Исследование эффективности обогащения творожного продукта для специализированного питания

В настоящее время увеличивается спрос населения на творожные, как молочно-белковые обогащённые продукты питания. Такая тенденция активно поддерживается и развивается правительством Российской Федерации [1-3]. Согласно доктрине продовольственной безопасности, одной из основных целей является исследование и разработка инновационных технологий молочных продуктов, отличающихся высокой биологической ценностью, для массового и специализированного питания. В связи с ростом распространения заболеваний сахарным диабетом и необходимостью строгого соблюдения диетических ограничений, производство специализированных молочных продуктов питания становится жизненно важными [4-6]. Такие специализированные молочные продукты питания должны обладать высокой биологической ценностью и обеспечивать достаточное поступление жизненно важных нутриентов, которые поддерживают и улучшают здоровье людей, в том числе с сахарным диабетом [7-9]. Обогащение молочно-белковых продуктов питания ферментированными продуктами пчеловодства является высокоэффективным методом при разработке инновационных специализированных диабетических продуктов питания [10-12]. На основании представленной информации, выбранное направление научно-исследовательской работы является перспективным.

Цель научно-исследовательской работы заключается в разработке биотехнологии творожного продукта, обогащённого пчелиной пергой. Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:

• -    разработать рецептуру получения творожного продукта обогащённого пчелиной пергой;

• -    провести физико-химический анализ разработанного обогащённого творожного продукта и выполнить обработку полученных результатов исследования.

Материалы и методы

В рамках исследования при разработке обогащенного творожного продукта использовалось обезжиренное молоко, производства «ВНИМИ-Сибирь» (Россия, г. Омск). При обогащении творожного продукта использовался сухой порошок пчелиной перги производства «ЗДОРОВ» (Россия), растворённый в обезжиренном молоке. Пищевая ценность ингредиентов творожного продукта представлена в таблице 1. Процесс заквашивания осуществлялся с использованием комбинации бактериальных заквасок:

• -    «БК-Улич-ЛД» состоящая из: Lactococcus lactis subsp. diacetilactis ;

• -    «БК-Углич-№6» в составе: Lactococcus lactis subsp. cremoris, Lactococcus lactis subsp. lactis, Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris, Lactococcus lactis subsp. diacetylactis;

• -    «Бифилакт-Б» состоящая из: Bifidobacterium bifidum ;

производства «Экспериментальная биофабрика ВНИИМС Россельхозакадемии», г. Углич, Россия.

Количество вносимой закваски в обезжиренное молоко определялось согласно рекомендациям производителя «Экспериментальная биофабрика ВНИИМС Россельхозакадемии», г. Углич, Россия. Объём вносимого функционального ингредиента пчелиной перги согласно ГОСТ 55577-2013 [5].

Таблица 1. Пищевая ценность ингредиентов творожного продукта в 100 г продукта, %

Table 1. Nutritional value of cottage cheese ingredients per 100 g of product, %

Наименование показателя Naming of the indicator	Обезжиренное молоко Skim milk	Пчелиная перга Bee pollen
Массовая доля белка Crude protein	3,00 ± 0,20	21,70 ± 0,20
Массовая доля жира Crude fat	0,05 ± 0,01	1,58 ± 0,01

Пчелиная перга это запас концентрированного белкового корма медоносных пчёл, произведённого пчёлами из цветочной пыльцы (пыльцевой обножки) путём её консервирования молочно-кислым брожением. В 100 г пчелиной перги содержится: 18 % белка, 1,4 % жира, 20,4 % углеводов.

В исследовании использовались современные методы пищевой биотехнологии, аналитической химии и компьютерного моделирования. Для оценки физико-химических свойств разработанного творожного продукта использовались следующие методы:

• -    Массовая доля белка – ГОСТ 34454-2018;

• -    Аминокислотный состав – ГОСТ Р 555692013;

• -    Массовая доля жира – ГОСТ 5867-2023;

• -    Витаминный состав – ГОСТ 34258-2017, ГОСТ 32043-2012,

которые проводились в лаборатории научно-исследовательского института биотехнологии НИУ «Кемеровского государственного университета» г. Кемерово, Россия.

