Особенности встраивания биологически активных компонентов растительного сырья в молочную матрицу. Часть 1

Сегодня при формировании рынка пищевой продукции, производители стремятся заинтересовать своего потенциального потребителя новыми технологическими решениями в создании уникального продукта за счет обеспечения его полезности. В широкой ассортиментной линейке молочные продукты по праву занимают лидерские позиции, так как относятся к важнейшим продуктам питания, употребляемым ежедневно и входящим в состав рационов всех категорий населения. Это объясняется уникальным составом и свойствами молока, возможностью вырабатывать из него разнообразные продукты.

Как правило, молочные продукты классического состава, полученные по исторически отработанным технологиям, имеют «своего»

потребителя, но их доля в ассортиментном ряду минимальна и перекрывается продуктами, обогащенными растительными компонентами, сложных комбинаций заквасочной микрофлоры. Как правило, мотивами для включения в рационы питания таких продуктов являются цена и сенсорная привлекательность и только затем следует здоровье, цена и вкусовая привлекательность в отношении обогатителя. Спрос на «натуральность» и «чистую этикетку» продуктов питания сформировался недавно, но все больше производителей ориентированы на их производство [11, 12].

Молочные продукты представляют собой сложную смесь различных питательных веществ и других компонентов, которые вместе образуют «молочную матрицу». Сложная структура обогащенных молочных продуктов, которая влияет на пищеварение и абсорбцию, может создавать взаимодействие внутри пищевой матрицы, тем самым непредсказуемо изменяя биологические свойства питательных веществ. Сочетания элементов матрицы влияет на то, как и в каком количестве они усваиваются организмом, как они взаимодействуют друг с другом в процессе пищеварения в организме человека. Сбалансированная пищевая матрица – наиболее естественный и эффективный способ обеспечить организм всеми необходимыми для функционирования элементами [5, 6, 9].

В составе молока и продуктов на его основе уникально сочетаются макро- и микронутриенты, а молочная матрица оказывает более благоприятное воздействие на здоровье, чем отдельные ее питательные вещества, существуют различия между метаболическими эффектами цельной молочной продукции и ее отдельных компонентов в отношении массы тела, кардиометаболических заболеваний и здоровья костей. В этой связи подбор растительного обогатителя должен тщательно осуществляться с целью формирования нового типа химических взаимодействий при условии сохранения уже заложенных в основном сырье, ибо трансформированных, например в кисломолочных продуктах [7, 10, 13].

Как правило, растительные обогатители содержат множество биологически активных компонентов, которые выстраиваясь в молочную матрицу частично утрачиваются или ограничивают течение ферментативных процессов, что требует тщательного изучения. Но возможны и другие варианты, когда молекулярные взаимодействия могут привести к техно-функциональному синергизму заложенных в продукте свойств полезности, а ферментация с использованием микробных консорциумов может обеспечить питательные вещества, текстуру и аромат.

В последнее время становится актуальна тема использования вторичных продуктов переработки растительного сырья для обогащения продуктов питания. Как правило, такие обогащающие системы содержат большое количество пищевых волокон и остаточные количества ценных веществ основного сырья [ 3 ] .

Ягоды жимолости являются ценным сырьем для функциональных пищевых продуктов за счет содержания комплекса БАВ. Предлагается использование плодов жимолости при производстве мучных кондитерских изделий и молочных продуктов, поскольку они являются популярными у населения, относительно дешевыми и общедоступными [8]. Однако в большой части предлагаемых разработок практически не учитываются молекулярные взаимодействия веществ обогатителя и пищевой матрицы.

В рамках наших исследований была рассмотрена возможность использования в качестве фитонаполнителя вторичных продуктов переработки плодов жимолости после извлечения сока. Жмых жимолости обладает разнообразным набором остаточного количества физиологически активных веществ, благотворно влияющих на организм человека.

Ягоды жимолости содержат 4–19 % сахара, 2–3 % кислоты (яблочная и лимонная), от 20 до 120 мг / 100 г витамина С, очень богаты Р-активными веществами (до 1800 мг%), пектиновыми веществами (1,1–1,6 %). В них имеются дубильные и красящие вещества (0,08–0,3 %), витамины В2, В6, В9, каротин. Витамина С в жимолости больше, чем в землянике, крыжовнике и малине, а по содержанию Р-активных веществ они уступают лишь ягодам рябины черноплодной [1, 4].

Содержание сухих веществ в сушёных ягодах жимолости составляет 84–85 %, сахаров – 36–40 %. Среди сахаров преобладают глюкоза (до 54 %) и фруктоза (до 26 %), в меньшей степени галактоза (5,3 %), сахароза (2,3 %), также были определены пищевые волокна: сорбит (15 %) и инозит (4 %). При сушке аскорбиновая кислота сильно разрушается, однако в сушёных ягодах жимолости её остаётся достаточное количество – 88–136 мг/100 г [2].

