Изучение влияния состава закваски на свойства ферментированных продуктов на основе концентратов пахты и молочной сыворотки
Автор: Боброва Анна Владиславовна, Острецова Надежда Геннадьевна
Журнал: Молочнохозяйственный вестник @vestnik-molochnoe
Рубрика: Технические науки
Статья в выпуске: 4 (32), 2018 года.
Бесплатный доступ
Проведены исследования по подбору заквасочной микрофлоры для производства ферментированных продуктов на комбинированной молочной основе с содержанием концентратов пахты и сыворотки. Изучены физико-химические, реологические, микробиологические и органолептические свойства продуктов. Выбрана комбинированная закваска с соотношением заквасочных культур Lactobacillus acidophilus, Streptococcus salivarius subsp. thermophiles, Bifidobacterium равным 1:1:3.
Кисломолочный продукт, нанофильтрация, концентрат, пахта, сыворотка, заквасочная микрофлора
Короткий адрес: https://sciup.org/149126684
IDR: 149126684
Текст научной статьи Изучение влияния состава закваски на свойства ферментированных продуктов на основе концентратов пахты и молочной сыворотки
Введение. Создание современных технологий функциональных продуктов с повышенной пищевой и биологической ценностью ‒ один из национальных приоритетов, определенный стратегическими документами по развитию АПК [1, 2]. Актуальным направлением в разработке технологий ферментированных продуктов является возможность увеличения содержания полноценного молочного белка за счет использования баромембранных методов концентрирования, в частности, нанофильтрации вторичного молочного сырья [3]. При этом необходимо изучение влияния молочной основы сложного сырьевого состава на формирование органолептических и структурно-механических свойств, а также обеспечение пробиотических свойств кисломолочных продуктов.
Целью данной работы является выбор микрофлоры закваски и исследование ее влияния на свойства ферментированных продуктов на основе концентратов пахты и сыворотки, полученных нанофильтрацией.
Методы исследования. При выполнении экспериментальных исследований для определения физико-химических показателей использовали инфракрасный анализатор молока и молочных продуктов MPA Bruker. Активную кислотность определяли потенциометрическим методом по ГОСТ 32892-2014, титруемую – по ГОСТ 3624-92.
Количество молочнокислых микроорганизмов определяли по ГОСТ 33951-2016, количество бифидобактерий – по ГОСТ 33924-2016. Для определения реологических характеристик кислотных сгустков использовали ротационный вискозиметр «Реотест 2.1». Синеретическую способность сгустков готового продукта определяли по объему выделившейся из сгустка сыворотки, при центрифугировании сгустка в течение 10 минут с частотой 3000 оборотов в минуту при 20°С. Экспериментальные исследования проводили в трех-пятикратной повторности.
Результаты и обсуждение. На основании исследований состава и свойств концентратов пахты и молочной сыворотки, полученных нанофильтрацией, были подобраны два варианта комбинированной молочной основы для нового кисломолочного продукта с соотношением концентрата пахты к концентрату сыворотки 75:25 и 50:50 (табл. 1) [4].
Таблица 1. Состав комбинированной молочной основы
Образец |
Массовая доля сухих веществ, % |
Массовая доля белка, % |
Массовая доля жира, % |
Массовая доля лактозы, % |
Соотношение концентрата пахты к концентрату сыворотки |
||||
75:25 |
20,07±0,35 |
5,17±0,46 |
0,70±0,06 |
11,91±1,8 |
50:50 |
20,5±0,29 |
4,44±0,33 |
0,55±0,05 |
12,08±1,0 |
Органолептическая оценка молочной основы показала, что выбранные образцы отличаются чистым, приятным, сладковатым вкусом, однородной консистенцией, что положительно влияет на свойства конечного продукта.
При подборе заквасочной микрофлоры исходили из того, что видовой состав закваски должен обеспечить интенсивность и направленность микробиологических и биохимических процессов, способствующих формированию требуемых органолептических показателей ферментированного молочного продукта, с учетом состава молочной основы. Для изучения процесса ферментации в комбинированных молочных основах были подобраны ассоциации заквасочных культур, обеспечивающие хорошо выраженный кисломолочный вкус и запах продукта, достаточно вязкую консистенцию и пробиотические свойства.
