Исследование показателей качества обезжиренного персикового йогурта функционального назначения, полученного сублимацией

УДК 637.146:664.8.047:613.2                       

Всем известно, что молочная продукция издревле считалась одной из самых полезных и необходимых продуктов для организма человека. Еще с раннего возраста материнское молоко выступает единственным продуктом и даже по завершению грудного вскармливания остается важной частью полноценного здорового питания [1–2]. Молоко содержит достаточное количество калия, кальция, магния, цинка, а также группы различных витаминов, которые помогают организму нормально функционировать. Кроме этого, молоко богато пищеварительными ферментами, факторами роста и иммуноглобулинами, жирными кислотами, как омега-3 и линолевая кислота [3–4].

Среди молочных продуктов большой интерес представляют кисломолочные продукты, которые также содержат кальций и полноценный белок, участвующие в формировании мышц и костей. Регулярное употребление кисломолочной продукции защищает организм от разных заболеваний [5-8]. Такие продукты могут быть изготовлены из молока всех домашних животных путем сквашивания и брожения под воздействием бифидо- и лактобактерий, а также дрожжей. Кисломолочные продукты отличаются от молочных прежде всего тем, что они содержат бактерии и ферменты, которые сквашивают натуральное молоко и лучше усваиваются организмом. Особой популярностью среди кисломолочных продуктов пользуется йогурт, получаемый с помощью ферментирования живыми бактериями.

В последние годы производство сухого йогурта функционального назначения имеет тенденцию своего развития, внося в продукт дополнительную пищевую ценность в виде природных витаминов. Поэтому исследования, направленные на поиск разработок новых технологий получения сухого йогурта, обогащенного различными ингредиентами для повышения качественных показателей достаточно актуальны. Многие ученые по результатам многолетних исследований подтверждают эффективноть применения фруктовых добавок в различном состоянии при производстве сухого йогурта. Изучению технологии производства йогуртов с фруктовыми добавками и их последующее влияние на качество готовой продукции посвящены работы авторов Габдукаевой Л.З. и Нигъметзяновой Г.Г. Проведенные ими исследования показывают, что использование фруктовых добавок позволяет повысить биологическую ценность йогурта за счет богатого витаминного комплекса, макро- и микроэлементов и биологически активных веществ. Их применение придает готовым кисломолочным продуктам хорошие сенсорные показатели как насыщенный вкус, цвет и приятный аромат, свойственный свежему фрукту. Многие исследователи подтверждают, что молочнокислые продукты с фруктовыми добавками могут применяться также в качестве питания детского и лечебно-профилактического назначения [9].

Среди многих видов фруктов можно выделить персик, который находит широкое применение при производстве кисломолочной продукции. В плодах персиковых деревьев содержатся флавоноиды, каротиноиды, сахара, доля которых в некоторых сортах может достигать до 20%. В 100 граммах свежих фруктов содержится около 15% суточной потребности человека в минерале, в сухих же персиках их значение значительно выше и составляет 80-85%. Этот фрукт рекомендуется практически всем, особенно детям, а также людям с ослабленным иммунитетом для улучшения их аппетита. Полезные свойства фрукта позволяют применять его при ревматических, сердечно-сосудистых болезнях, а также болезнях печени и желчного пузыря.

В последние годы производители, расширяя ассортимент молочнокислой продукции, все больше заинтересованы в том, чтобы их качество оставалось постоянным на протяжении всего периода гарантийного хранения. Предлагаемая на сегодня технология консервирования разнообразна, и из многочисленных методов способ сублимации занимает лидирующее место как способ, позволяющий получать продукт высокого качества. Этому способу консервации посвящены многочисленные работы авторов многих стран, которые еще раз подтверждают, что способ сохраняет питательную ценность лучше, чем другие способы, сохраняя фактический цвет и форму исходного сырья [10-12].

Резюмируя проведенный обзор, можно сделать вывод, что расширение ассортимента производства сублимированного йогурта, обогащенного фруктовыми добавками, позволит потребителям из разных регионов в разное время года употреблять кисломолочный продукт функционального назначения, создавая организму возможность пополнить запас необходимых витаминов, микро- и макроэлементов, укрепляя тем самым иммунитет.

