Производство йогурта, обогащенного топинамбуром разных фракций

В настоящее время интенсивно развиваются направления по созданию продуктов, относящихся к здоровому питанию. Учеными определено, что фактор питания взаимосвязан с продолжительностью и качеством жизни человека. В течение последних десятилетий потребители изменили представление о значении ежедневного питания. В итоге возникли концепции, связанные с улучшением здоровья, основанные на создании новых пищевых продуктов [1].

Большое значение в питании играют продукты функционального назначения, положительно влияющие на состояние здоровья людей. Удовлетворению этим требованиям может способствовать широкое видовое разнообразие сельскохозяйственных культур, как наиболее распространенных, так и редко используемых в питании человека. Одним из перспективных видов сырья является топинамбур (земляная груша) [2; 3].

Топинамбур ‒ клубнеплод, относится к семейству астровых, родиной произрастания является Северная Америка. Его клубнеплоды употребляли в пищу индейцы из Бразилии. В Россию топинамбур был завезен в 1921 году Н.И. Вавиловым. Топинамбур обладал засухоустойчивостью и морозоустойчивостью, высокой урожайностью, его хотели использовать как второй хлеб и решить проблему продовольствия. Клубни земляной груши не выдерживали длительного хранения, в связи с чем, план не был реализован [4].

Плоды топинамбура представляют собой подземные клубни, имеют яйцевидную, грушевидную или веретеновидную форму. Масса клубней варьирует от 10 до 100 г. Особенность строения клубней – отсутствие пробкового слоя, в связи с этим при отсутствии определенных условий хранения они быстро теряют влагу и дрябнут [5].

В пищу можно использовать не только клубень, но и зеленую вегетативную массу. Верхушечная часть по количеству сахаридов имеет превосходство над сахарным тростником. Земляная груша содержит ценные биологически активные вещества – большое количество витаминов и минеральных веществ. Клубни топинамбура сбалансированы по количеству макро- и микроэлементов – содержат калий, магний, фосфор, железо, кальций, цинк, марганец. По витаминному составу, а именно витаминам В1, В2, С, клубни земляной груши имеют превосходство над корнеплодами (свеклой, морковью).

Особенностью топинамбура является высокое количество в клубнях белка, состоящего из 17‒18 аминокислот, включая все 8 незаменимых (валин, аргинин, изолейцин, лизин, треонин, триптофан, фениланин, гистидин). В идеальном белке соотношение лейцина и лизина составляет 1:1, в клубнях топинамбура – 0,96:1. Украинскими учеными определено, что топинамбур по содержанию незаменимых аминокислот превосходит зерновые культуры. Азотистые вещества варьируются в пределах 4,3‒11% [3; 5; 6].

Клубни топинамбура в своем составе имеют полноценные белки, как и картофель [7].

Земляная груша содержит углеводный комплекс, включающий полисахарид инулин, моносахариды, пектины и пищевые волокна. При хранении клубней происходит изменение углеводного комплекса, при температуре от +4 до -4 ⁰С происходит снижение количества инулина, лучшая температура для хранения -2...-4 ⁰С. На количество фруктозанов и сухих веществ оказывает влияние период уборки клубней. Высокое содержание сухих веществ определено в середине ноября.

Помимо питательных составляющих топинамбур обладает лечебными свой- ствами. Авторы, исследовавшие топинамбур, предлагают вводить его в меню детских садов [8].

Наиболее значимым компонентом является полисахарид инулин. Он необходим при заболеваниях сахарным диабетом, ожирением, атеросклерозом, способствует нормализации работы желудочно-кишечного тракта, выводит из организма токсины, обладает желчегонным действием, формирует устойчивость организма противостоять действию инфекционных и вирусных болезней. Инулин используется с целью заменителя сахарозы и глюкозы, был признан во многих странах мира безопасным пищевым компонентом.

Кроме того, инулин широко применяется в разных отраслях промышленности (хлебопекарной, кондитерской, мясной, молочной) в качестве гелеобразователя и эмульгатора. При тепловой обработке земляной груши частично осуществляется гидролиз инулина. На степень гидролиза могут оказывать влияние продолжительность воздействия температур, более кислая или щелочная среда [5].