Результаты и их обсуждение

В экспериментальных выработках опытного образца обогащённого творожного продукта использовалось обезжиренное молоко с м.д.ж. 0,5 % и кислотностью не выше 20 ˚Т. На первом этапе осуществлялся подогрев обезжиренного молока до температуры 40±2 °С. При достижении необходимой температуры обезжиренное молоко направлялось на пастеризацию при температуре 80-85 °С, с выдержкой 5-10 мин и охлаждалось до температуры внесения закваски 30±2 °С. Для получения обезжиренного творога использовались бактериальные концентраты «БК-Улич-ЛД», «БК-Углич-№6», «Бифилакт-Б». Продолжительность свёртывания обезжиренного молока для получения творога составляет 6-8 ч. Готовность сгустка определяется по его кислотности для обезжиренного творога она должна быть в пределах от 75 до 85 ºТ. Полученный творожный сгусток подвергается самопрессованию при температуре 16 °С не менее 1 ч. до появления ровного однородного сгустка. После самопрессования обезжиренный творог прессовался от 3 до 4 ч , готовность творога определялась массовой долей влаги, соответствующей требованиям нормативной документации [6].

Пчелиную пергу перемешивали с пастеризованным обезжиренным молоком до однородной консистенции. Заключительным этапом является получение обогащённого творожного продукта, для этого необходимо в обезжиренный творог ввести растворённую в обезжиренном молоке пергу для дальнейшего перемешивания в течение 10-15 мин до однородной консистенции. Готовый продукт упаковывается в герметичную упаковку и охлаждается до 4±2 °С. В таблице 2 представлен состав компонентов для получения 1000 кг обогащенного творожного продукта.

Таблица 2.

Состав компонентов для получения 1000 кг / масс, % обогащенного творожного продукта

Table 2.

The composition of the components for obtaining 1000 kg / mass, % enriched curd product

Компонент | Component	Количество, масс % | Quantity, mass %
Обезжиренное молоко с массовой долей белка 3,0% и с массовой долей жира 0,05% Skimmed milk with 3.0% protein by mass and 0.05% fat by mass%	99,919
Концентрат бактериальный лиофилизированный «БК-Углич ЛД» Bacterial lyophilized concentrate "BK-Uglich LD"	0,003
Концентрат бактериальный лиофилизированный «БК-Углич-№6» Bacterial lyophilized concentrate "BK-Uglich-No. 6"	0,003
Концентрат бактериальный лиофилизированный «Бифилакт-Б» Bacterial lyophilized concentrate "Bifilact-B"	0,025
Пчелиная перга | Bee pollen	0,05

При определении массовой доли белка разработанного обогащённого творожного продукта использовалась методика измерения массовой доли общего и белкового азота в бе-локсодержащих пищевых продуктах методом сжигания по Дюма с использованием автоматического анализатора азота Rapid N Cube

(Elementar Analysensysteme GmbH ) [13-15]. Для определения массовой доли жира использовался экстрактор SER148 Solvent Extraction Unit (VELP Scientifica). Полученные результаты оценивались в соответствии с ГОСТ 31453-2013 «Творог.Технические условия» и приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Массовая доля белка и жира творожного продукта

Table 3.

Mass fraction of protein and fat of the curd product

Наименование показателя Naming of the indicator	Обезжиренный творог с м.д.ж. 0,5 % (контроль) Low-fat cottage cheese with 0.5% fat content (control)	Творожный продукт (опыт) Cottage cheese product (experience)
Массовая доля белка | Crude protein	18,300±0,210	23,700±0,210
Массовая доля жира | Crude fat	0,500±0,001	1,580±0,001

Результаты исследования по определению массовой доли белка и жира свидетельствуют на увеличение массовой доли белка в разработанном творожном продукте на 5,7 %, что обусловлено его обогащением пчелиной пергой – биологически ценным компонентом с высоким содержанием белка. Увеличение жирности творожного продукта так же связано с внесением пчелиной перги, которая богата Омега-3,

Омега-6 жирными кислотами [16-18]. Таким образом, применение пчелиной перги в качестве функционального ингредиента позволило существенно повысить биологическую ценность, что в свою очередь придаёт функциональные свойства разрабатываемому творожному продукту. За счёт использования обезжиренного творога и молока полученный творожный продукт обладает диетическими свойствами.

Аминокислотный состав разрабатываемого обогащённого творожного продукта исследовался на жидкостном хроматографе Shimadzu LC-20 Prominence с диодно-матричным детектором Shimadzu SPD20MA, колонка Kromasil С-18 250х4,6мм методом обращённо-фазовой ВЭЖКХ с получением фенилтиогидантоинов аминокислот.

Обработка полученных данных производилась методом калибровки и делением площади пика соответствующей аминокислоты на фактор отклика, получая конечное число содержания аминокислот в исследуемом образце. Результаты исследования отражены на рисунке 1, а также в таблице 4.

