших звеньев АПК, на его долю приходится 13% от валового объёма сельского хозяйства. Поэтому развитие молочной отрасли и обеспечение населения доступной и качественной молочной продукцией является задачей стратегического значения для любого государства [1]. Основным основополагающим законопроектом для развития молочной промышленности в Республике Казахстан является государственная программа по развитию агропромышленного комплекса Республики Казахстан на 2017-2021 годы. В данной программе одной из основных задач является рост валовой продукции из сельскохозяйственного сырья, а также увеличение экс- порта, интенсификация размеров производства и развитие номенклатуры обработанных товаров, пользующихся спросом на внутреннем и внешних рынках [2-3]. С увеличением роста объёмов производства молочной промышленности в Республике Казахстан, поднялся и уровень экспортируемых товаров данного подкомплекса АПК. Основными используемыми, а так же и экспортируемыми товарами в 2018-2020 годы в количественном выражении стали: молоко, сливки, кисломолочная продукция, сыр и творог. За последние годы изготовление молочных продуктов в Казахстане плавно увеличивается, а именно число вырабатываемого сыра и творога в последние пять лет увеличилось на 7 тысяч тонн в молочном эквиваленте [4]. Одной из проблем, имеющихся на всех предприятиях молочной продукции, в частности выпускающих творог и сыр до настоящего времени остается отход производства - молочная сыворотка. Во всем мире данную проблему решают путем изготовления различных продуктов, в особенности напитков, либо путем получения сухой молочной сыворотки.

Известно, что продукты на основе молочной сыворотки с использо-ванием природных ингредиентов положи-тельно влияют на здоровье человека путем повышения сопротивляемости организма различным болезням. Также такие продукты усиливают многие физиологические процессы в организме, позволяя человеку вести активный образ жизни в течение длительного времени.

В данной работе научный и практический интерес представляет собой изучение возможности создания молочных продуктов на основе молочной сыворотки с применением соков ягод ирги, черноплодной рябины и облепихи, прорастающих в Северном Казахстане. Таким образом, целью настоящего исследования является исследование и разработка технологий напитков на основе молочной сыворотки, обогащенных соками дикорастущих ягод.

Актуальность данных исследований заключается в переработке сыворотки, что способствует уменьшению наносимого экологии вреда отходами молочной промышленности. Обогащение сыворотки растительными компонентами местного сочного растительного сырья позволит получить полезный для здоровья продукт и расширить ассортимент выпускаемой продукции.

Следует отметить, что молочная сыворотка по своему составу идеально подходит для правильного - положительного питания. В составе сыворотки присутствуют разного вида хемиопревенторы, которые обладают действием многофункционального направления. К ним относится: лактоза аминокислоты, белковые вещества, кислоты, большое количество минеральных веществ, а также водо- и жирорастворимые витамины. Существенно отметить что в условиях развития индустрии и ростом рыночной экономики, разработка и внедрение технологий продуктов нового поколения на основе сыворотки посредством ее переработки является одной из важнейших задач молочной индустрией [5,6].

Богатый химический состав и полезные свойства молочной сыворотки позволяют применять ее непосредственно сразу, или же после предварительной обработки, для дальнейшего приготовления продуктов. После первичной обработки используют составные части сыворотки, или сыворотку обогащают биологически активными добавками и растительными компонентами[7-8].

Ообщераспространённым видом добавок для производства продуктов из сыворотки являются продукты растительного происхождения, а именно овощи, ягоды, фрукты, экстракты лечебных трав. Они обладают лекарственными и диетическими свойствами, а также являются продуктами увеличивающими пищевую и вкусовую ценность продукта [9-11].

Пищевая и биологическая ценность растительного сырья определяется его химическим составом, который зависит от сорта, места произрастания сырья, времени сбора, климатических условий, технологии переработки и других факторов. Поэтому, использование в качестве обогатителей местного растительного сырья является актуальной и более целесообразной.

В представленной работе рассмотрены пути обогащения молочной сыворотки соками ягод ирги, черноплодной рябины и облепихи.