Клубни топинамбура имеют омолаживающее свойство, применяются в косметологии, способствуют улучшению цвета кожи, разглаживанию морщин [8].

Топинамбур является сырьем с целью переработки в спирт. Водку, пиво, уксус возможно изготавливать из клубней топинамбура. За рубежом из топинамбура производят биогаз и биоспирт [5].

Из земляной груши изготавливают фруктово-глюкозные сиропы. Выход сахара из топинамбура превышает содержание сахара, выработанного из сахарного тростника и сахарной свеклы.

Высоко ценятся соки, напитки, чай. В России популярен квас с топинамбуром, имеет низкую калорийность.

Разработано изготовление цукатов из клубней топинамбура, которые включают в каши, йогурты, коктейли, шоколад, мюсли [9].

Сухой порошок из топинамбура включают в муку, что уменьшает количество сахара и снижает энергоемкость хлебобулочных изделий [5].

Разработаны пряники функционального назначения с применением порошка топинамбура, замедляющие черствение в 1,5 раза [8].

Распространение топинамбур получил при производстве кисломолочных продуктов, полисахарид инулин служит пищей для полезной микрофлоры в кишечнике, влияющей на обмен веществ и усвояемость пищи [4].

Кисломолочные продукты являются важной составляющей питания человека. Молочная кислота, входящая в их состав, препятствует развитию условно-патогенной и патогенной микрофлоры в кишечнике и оказывает положительное влияние на пищеварительную систему человека. Кисломолочные продукты используют при лечении заболеваний желудочно-кишечного тракта, малокровии, активизируют обменные процессы, обладают диетическими и лечебными свойствами [10].

Среди кисломолочных напитков следует выделить йогурт, оказывающий благотворное воздействие на организм человека за счет роста полезной микрофлоры кишечника [11].

Актуальным направлением является создание продуктов, имеющих многокомпонентный состав. Одновременное использование молочного и растительного сырья способствует расширению ассортимента и формированию функциональных свойств продукта. Функциональные продукты предназначены для систематического употребления здоровым населением в составе пищевых рационов, обладают лечебными свойствами и устраняют дефицит питательных веществ [12].

Проведен ряд научных разработок, связанных с обоснованным использованием растительного сырья, проанализирована функциональная направленность молочных продуктов с добавлением разного растительного сырья, совершенствованием технологий [13; 14].

На сегодняшний день ассортимент обогащенной молочной продукции расширяется в основном за счет применения пищевых импортных добавок. Топинамбур может стать более экономичным и ценным аналогом зарубежным добавкам. Существует необходимость создавать производство молочных продуктов с топинамбуром, улучшать способы переработки [5].

Цель исследования – изготовить натуральный йогурт с добавлением фракций топинамбура разных концентраций и на основании органолептических исследований согласно балловой системе определить лучший продукт.

Материалы и методы

Исследования проводили в лаборатории кафедры биотехнологии и пищевых продуктов ФГБОУ ВО «Уральского государственного аграрного университета» г. Екатеринбурга.

Кисломолочный продукт произведен из 1 л пастеризованного молока (3,2% жирности) с использованием закваски – натурального йогурта (массой 130 г). В составе йогурта указаны культуры болгарской палочки и термофильных молочнокислых стрептококков. В качестве обогатителя использовали свежие клубни топинамбура (масса 179 г), выращенные в Свердловской области, г. Березовский. Подготовка топинамбура к технологическому процессу состояла из следующих операций: мойка, инспекция, калибровка, очистка от кожицы, измельчение. Клубни измельчали несколькими способами с целью производства разных фракций. Для получения первой фракции топинамбур резали ножом на кубики 5*5 мм, второй фракции – измельчали на терке для выработки стружки и третьей ‒ отжимали натертую массу и изготавливали сок.

Производство кисломолочного продукта осуществляли в йогуртнице Tefal (Multi Delices) термостатным способом. В результате было получено девять образцов йогурта с добавлением фракций топинамбура и один контрольный образец – без включения топинамбура.