Таким образом целью работы выступает исследование показателей качества персикового йогурта функционального назначения, полученного сублимационным способом.

Материалы и методы исследований

Объектом исследования выбран йогурт, обогащенный соком персика. В качестве сырья для получения йогурта были использованы обезжиренное молоко и персиковый сок. Йогурт был получен по общепринятой технологии (рис 1).

Рисунок 1. Технологическая схема получения йогурта, обогащенного соком персика

Для получения йогурта требуемого качества было использовано сырье (молоко) высокого качества с минимальным количеством бактерий и посторонних примесей. Обезжиренное молоко, предназначенное для йогурта, было получено сепарированием после тепловой обработки молока-сырья до t=40-45ºС. Данная температура являлась оптимальной для сепарирования, т.к. плотность молока при данной температуре снижается вдвое, что облегчает процесс отделения механических примесей. В процессе сепарации молоко было разделено на сливки и обезжиренное молоко. Полученное обезжиренное молоко подвергалось пастеризации, которая проводилась согласно рекомендуемой температуре t=87±2ºС в течение 10 мин. Пастеризованную смесь охлаждали до t=42±2ºС, далее в охлажденную смесь вносили турецкую закваску от Chr Hansen 1 г на 1 л. Как показали опыты, при нарушении данного соотношения в продукте появлялся резкий кисловатый вкус, а сам продукт обретал зернистую структуру, помимо этого отмечалось выделение определенного количества сыворотки (явление синерезиса). После вне- сения закваски смесь перемешивалась в течение 10-15 мин для равномерного распределения закваски по всему объему.

Для получения йогурта высокого качества важным было достижение им определенной кислотности до охлаждения. Необходимая кислотность была обеспечена в течение 2,5 часа при t=42ºС. Охлаждение начали уже при кислотности 75°Т, далее за время охлаждения она возросла до 92°Т. Окончание сквашивания определяли по образованию сгустка, а также по кислотности сгустка. В охлажденный до t=7ºС сгусток был внесен заранее подготовленный персиковый сок в количестве 20% от общей массы готового йогурта. Смесь подвергали смешиванию для придания однородной консистенции.

Полученный йогурт, обогащенный персиковым соком (состав готового йогурта на 100 г продукта: вода - 80,86 г, жир - 0,1 г, сухих веществ - 19,04 г., кислотность – 92°Т) соответствовал требованиям стандарта и имел мягкий вкус и нежную однородную консистенцию.

Далее полученный йогурт подвергали сублимационной сушке. Эксперименты были проведены в сушилке „Zirbus“ (Германия), которая имела базовый блок VaCo5, ледяной конденсатор (-500С÷-800С) и дополнительные аксессуары, позволяющие проводить сушку для широкого ассортимента продуктов, в том числе и кисломолочных продуктов с фруктовыми наполнителями.

Сублимационная сушка протекала в две фазы: подготовка продукта к замораживанию (заморозка) и сама сушка сублимацией, причем наиболее важным этапом в данном процессе являлся этап замораживания йогурта. Как отмечают многие авторы, при правильной подготовке продукта, т.е. замораживании, можно сократить время сушки на 30% [13-14].

Йогурт подвергали замораживанию для достижения состояния продукта, подходящего для процесса сублимации. Замораживание было произведено в морозильной камере при t=-22ºС, которая в дальнейшем обеспечивает сублимацию, а не плавление, что позволяет сохранить готовому продукту свою физическую форму. При этом скорость замерзания играла важную роль для предотвращения образования крупных кристаллов льда [15]. Были приготовлены к сушке образцы A, B, C 3х размеров: 10 мм, 15 мм, 20 мм с целью подбора оптимального и ресурсоберегающего параметра сушки (рис. 2).