В качестве пищевой матрицы для обогащения из совокупности кисломолочных продуктов были определены йогурты, которые являются отличным источником высококачественного белка, который способствует насыщению, помогает поддерживать здоровую массу тела и положительно влияет на рост мышц и костей. Уникальность заквасочной микрофлоры Lactococcus delbrucckil ssp. bulgaricus для технологии йогуртов состоит возможности накопления экзополисахаридов, витаминов, и других БАВ. Йогурт полностью сохраняет свои полезные свойства при промышленном производстве, а его технология полностью управляема на всех этапах [5, 6].

Целью нашей исследований стала оценка возможности использования жмыха жимоло- сти в технологии производства обогащенного йогурта и установление параметров технологических решений для сохранения уникальности молочной матрицы готового продукта.

Объекты и методы исследования

Для достижения поставленной цели были получены модельные образцы обогащенных йогуртов, для производства которых использовали:

– молоко цельное коровье с массовой долей жира 3,2 %, массовой долей белка 3 %, произведенное ОАО «Молоко Зауралья»;

– закваска прямого внесения для технологии йогурта LYOBAC YOYO 82Q компании «MOFIN ALCE GROUP», Италия. В состав используемой закваски входят следующие виды молочнокислых бактерий: Streptoсoссus salivarius ssp. thеrmophilus, Laсtobaсillus delbrueckii ssp. bulgaricus.

Ферментацию проводили в соответствии с установленными требованиями технологий время инкубирования - 8 ч при температуре (40 ± 2) °С, охлаждение (хранили в течение 48 часов) ТУ 9222-001-00419785 «Йогурт. Технологическая инструкция».

Для обогащения использовали порошок высушенного после отделения сока жмыха плодов жимолости сорта «Синий утес» (производитель НПО «Сады России»).

а)

б)

Рис. 1. Внешний вид плодов жимолости (а) и порошка сушенного жмыха (б)

Основными критериями для оценки характера встраиваемости фитонаполнителя были определены:

• 1.    Количество вносимого фитокомпонента, при вариации (5 и 10 % от массы сгустка).

• 2.    Технологический этап процесса получения йогурта для внесения фитокомпонента (перед процессом сквашивания, после сквашивания на этапе созревания продукта).

Таким образом образцами исследования стали следующие объекты:

Образец 1 (контроль) - йогурт, выработанный по традиционной технологии, без обогащающего компонента.

Образец 2 - йогурт, обогащённый жмыхом жимолости (5 % жмыха от общей массы йогурта) до сквашивания в термостатной камере.

Образец 3 - йогурт, обогащённый жмыхом жимолости (10 % жмыха от общей массы йогурта) до сквашивания в термостатной камере.

Образец 4 - йогурт, обогащенный жмыхом жимолости (5 % жмыха от общей массы йогурта) после процесса сквашивания в термостатной камере.

Образец 5 - йогурт, обогащенный жмыхом жимолости (10 % жмыха от общей массы йогурта) после процесса сквашивания в термостатной камере.

Образцы йогуртов оценивали:

по органолептическим показателям (внешний вид и консистенция, цвет, запах вкус). ГОСТ 10970-87, ГОСТ 31981-2013, № 88-ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию»;

физико-химическим показателям (массовая доля жира, массовая доля влаги и сухих веществ, активная и тируемая кислотность, степень синерезиса).

Определение массовой доли влаги (ГОСТ 29246), содержания сухого вещества и сухого обезжиренного вещества (СОМО) проводили по ГОСТ 3626 термогравиметрическим методом. Массовая доля жира (ГОСТ 29247) определяется кислотным методом.

Титруемую кислотность молочного сырья и продуктов переработки определяли титриметрическим методом с применением индикатора фенолфталеина (ГОСТ 3624).

Активную кислотность определяли потенциометрически с помощью рН-метров: рН150, WTW pH/Cond 340І и стеклянного элек- трода ЭСЛ-15-11 в паре с хлорсеребряным ЭВЛ-1М4 (по ГОСТ 26781).

Содержание витамина С оценивали методом Тильманса (ГОСТ 30627.2).

Результаты и их обсуждение

Учитывая, что основная цель исследования направлена на изучение оптимальности встраивания фитонаполнителя на основе порошков жмыха плодов жимолости в молочную матрицу, были использованы критерии оценки, формирующие приемлемость конечного продукта для потребителя и оправдывающие ожидания в части полезности.

В данном исследовании не рассматривались риски микробиологического характера, так как бактерии Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus улучшают функциональные свойства и ускоряют процесс ферментации, а также продуцируют в метаболизме бактериаци-ны, которые уменьшают вероятность развития посторонней микрофлоры за счет антибиотических свойств.