Время приготовления продукта составило 10 часов. Органолептическая оценка проводилась на кафедре биотехнологии и пищевых продуктов. В органолептическом исследовании готовых образцов продукта с добавлением разных фракций топинамбура приняли участие 5 человек. Оценивали данные готового продукта согласно таблице 1 . Определяли внешний вид и консистенцию, вкус и запах, цвет. По окончанию исследования считали среднюю балловую оценку суммированием баллов анализируемых показателей качества и делением суммы на три.

Схема исследования представлена на рисунке 1 .

Рисунок 1 ‒ Производство йогурта с использованием разных фракций топинамбура

Результаты исследований

Распределение баллов осуществлялось согласно предложенной нами балловой системе оценки качества йогурта, обогащенного топинамбуром (см. табл. 1), составленной на основании общей 5-балловой шкалы органолептической оценки качества кисломолочной продукции [15].

Таблица 1 – Балловая система оценки качества йогурта с топинамбуром

Наименование показателя	Характеристика	Балл
Фракции «кубики» и «стружка»
Внешний вид и консистенция	Консистенция гетерогенная, с ненарушенным плотным сгустком, с включениями наполнителя. Отсутствие сыворотки на поверхности	5
	Консистенция гетерогенная, недостаточно плотный сгусток, с включениями наполнителя. Может наблюдаться незначительное выделение сыворотки – не более 1 %	4
	Консистенция гетерогенная, рыхловатый сгусток, с включениями наполнителя, количество сыворотки на поверхности составляет 1-2%	3
	Консистенция гетерогенная, жидковатая, рыхлый сгусток, с включениями наполнителя, содержание сыворотки варьируется от 2-3%	2
	Консистенция гетерогенная, жидкая, нарушен сгусток, с включениями наполнителя, отделение сыворотки превышает 3%, может наблюдаться порок «вспучивание»	1
Вкус и запах	Кисломолочные, имеют достаточно выраженный привкус клубней топинамбура (в меру сладкий)	5
	Кисломолочные, имеют недостаточно выраженный привкус клубней топинамбура (недостаточно сладкий)	4
	Кисломолочные, имеют излишне выраженный привкус клубней топинамбура (приторно сладкий)	3
	Кисломолочные, отсутствует привкус клубней топинамбура	2
	Нехарактерные для данного вида продукта	1

Наименование показателя	Характеристика	Балл
Цвет	Молочно-белый, цвет включений клубней топинамбура светло-желтый (или белый)	5
	Молочно-белый, имеет слегка кремовый оттенок, цвет включений клубней топинамбура светло-желтый (или белый)	4
	Молочно-белый, имеет выраженный кремовый оттенок, цвет включений клубней топинамбура светло-желтый (или белый)	3
	Светло-коричневый, цвет включений клубней топинамбура светло-желтый (или белый)	2
	Нехарактерный для данного продукта	1
Фракция «сок»
Внешний вид и консистенция	Консистенция однородная, с ненарушенным плотным сгустком. На поверхности – не более 2-3% сыворотки от объема	5
	Консистенция однородная, недостаточно плотный сгусток. Количество выделенной сыворотки на поверхности может незначительно превышать установленное количество	4
	Консистенция однородная, рыхловатый сгусток, может наблюдаться заметный отстой сыворотки	3
	Консистенция однородная, жидковатая, рыхлый сгусток, может быть значительное отделение сыворотки	2
	Консистенция выраженно неоднородная, нарушен сгусток, отделение сыворотки значительное, может наблюдаться порок «вспучивание»	1

Наименование показателя	Характеристика	Балл
Вкус и запах	Кисломолочный, имеет достаточно выраженный привкус клубней топинамбура (в меру сладкий)	5
	Кисломолочный, имеет недостаточно выраженный привкус клубней топинамбура (недостаточно сладкий)	4
	Кисломолочный, имеет излишне выраженный привкус клубней топинамбура (приторно сладкий)	3
	Кисломолочный, отсутствует привкус клубней топинамбура	2
	Нехарактерный для данного вида продукта	1
Цвет	Однородный, молочно-белый с желтоватым оттенком	5
	Однородный, молочно-белый, имеет легкий посторонний оттенок	4
	Однородный, молочно-белый, имеет выраженный посторонний оттенок	3
	Слегка неравномерный	2
	Значительно неоднородный	1

Данные таблицы свидетельствуют об отличительных особенностях оценки йогурта фракций «кубики» и «стружка» от фракции «сок».