Рисунок 1. Хроматограмма ВЭЖХ анализа состава основных аминокислот творожного продукта

Figure 1. HPLC chromatogram of the analysis of the composition of the main amino acids of the curd product

Согласно данным хроматограммы высокие показатели имеют следующие аминокислоты: 56 – Аспарагин + аспарагиновая кислота; 38 – Глутамин; 25 – Глутаминовая кислота; 35 – Серин; 36 – Глицин; 37 – Гистидин;

41 – Аргинин; 24 – Триптофан; 43 – Треанин

45 – Аланин; 46 – Пролин; 60 – Тирозин

64 – Метионин; 66 – Валин; 61 – Цистеин

69 – Цистин 72 – Изолейцин; 73 – Лейцин

77 – Фенилаланин; 42 – Лизин.

Таблица 4.

Анализ состава основных аминокислот творожного продукта по данным ВЭЖХ (мг/100 г продукта)

Table 4.

Analysis of the composition of the main amino acids of the curd product according to HPLC data (mg/100 g of the product)

Определяемый параметр The defined parameter	Обезжиренный творог с м.д.ж. 0,5 % (контроль) Low-fat cottage cheese with 0.5% fat content (control)	Творожный продукт (опыт) Cottage cheese product (experience)
Незаменимые аминокислоты, в том числе | Essential amino acids, including	5531,0	6380,0
Валин | Valine	601,0	609,0
Изолейцин | Isoleucine	698,0	788,0
Лейцин | Leucine	990,0	1010,0
Лизин | Lysine	878,0	941,0
Метионин | Methionine	553,0	766,0
Треонин | Threonine	470,0	499,0
Триптофан | Tryptophan	238,0	381,0
Фенилаланин | Phenylalanine	543,0	796,0
Гистидин | Histidine	560,0	590,0
Заменимые аминокислоты, в том числе Non-essential amino acids, including	6559,0	9213
Аланин | Alanine	509,0	680,0
Аргинин | Arginine	467,0	715,0
Аспарагин + аспарагиновая кислота Asparagine + Aspartic Acid	363,0	406,0
Глутаминовая кислота | Glutamic Acid	344,0	470,0
Глутамин | Glutamine	224,0	232,0
Глицин | Glycine	709,0	818,0
Пролин | Proline	1155,0	2241,0
Серин | Serine	301,0	329,0
Тирозин | Tyrosine	768,0	1143,0
Цистеин | Cysteine	884,0	1082,0
Цистин | Cystine	835,0	1097,0
Общее количество аминокислот Total number of amino acids	12090,0	15593,0

Анализ аминокислотного состава творожного продукта свидетельствует о том, что за счёт обогащения пчелиной пергой новый продукт заметно пополнился незаменимыми аминокислотами, такими как: метионин, цистин, изолейцин, фенилаланин, тирозин, триптофан, валин. Эти аминокислоты играют ключевую роль в метаболических процессах, являясь основными структурными компонентами белков [19-21].

Высокое содержание данных аминокислот способствует поддержанию оптимального гомеостаза организма человека.

Проведено исследование содержания витаминов в обогащённом творожном продукте, для анализа применялся жидкостный хроматограф Shimadzu LC-20 Prominence с диодно-матричным детектором Shimadzu SPD20MA, колонка Kromasil С-18 250х4,6мм. Результаты анализа приведены в таблице 5.

Таблица 5.

Содержание витаминов в обогащённом творожном продукте (мг/100 г продукта)

Vitamin content in the enriched curd product (mg/100 g of product)

Table 5.

Наименование витамина Name of the vitamin	Обезжиренный творог с м.д.ж. 0,5 % (контроль) Low-fat cottage cheese with 0.5% fat content (control)	Творожный продукт (опыт) Cottage cheese product (experience)
Витамин В1 | Vitamin B1	0,0400	27,650
Витамин В2 | Vitamin B2	0,2500	0,350
Витамин В3 | Vitamin B3	0,1000	64,000
Витамин В5 | Vitamin B5	0,2100	0,621
Витамин В6 | Vitamin B6	0,1900	3,650
Витамин В12 | Vitamin B12	0,0005	26,670
Витамин А | Vitamin А	0,0001	1,270
Витамин Е | Vitamin Е	0,1000	1,420
Витамин D | Vitamin D	0,0002	92,300

В результате анализа данных, представленных в таблице 4, было определено, что обогащение творожного продукта пчелиной пергой приводит к значительному повышению в его сотаве витаминов группы В, а также жирорастворимых витаминов A, D и E. Данные исследования указывают на высокую эффективность пчелиной перги в качестве источника витаминов, что подтверждает перспективность использования пчелиной перги в качестве функциональго ингредиента при обогащении молочно-белковых продуктов питания.

Заключение

В результате научно-исследовательской работы разработана рецептура получения творожного продукта обогащённого пчелиной пергой. Результаты проведенные исследований по определению массовой доли белка, жира, состава основных аминокислот, содержания витаминов в конечном продукте, свидетельствуют о том, что использование пчелиной перги в качестве функционального ингредиента для эффективного обогащения творожного продукта.