Подбор бактерий в состав комбинированной закваски осуществляли с учетом их гликолитической и протеолитической активности, способности продуцировать ароматические вещества, а также экзополисахариды, обеспечивающие формирование в меру вязкой консистенции. Для получения продукта с пробиотическими свойствами в состав закваски включены ацидофильная палочка (по ТУ 9229-10204610209-2015) и бифидобактерии (бактериальный концентрат «Бифилайф Форте» по ТУ 9229-004-84782456-12). Включение в состав закваски термофильного стрептококка (по ТУ 9229-102-04610209-2015) позволит получить продукт с приятным кисломолочным вкусом и запахом и обеспечить формирование сгустка, достаточно устойчивого к разрушению [5, 6].
Исследование закономерностей совместного развития молочнокислых и бифидобактерий проводили при заквашивании комбинированной молочной основы выбранными культурами одновременно при дозе закваски 5%. Соотношение культур в заквасочной микрофлоре Lactobacillus acidophilus:Streptococcus salivarius subsp. thermophilus: Bifidobacterium выбрано на основании предварительных исследований и литературных данных и составляло 1:1:3; 1:2:2 и 1:3:1 соответственно.
Сквашивание проводили при температуре (37±1) 0С до получения в меру вязкого сгустка.
Сгусток в образцах на комбинированной молочной основе с соотношением концентрата пахты к концентрату сыворотки 75:25 и 50:50 был получен за (4±0,5) часа, при этом конечное значение рН в обоих образцах отличалось незначительно (на 1,35‒1,4 ед), что объясняется наличием буферных систем, в первую очередь белковой [7]. Вследствие этого в конце сквашивания при титруемой кислотности сгустков (95‒100)0Т рН составляет (4,71‒4,81) ед. При таком значении рН сохраняется жизнеспособность как молочнокислых бактерий, так и бифидобактерий [7].
Буферным действием казеина по отношению к молочнокислым бактериям в молочной основе, содержащем свободные ионы водорода, объясняется тот факт, что по мере обогащения продуктов белком повышается способность молочнокислых бактерий сбраживать лактозу [6].
Гелеобразование при повышенных концентрациях белка происходит быстрее за счет увеличения плотности системы [8, 9].
В образцах с долей концентрата пахты 75% наблюдалось несколько более высокая средняя степень кислотообразования (15,8‒16,6) 0Т/ч-1, чем в образцах с долей пахты 50% ‒ (14,2‒16,1) 0Т/ч-1.
Количество жизнеспособных клеток ацидофильной палочки, термофильного стрептококка и бифидобактерий в конце сквашивания в исследуемых образцах представлено в таблице 2 .
Таблица 2. Количество жизнеспособных клеток ацидофильной палочки, термофильного стрептококка и бифидобактерий в конце сквашивания
Соотношение культур в заквасочной микрофлоре Lactobacillus acidophilus: Streptococcus salivarius subsp. thermophilus : Bifidobacterium |
Количество жизнеспособных клеток, млн. КОЕ/см 3 |
||
Lactobacillus acidophilus |
Streptococcus salivarius subsp. thermophilus |
Bifidobacterium |
|
Доля концентрата пахты в комбинированной молочной основе 50% |
|||
1:1:3 |
280±35 |
400±120 |
43±13 |
1:2:2 |
160±20 |
480±60 |
20±12 |
1:3:1 |
100±51 |
670±80 |
9±1 |
Соотношение культур в заквасочной микрофлоре Lactobacillus acidophilus: Streptococcus salivarius subsp. thermophilus : Bifidobacterium |
Количество жизнеспособных клеток, млн. КОЕ/см 3 |
||
Lactobacillus acidophilus |
Streptococcus salivarius subsp. thermophilus |
Bifidobacterium |
|
Доля концентрата пахты в комбинированной молочной основе 75% |
|||
1:1:3 |
375±28 |
450±212 |
48±11 |
1:2:2 |
158±41 |
590±134 |
22±12 |
1:3:1 |
133±33 |
855±77 |
11±2 |
Отмечено достаточно высокое количество жизнеспособных клеток всех заквасочных микроорганизмов в обоих образцах сквашенной молочной основы: 100‒375 млн. клеток ацидофильной палочки, 400‒855 млн. клеток термофильного стрептококка, 9‒48 млн. клеток бифидобактерий. Анализ данных, представленных в таблице, свидетельствует о том, что комбинированная основа с долей концентрата пахты 75% служит более ценным источником биологически активных веществ, необходимых для развития исследуемой заквасочной микрофлоры в выбранных соотношениях.