В ходе органолептической оценки модельных образцов йогуртов (рис. 2) было установлено, что они имеют весьма привлекательный внешний вид, сгусток хорошо сформирован, в меру плотный, у обогащенных образцов визуализировались разноразмерные включения частиц фитонаполнителя.

Внесение добавки на этапе сквашивания не блокирует последующее протекание молочнокислого брожения в продукте, образцы 2 и 3 имели однородную консистенцию, не расслаивались. При этом созревание продукта в присутствии обогащающего ингредиента (образцы 4 и 5) обусловливает изменение консистенции. У данных образцов наблюдается формирование менее вязкой консистенции готового продукта без склонности к расслоению. Вероятно, порошок фитонаполнителя за счет присутствия в нем пектинов и пищевых волокон оболочечных компонентов плодов в составе выполняет функции загусти- телей, поглощая некоторое количество сводной влаги в йогуртах.

Внесение добавки отражается на цвете и вкусовых характеристиках продукта, а увеличение ее массовой доли повышает интенсивность окраски и придает более выраженный вкус, характерный для жимолости, что в дальнейшем будет обеспечивать привлекательность продукта для потребителя.

Устойчивость консистенции при внесении обогатителя характеризуют данные, полученные при исследовании синеретических характеристик модельных образцов (рис. 3).

Динамика отделения воды от сгустка наглядно характеризует влагоудерживающую способность модельных образцов йогуртовых сгустков по отношению к контролю. Следует отметить, что наиболее высокой влагоудерживающей способностью обладал третий образца йогурта, в котором количество обогатителя составляло 10 %, а процесс сквашивания протекал в его присутствии. Общее количество высвобожденной свободной сыворотки составило (6,5 ± 0,3) мл, для контрольного образца данный показатель составил (8,5 ± 0,6) мл.

Положительное влияние добавки жмыха плодов жимолости в количестве 10 % (образцы 3 и 5) на влагоудерживающую способность белкового сгустка можно связать с его стабилизацией пектиновыми волокнами вводимой фитодобавки. В целом по сравнению с контролем снижение доли естественного выделения сыворотки составило от 11 до 20 %.

Отражается введение фитодобавки и на активности протекания молочнокислого брожения (рис. 4). Несколько замедляя его, о чем свидетельствует снижение тируемой кислотности по сравнению с контрольным образцом на 12,8–19,7 %, вводимая добавка в целом не препятствует брожению и за 8 часов сквашивания титруемая кислотность достигает требуемых стандартом значений.

Контрольный образец

Образец 2

Рис. 2. Внешний вид модельных образцов йогуртов

Образец 4

Образец 5

1125050 lit

1                     2                     3                     4                     5

Образцы

• ■ 15 мин. ■ 30 мин. ■ 45 мин. ■ 60 мин.

  Рис. 3. Результаты оценки синерезиса модельных образцов йогурта

  

  ■ pH ■ Кислотность, 0T

  
  

Рис. 4. Результаты оценки активной и тируемой кислотности модельных образцов йогурта

Активная кислотность всех модельных образцов находится примерно в равных значениях (4,6–4,8). Симбиоз микроорганизмов в составе закваски прямого внесения Streptoсoссus salivarius ssp. Thеrmophilus и Laсtobaсillus delbrueсkii ssp. Bulgariсus, где первая вырабатывает молочную кислоту, создавая оптимальные значения pH среды для роста второй дополнительно обеспечивает целостность сгустка, его прочностные характеристики.

О полезности продукта может свидетельствовать содержание в нем витамина С, доля которого оценена в контрольном и модельных образцах йогуртов (рис. 5). Результаты свидетельствует о значительном увеличении содержания витамина С в йогурте при обогащении его жмыхом плодов жимолости, в зави-

Рис. 5. Результаты оценки содержания витамина С в образцах йогурта

симости от доли вносимой добавки. Кроме того, установлено, что внесение жмыха на этапе сквашивания увеличивает содержание витамина С в образцах йогурта на 64,3– 117,9 % по сравнению с контрольным образцом, на этапе созревания – на 97,9–147 %.

Обогащение йогуртов фитокомпонентом на основе жмыха плодов жимолости, обладающего антиоксидантным действием, обеспечивает увеличение показателя АОА практически вдвое, что дополняет свойства их полезности.

Выводы

Таким образом, проведенные в рамках этой части работы исследования свидетельствуют о положительных результатах встраивания фитонаполнителя на основе порошка жмыха плодов жимолости в молочную матрицу. Полученные по модернизированной технологии образцы йогурта характеризуются привлекательными органолептическими характеристиками, в частности консистенцией сгустка, цветом и вкусом, а также соответствием по влагоудерживающей способности модельных образцов йогуртовых сгустков, активной и титруемой кислотности, увеличенным содержанием витамина С.

Можно отметить достижение цели по разработке продукта, обладающего высокими потребительскими свойствами и полезностью.