Рисунок 2. Замороженные образцы A, B, C кубиков йогурта толщиной: 10 мм, 15 мм, 20 мм перед проведением процесса сублимационной сушки

Второй фазой сублимационной сушки выступил сам процесс сублимационной сушки (рис.3). В этой фазе давление понижалось до 0,050 mbar и вакуум ускорял процесс сублимации при температуре конденсатора t=-800С. Вакуумная система должна была поддерживать пониженное давление для того, чтобы йогурт оставался замороженным, пока вода присутствует во время сушки. Охлаждающий конденсатор в данном случае осуществлял конденсацию водяного пара, удаляемого из продукта, поверхность которого должна была поддерживаться при более низкой температуре, чем лед внутри продукта, чтобы обеспечить процесс массопереноса. Холодный конденсатор в процессе сушки обеспечивал поверхность для прилипания и отверждения водяного пара. Помимо этого, конденсатор защищал вакуумный насос от водяного пара. Как показали результаты проведенных исследований, именно в этой фазе было удалено примерно 94±2% воды в йогурте.

Рисунок 3. Процесс сублимационной сушки в сублимационной сушилке „Zirbus”

Результаты и их обсуждение

По итогам проведения сублимационной сушки был получен сублимированный йогурт, обогащенный соком персика (рис. 4). В рамках сублимационной сушки установлены оптимальные параметры процесса, позволяющие получать продукт требуемого качества.

1                                       2                                      3

Рисунок 4. Полученный сублимированный йогурт, обогащенный соком персика (до и после измельчения): 1-образцы толщиной 15 и 20 мм, 2 – образцы толщиной 10 мм, 3 – измельченный йогурт

Так как качество является интегральным показателем, который определяется пищевой ценностью, безопасностью и сенсорными показателями продукта, то в работе были исследованы данные показатели. Все эти показатели в первую очередь зависели от параметров процесса сублимационной сушки.

Экспериментами было установлено, что увеличение толщины слоя ведет к повышению продолжительности сублимационной сушки (рис. 5). Наиболее оптимальной оказалась толщина 10 мм, при которой за 27 ч можно было получить сухой йогурт 3,1 % влажности с хорошими сенсорными показателями, отвечающими требованиям стандарта. При толщине слоя замороженных кубиков йогурта 15 и 20 мм продолжительность сушки составляла 32,2 и 36,5 ч соответственно и для достижения остаточной влажности до достижения стандартных значений возникала необходимость в увеличении времени сушки продукта. Данные результаты позволяют сделать вывод о том, что увеличение продолжительности сушки приводит к пропорциональному снижению массы готового продукта, что является причиной целесообразности сушки при максимально допустимых для конкретного продукта температурах сублимации, выбираемых в соответствии с заданным потребителями уровнем качества готовой продукции.

Рисунок 5. Зависимость толщины высушиваемых образцов йогурта А, В, С

сублимационной сушки

от продолжительности

Известно, что на сенсорные показатели готового продукта влияет повышенное или пониженное содержание влаги, вызывающее впоследствии пороки консистенции, цвета и формы. В ходе эксперимента было выявлено, что содержание влаги в образцах А, В, С было в пределах нормы и составило 3,1%, 3,5% и 3,8% (табл. 1). Как было отмечено ранее, все три образца имели разную остаточную влажность и продолжительность сушки в зависимости от толщины замороженных кусков йогурта до проведения процесса сушки.

Таблица 1. Показатели влагосодержания йогурта и продолжительности сушки в зависимости от толщины образцов: A, B, C

Образцы	Толщина образцов, мм	Влагосодержание, %	Продолжительность, ч
A	10	3,1	27
B	15	3,5	32,2
C	20	3,8	36,5

Сублимированный йогурт с персиковым тельной влажности  воздуха φ=(55±25)%. соком подвергали восстановлению в воде Титруемая кислотность определялась по ГОСТ комнатной температуры до соответствующей 3624 и составила для сублимированного массовой доли сухих веществ и исходного йогурта 96°Т. Проведенный анализ физико- жидкого состояния. Оценка качественных химических показателей сублимированного показателей осуществлялась с применением йогурта показал, что продукт отвечает всем физико-химических, сенсорных методов при требованиям стандарта (табл.2). температуре воздуха t=(20±2)°С и относи-