Проведена сравнительная органолептическая оценка 9 образцов йогурта, обогащенного топинамбуром, и 1 контрольного образца без включения фракций топинамбура (рис. 2, 3, 4) .

Рисунок 2 ‒ Результаты балловой оценки внешнего вида и консистенции 10 образцов йогурта

Наибольшее значение (5 баллов) определено у большинства образцов (№ 1, 2, 3, 6, 7, 8, 9, 10). Отсутствовала сыворотка на поверхности продукта, текстура сгустка являлась плотной. Снижение оценки от 4,6 до 4,4 баллов образцам № 4, 5 обусловлено недостаточно плотным сгустком и незначительным выделением сы-

Рисунок 3 ‒ Результаты балловой оценки вкуса и запаха 10 образцов йогурта

Образцу № 8 присвоен максимальный балл за показатель «вкус и запах». Вкус и запах кисломолочные, вкус достаточно нежный, наблюдался выраженный сладковатый привкус топинамбура.

Минимальное значение (4,2 балла) определено у образцов № 1, 4, 10. Образцы 1 и 4 имели более низкое значение, обусловленное приторным привкусом клубней топинамбура. Некоторые эксперты определили привкус семечек подсолнечника. Контрольный образец № 10 имел слишком выраженный кислый привкус. Большинство образцов (№ 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9) имели балловую оценку от 4,6 до 4,8 по причине недостаточно выраженного привкуса топинамбура, несладкого вкуса.

Запах у всех исследуемых образцов являлся чистым кисломолочным, без посторонних запахов.

Рисунок 4 ‒ Результаты балловой оценки цвета 10 образцов йогурта

По показателю «цвет» наибольшие баллы установлены у образцов № 1, 2, 3, 8, 9, 10. Цвет являлся однородным молочно-белым с желтоватым оттенком. У образцов № 4, 5, 6, 7 снижены баллы за незначительное изменение цвета.

В таблице 2 представлена средняя балловая оценка всех исследуемых образцов йогурта с учетом трех показателей.

Таблица 2 – Средняя балловая оценка

Образец                             Балл

1	4,7
2	4,9
3	4,9
4	4,3
5	4,7
6	4,9
7	4,8
8	5
9	4,9
10	4,7

По данным таблицы видно, что наибольший максимальный балл 5 определен только у одного образца ‒ № 8, изготовленного из молока коров с добавлением сока топинамбура (1 мл).

Минимальную оценку (4,3 балла) имел образец № 4. Снижение баллов обусловлено приторным вкусом, слегка нарушенным сгустком, выделением сыворотки на поверхности продукта, изменением цвета (кремово-желтый). Контрольный образец № 10 (без включения фракций топинамбура) в сравнении с другими образцами, обогащенными топинамбуром, имел выраженный кисловатый привкус, что способствовало снижению баллов за показатель «вкус и запах».

Выявлено, что более высокое влияние при производстве йогурта, обогащенного топинамбуром, оказывает показатель «вкус и запах».

Выводы и рекомендации

При проведении исследования, можно сделать вывод, что лучшим являлся образец № 8, произведенный из молока с включением сока клубней топинамбура концентрации 1 мл. Продукт имел в сравнении с другими образцами более нежный сладковатый вкус, плотную консистенцию с ненарушенным сгустком, равномерный молочно-белый цвет с легким желтоватым оттенком.

Ввиду отсутствия сахарозы в йогурте, наличия топинамбура, который способен к снижению сахара в крови, можно рекомендовать продукт как для массового потребления, так и для людей, больных сахарным диабетом.