Наибольшее количество пробиотических микроорганизмов (ацидофильной палочки и бифидобактерий) получено при соотношении заквасочных культур Lactobacillus acidophilus: Streptococcus salivarius subsp. thermophilus: Bifidobacterium равном 1:1:3.
Установлено, что в продукте на комбинированной основе с долей концентрата пахты 75% количество жизнеспособных клеток бифидобактерий выше в 1,1‒1,2 раза в сравнении с продуктом с долей концентрата пахты 50%. По-видимому, в данном образце молочной основы быстрый рост и высокий уровень биомассы бифидобактерий связан с более высоким содержанием казеина и продуктов его протеолиза под действием ацидофильной палочки.
Одной из важных характеристик структуры кислотных сгустков является влагоудерживающая способность (рис. 1) .

Рисунок 1. Изменение влагоудерживающей способности сгустков
Согласно полученным данным, увеличение дозы концентрата пахты в составе молочной основы до 75% повышает влагоудерживающую способность сгустков при использовании исследуемых соотношений заквасочных микроорганизмов на (3,4‒7,1)%. По-видимому, увеличение концентрации белков в молочной основе приводит к уменьшению среднего линейного размера ячеек пространственного белкового каркаса сгустка и способствует более прочному удерживанию влаги [10, 11]. Отмечена тенденция повышения влагоудерживающей способности сгустков при соотношении заквасочных культур Lactobacillus acidophilus:Streptococcus salivarius subsp. thermophilus: Bifidobacterium равном 1:1:3. По причине связывания и удерживания воды в системе повышается ее гидрофильность в целом. За счет этого структура продукта будет сохраняться дольше при механическом воздействии, что важно при резервуарном способе производства.
Результаты органолептической оценки исследуемых образцов приведены на рисунке 2 в зависимости от показателей вкуса и запаха, консистенции и цвета.


Рисунок 2. Профилограмма органолептической оценки образцов, полученных на основе с соотношением концентрата пахты к концентрату сыворотки а) 75:25; б) 50:50.
Анализ профилограмм органолептической оценки показывает, что внесение заквасочных культур Lactobacillus acidophilus, Streptococcus salivarius subsp. thermophiles, Bifidobacterium в соотношении 1:1:3 способствует образованию сгустка с наиболее привлекательными потребительскими характеристиками за счет мягкого кисломолочного вкуса и запаха, без излишней кислотности.
Структурно-механические свойства исследуемых сгустков определяли на приборе «Реотест 2.1» методом ротационной вискозиметрии.
Скоростные характеристики зависимости эффективной вязкости от скорости сдвига образцов представлены на рисунке 3 .

мПа*с
Соотношение заквасочной
Скорость сдвига, с-1
а)

Скорость сдвига, с-1
б)
Эффективная 800
вязкость, мПа*с 600
1:2:2 Соотношение заквасочной
микрофлоры
Рисунок 3. Скоростные характеристики вязкости сгустков, полученных с использованием заквасочных культур Lactobacillus acidophilus, Streptococcus salivarius subsp. thermophilus, Bifidobacterium на молочной основе с соотношением концентрата пахты к концентрату сыворотки а) 75:25; б) 50:50.
Взаимное расположение кривых течения (рис. 3а) показывает, что для сгустков на основе смеси с соотношением концентрата пахты к концентрату сыворотки 75:25 характерна высокая вязкость от 4158 до 6534 мПа в зависимости от используемой ассоциации заквасочных культур.
Зависимость структурно-механических показателей молочно-белковых сгустков от вида комбинированной основы и соотношения заквасочных культур показана в таблице 3 .