Таблица 2. Физико-химические показатели сублимированного йогурта

Наименование показателя	Йогурт с персиковым соком
Массовая доля влаги, г	3,1
Массовая доля жира, г	1,0
Массовая доля углеводов, г	77,1
Массовая доля белка, г	18,2
Титруемая кислотность, °Т, норма от 75 до 140 °Т	96
Индекс растворимости сырого остатка, см3	0,21

Cенсорная оценка готового йогурта показала, что полученный продукт по вкусу и запаху был чистым, кисломолочным, без посторонних привкусов и запахов, со вкусом внесенного персикового сока. Следует отметить то, что, так как сублимационная сушка проводилась при очень низких температурах, высушенный йогурт приобрел более выраженный приятный аромат, характерный для обогащающей добавки из персикового сока до сублимационной сушки. По цвету продукт был кремовый, равномерный по всей массе, обусловленный цветом внесенного персикового сока. По консистенции сублимированный йогурт представлял сухие пористые кусочки в форме брусков, которые не были разрушены в процессе сублимационной сушки. Формы кусков как правило могут иметь любой произвольный вид в зависимости от форм, которые были использованы для заморозки продукта. Масса кусков также может быть разной и колебаться от 5 до 20 г. Как правило допускаются также кусочки неправильной формы, которые впоследствии могут подвергаться измельчению.

Известно, что растворимость сухого молочного продукта является одним из главных показателей качества сухой продукции. Индекс растворимости в ходе экспериментальных исследований определялся по ГОСТ 30305.4-95 и составил для 3х образцов: 0,21 см3, 0,24 см3, 0,28 см3 (норма не более 0,3 см3) в зависимости от остаточной влажности готового продукта. Как показали исследования, сублимированный йогурт имел хорошую растворимость и легко регидратировал водой комнатной температуры до исходного содержания сухих веществ.

Особенностью полученного сублимированного йогурта является его высокая биологическая ценность, что было обусловлено внесением персикового сока. Сравнительный анализ содержания витаминов образца йогурта с внесением персикового сока и контрольного образца без внесения показал, что применение фруктовой добавки значительно повысило содержание витаминов группы В и С (табл. 3). Именно эти витамины повышают сопротивляемость организма к различным инфекциям, повышая сопротивляемость организма к неблагоприятным факторам окружающей среды в условиях изменения климата. Таким образом, повышение витаминного состава за счет внесения персикового сока позволило повы-сить качество сублимированного йогурта, который способен обеспечить организм необходимыми витаминами, восполнив тем самым их потери. Это, в свою очередь, позволит поддержать на необходимом уровне обмен веществ организама человека, способствуя детоксикации чужеродных веществ.

Таблица 3. Содержание витаминов в сублимированном йогурте, мг/100г

Витамины	Контрольный образец йогурта без сока персика	Йогурт с персиковым соком
А (Ретинол)	0,03 мг/mg	0,04±0,002 мг/mg
В1 (Тиамин)	0,15 мг/mg	0,48±0.012 мг/mg
В2 (Рибофлавин)	0,59 мг/mg	1,97±0,018 мг/mg
В6 (Пиридоксин)	0,20 мг/mg	0,45±0,025 мг/mg
С (Aскорбиновая кислота)	6,00 мг/mg	9,01±0,450 мг/mg

Заключение

Результаты проведенных исследований показывают, что внесение персикового сока в йогурт, изготовленный из обезжиренного молока, оказывает положительное влияние на качественные показатели конечного продукта, повышая его пищевую ценность. Полученный функциональный продукт можно отнести к кисломолочному продукту с лечебно-профилактическими свойствами. Биологическая ценность сухого йогурта, обогащенного персиковым соком, по сравнению с йогуртом без внесения последнего выше за счет повышенного содержания углеводов, витаминов, макро- и микроэлементов.

Результаты исследования обеспечивают поддержку действующим диетическим рекомендациям многих ученых, которые поощряют употребление обезжиренного кисломолочного продукта с достаточным содержанием углеводов и витаминов. Повышение содержания углеводов за счет внесения сока персика сможет обеспечить организм энергией, а также будучи расщепленными до глюкозы, служить «пищей» для клеток головного мозга. Помимо этого, полученный сублимированный йогурт благодаря своему составу сможет обеспечить полноценную работу желудочно-кишечного тракта.