Ирга - ягода прорастающая в Акмолинской и Кустанайской областях. Она очень морозоустойчива и неприхотлива. Ценность ягод, их технологическое совершенство определяется уровнем их биологически активных веществ: витаминов, прежде всего аскорбиновой кислоты и активных веществ Р, органических кислот, сухого вещества, сахаров и т.д. [12,13]

Арония черноплодная или черноплодная рябина - это разновидность фруктового дерева или кустарника, принадлежащего к роду Розовых. Черплодную рябину выращивают в пищевых целях, как декоративный и лечебный кустарник [13].

Черноплодная рябина содержит около 10% сахара (глюкоза, фруктоза, сахароза), а также до 1,3% кислоты (предпочтительно яблочной кислоты), около 1% пектина и 0,50,6% дубильных веществ, антоцианов, флавоноиды, соли молибдена, марганец, медь. Плоды аронии богаты витаминами: C, B1, B2, E, PP, провитамином A.

Облепиха - богатая биологически активными веществами ягода. Она находится на третьем месте по содержанию витамина С (от 100 до 700 мг% ). Витамин С хорошо со- храняется в продуктах переработки облепихи. Это связано с отсутствием в его плодах аскорбиноксилазы. Витамины группы Р состоят из биофлавоноидов, количество которых также очень велико - 100-200 мг%. В состав облеихи также входят водорастворимые витамины - тиамин (B1) до 0,28 мг%, рибофлавин (B2) - до 0,38 мг% и фолиевая кислота - до 0,79 мг%. Наиболее важными жирорастворимыми витаминами являются каротины и каротиноиды (провитамин А). Содержание витаминов в сырых плодах достигает 40 мг%. По количеству витамина Е (комплекс токоферола) облепиха не имеет себе равных среди плодово-ягодных культур и составляет от 8 до 18 мг%, что в 2–3 раза больше, чем в миндале или фундуке [14].

Смотря на уникальный физико-химический состав вышеперечисленных дикорастущих ягод, а также острый дефицит в витаминах у населения в Северном Казахстане, применение соков ягод ирги, рябины и облепихи при разработке продуктов из молочной сыворотки позволит создать нужные и полезные освежающие напитки.

Этапы экспериментальных исследований были основаны на задачах, поставленных для разработки безотходной технологии производства молочной продукции, а именно напитков на основе сыворотки, обогащенных дикорастущим сырьем Северного Казахстана.

Материалы и методы исследований

Для решения поставленных в работе задач были использованы современные физико-химические, органолептические, технологические и статистические методы по исследованию сырья и готовой продукции.

Объектами исследования в работе являлись:

• -    творожная сыворотка (АО «Астана Өнім», Республика Казахстан, Акмолинская область, Целиноградский район, село с. Жарлыколь).

• -    ягоды ирги, черноплодной рябины и облепихи, произрастающих в Акмолинской области.

В экспериментальных исследованиях применялись стандартные общепринятые в молочной отрасли, методики, ГОСТ 3624-92, ГОСТ 26781-85, ГОСТ 25179-2014, ГОСТ 3626-73, ГОСТ 34304-2017, ГОСТ 34352-2017.

Результаты и их обсуждение

В целях получения сывороточных напитков, в творожной сыворотке были проведены необходимые исследования по определению физико-химического состава. Данные анализов приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Показатели физико-химического анализа творожной сыворотки

Наименования показателя	Значения	По ГОСТ 34352-2017
Титрируемая кислотность, °Т	55	не более 70
pH	5,3	от 3 до 8
Массовая доля белка, %	1,75	не менее 0,4
Массовая доля сухих веществ, %	5,5	не менее 5,0
Массовая доля лактозы, %	4,9	не менее 3,5

Данные анализов показывают, что сыворотка соответствует требованиям ГОСТ 34352-2017 и пригодна для дальнейшего применения и комбинирования с соками ягод ирги, облепихи и черноплодной рябины.