Таблица 3. Зависимость структурно-механических показателей молочно-белковых сгустков от вида комбинированной основы и соотношения заквасочных культур
Соотношение заквасочных культур Lactobacillus acidophilus: Streptococcus thermophilus : Bifidobacterium |
Эффективная вязкость, мПа*с |
Потеря вязкости, Пh, % |
Коэффициент механической стабильности, КМС |
Вос-становление структуры, Вh, % |
||
начальная |
раз-рушенной структуры |
вос-станов-ленной структуры |
||||
Соотношение концентрата пахты к концентрату сыворотки 50:50 |
||||||
1:1:3 |
506 |
242 |
374 |
52,17 |
2,09 |
73,91 |
1:2:2 |
418 |
209 |
330 |
50,00 |
2,00 |
78,95 |
1:3:1 |
396 |
220 |
308 |
44,44 |
1,80 |
77,78 |
Соотношение концентрата пахты к концентрату сыворотки 75:25 |
||||||
1:1:3 |
1298 |
450 |
1188 |
57,12 |
2,88 |
88,11 |
1:2:2 |
1232 |
440 |
1188 |
64,29 |
2,80 |
91,67 |
1:3:1 |
924 |
396 |
814 |
57,14 |
2,33 |
92,93 |
Из данных таблицы видно, что начальная эффективная вязкость кислотных сгустков, полученных с использованием молочной основы, где доля концентрата пахты составляет 75% при постоянной скорости сдвига выше в 2,33‒2,95 раза в сравнении с основой с соотношением 50:50. Наблюдается умеренная степень разрушения сгустка при перемешивании. Потеря вязкости составляет 44,44‒67,29 %. Способность сгустка восстанавливать структуру после перемешивания составляет 73,91‒92,93 %, что является важным при резервуарном способе производства.
Существенных различий структурно-механических характеристик в зависимости от исследуемой комбинации заквасочных культур не выявлено.
Заключение. Проведенные исследования показали, что для получения кисломолочного продукта с пробиотическими свойствами, привлекательными потребительскими характеристиками целесообразно использование комбинированной молочной основы с повышенным содержанием белка (4-5%) с применением комбинированной закваски при соотношении заквасочных культур Lactobacillus acidophilus: Streptococcus salivarius subsp. thermophilus: Bifidobacterium равном 1:1:3.
Список литературы Изучение влияния состава закваски на свойства ферментированных продуктов на основе концентратов пахты и молочной сыворотки
- Распоряжение правительства РФ от 17 апреля 2012 года № 559-р "Об утверждении Стратегии развития пищевой и перерабатывающей промышленности Российской Федерации (с изменениями на 30 января 2017 года).
- Распоряжение Правительства РФ от 29 июня 2016 года №1364-р «Об утверждении Стратегии повышения качества пищевой продукции в Российской Федерации до 2030 года».
- Тихомирова, Н.А. Продукты функционального питания//Молочная промышленность. -2013. -№6. -С. 46-49.
- Боброва, А.В. Влияние состава комбинированной молочной основы на формирование структуры и качественные показатели йогурта/А.В. Боброва, Н.Г. Острецова//научно-теоретический журнал Вестник международной академии холода. -2018. -№1. -С. 33-40.
- Бифидобактерии: биология, роль в жизнедеятельности человека и животных. Производство бифидосодержащих продуктов/А.В. Гудков, С.А. Гудков, М.Я. Козловская, Г.Д. Перфильев. -Углич, 1999. -65 с.
- Банникова, Л.А. Микробиологические основы молочного производства: справочник/Л.А. Банникова, В.Ф. Королева, В.Ф. Семенихина. -М.: Агропромиздат, 1987. -400 с.
- Горбатова, К.К. Химия и физика молока/К.К. Горбатова. -СПб.: ГИОРД, 2003. -288 с.
- Clark, A.H., Kavanagh, G.M., Ross-Murphy, S.B. Globular protein gelation. Theory and experiment/A.H. Clark, G.M. Kavanagh, S.B. Ross-Murphy//Food Hydrocolloids. -2001. -15. -P. 383-400.
- Abd El-Salam, M.H.,El-Shibiny, S., Salem, A. Factor Affecting the Functional Properties of Whey Protein Products: A Review/M.H. Abd El-Salam, S. El-Shibiny, A. Salem//Food Reviews International. -2009. -25. -P. 251-270.
- Банникова, А.В. Инновационный подход к созданию обогащенных молочных продуктов с повышенным содержанием белка/А.В. Банникова, И.А. Евдокимов. -М.: ДеЛи плюс, 2015. -136 с.
- Broersen, K. Do sulfhydryl groups affect aggregation and gelation properties of ovalbymin?/K.Broersen, A.M.M. Van Teefflen, A.Vries, A.G. J. Voragen, R.J. Hamer H.H.J. de Jongh//Journal of Agricultural and Food Chemistry. -2006. -54(14). -Р.5166-5174.