Для проведения экспериментальных исследований были получены свежевыжатые ягодные соки с помощью соковыжималки на базе лаборатории КАТУ им. С.Сейфуллина. Стоит отметить, что из 1000 г рябины вышло

474 мл сока; из 1000 г ирги вышло 426 мл сока; из 1000 г облепихи вышло 519 мл сока.

Были исследованы органолептические и показатели до пастеризации и после пастеризации, а также изменения титруемой и активной кислотности соков. Пастеризацию соков провели при температуре 70оС в течение 10 минут. Титруемая и активная кислотность соков ирги, облепихи и рябины представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Титруемая и активная кислотность в соках

Наименование ягод	до пастеризации		после пастеризации
	оТ	pH	oT	pH
Ирга	8,3	4,1	7,8	4,1
Облепиха	27	3,1	25,9	3,3
Рябина	15	3,6	14,8	3,6
ГОСТ 34127-2017	от 0,1 до 35,0 включ.	от 3 до 7	от 0,1 до 35,0 включ.	от 3 до 7

По данным, полученным после проведения титруемой и активной кислотности сока, можно увидеть, что показатели соответствуют ГОСТ 34127-2017. Результаты данных после проведения пастеризации указывают на незначительное снижение кислотности, однако во вкусе и цвете изменений не наблюдалось.

До проведения анализов предварительно были приготовлены 12 образцов напитка с различной комбинацией соков ирги, рябины и облепиха. После проведения предварительных анализов было решено остановиться на образцах со следующими соотношениями, на 1000 мл сыворотки добавлены соки пастеризованные в %: образец- 1 (70-15-15), образец- 2 (60-25-15). Данные исследований приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Титруемая и активная кислотность в сывороточных напитках

Наименование	Титруемая кислотность, оТ	рН
Образец 1	55	5,4
Образец 2	60	4,6

В приведенных образцах были определены массовая доля сухих веществ и массовая концентрация сахаров. Данные приведены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Содержание массовой доли сухих веществ и концентрация сахаров.

Проведенные исследования показывают соответствие предлагаемых напитков существующим требованиям. Не менее важным фактором в технологии производства сывороточных напитков является стабиль- ность продукта, поэтому с целью определения сроков хранения напитка были проведены исследования по динамике изменения титруемой и активной кислотности в течение 5 суток. Данные приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Исследование срока хранения сывороточных напитков

Образцы	Показатели	1-й день	2-й день	3-й день	4-й день	5-й день
a , r § о & s « °	Кислотность, °Т	55	55	57	61	66
	рН	5,4	5,1	4,7	4,8	4,6
	Лактоза, %	4,8	4,8	4,77	4,75	4,74
C3 & kO О	Кислотность, °Т	60	62	64	67	69
	рН	4,6	4,6	4,5	4,4	4,4
	Сухие вещества, % мас.	8,2	8,3	8,5	8,5	8,5
	Концентрация сахаров, г/100 см 3	6,4	6,5	6,7	6,7	6,8
M СЧ о	Кислотность, °Т	62	62	65	67	69
	рН	4,4	4,4	4,4	4,3	4,3
	Сухие вещества, % мас.	7,1	7,1	7,3	7,3	7,3
	Концентрация сахаров, г/100 см 3	5,8	5,8	5,8	5,9	5,9

По данным, полученным после проведения физико-химического анализа, можно увидеть, что полученные продукты на основе сыворотки полностью соответствуют ГОСТ.

Заключение

В целом, согласно результатам исследований установлено, что разработка технологии сывороточных напитков актуальна и требует дальнейших более глубоких исследований. Внесение натуральных соков улучшает не только вкус, но и цвет напитка, что весьма актуально в технологии продуктов из молочной сыворотки.

Представленная исследовательская работа выполнена в рамках программно-целевой программы 2ПЦФ/МСХ-22 BR10764998 «Разработка технологий с использованием новых штаммов полезных микроорганизмов, ферментов, нутриентов и других компонентов при производстве специальных диетических продуктов питания», подпроекта «Разработка ресурсоберегающей технологии молочных продуктов эконом-класса из сыворотки (сывороточный сыр, освежающие и тонизирующие напитки).