Разработка ферментированного сывороточного напитка с добавлением растительного сырья

Введение. Молочная сыворотка является естественным побочным продуктом при производстве сыров, творога, молочно-белковых концентратов и по современной классификации может быть отнесена к вторичным сырьевым ресурсам молочной промышленности. В настоящее время нормы выхода (с учетом предельно допустимых потерь) молочной сыворотки в зависимости от вида вырабатываемого продукта (сыры, брынза, творог, казеин) составляют до 90 % от перерабатываемого сырья [1]. Молочная сыворотка по своему составу, пищевой и биологической ценности относится к ценнейшему сырью, так как является продуктом с естественным набором жизненно важных соеди- нений: лактозы, белковых веществ, минеральных соединений, молочного жира, витаминов [2]. Органические кислоты представлены молочной, лимонной, уксусной, муравьиной, пропионовой, масляной и другими. В то же время содержание витаминов в сыворотке подвержено значительным колебаниям и в процессе хранения резко снижается. Для улучшения вкуса и повышения пищевой и биологической ценности молочной сыворотки используют ее биологическую обработку (обычно сквашивание) и внесение наполнителей – растительное масло, ароматические вещества и стабилизаторы, углеводы, натуральные соки [3, 4].

Практически отсутствуют напитки на основе молочной сыворотки с мякотью из овощного, плодово-ягодного сырья как источника пищевых волокон. Самарская область очень богата сезонными и полезными плодами, которые являются перспективным наполнителем для молочных напитков.

Цель исследования - разработка ферментированного сывороточного напитка с добавлением растительного сырья (плодов боярышника, калины, облепихи и шиповника).

Задачи: определить влияние плодов на органолептические показатели разрабатываемого кисломолочного напитка; опытным путем оптимизировать рецептурный состав разрабатываемого кисломолочного напитка; экспериментально подобрать видовой состав заквасочной микрофлоры разрабатываемого кисломолочного напитка.

Объекты и методы. Объектами исследования служили: молочная сыворотка; плоды ши-

Вестник КрасГАУ. 2022. № 1 повника, облепихи, калины и боярышника; закваска на чистых культурах молочнокислых микроорганизмах, состоящая из штаммов Streptococcus thermophilus , Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus , Lactobacillus casei , Lactococcus laсtis subsp. lactis , Lactobacillus acidophilus , штаммы № 5е, № 3е, № 20Т, № 336, № 22п5.

При определении химического состава и физико-химических свойств плодов проверяли кислотность по ГОСТ ISO750-2013 [5], сухие вещества – по ГОСТ28561-906], сахар – по ГОСТ 8756.13-87 [7], растворимые сухие вещества определяли по рефрактометру (ГОСТ ISO 21732013) [8]. Органолептические показатели ферментированных кисломолочных напитков определяли по ГОСТ 6687.5-86 [9].

Результаты и их обсуждение. Результаты определения химического состава и физикохимических свойств плодов шиповника, боярышника, калины и облепихи представлены в таблице 1.

Таблица 1

Показатель, %	Калина	Облепиха	Боярышник	Шиповник
Содержание сухих веществ	29,41	19,50	29,40	61,34
Массовая доля витамина С	14,08∙10-3	35,20∙10-3	3,52∙10-3	96,80∙10-3
Содержание растворимых сухих веществ	17,0	10,0	3,0	6,0
Титруемая кислотность	0,23	0,32	0,14	0,46
Массовая доля редуцирующих сахаров	6,51	2,09	5,29	16,97

Химический состав и физико-химические свойства плодов

Для оптимизации технологии получения растительно-сывороточного напитка провели двухфакторный эксперимент. Откликом служило значение растворимых сухих веществ в сыворотке после экстрагирования, изменяемыми па-

Таблица 2

Содержание растворимых сухих веществ в растительно-сывороточном напитке

раметрами – температура экстракции и гидромодуль (табл. 2).

Полученные результаты наглядно представлены на рисунке 1.

в зависимости от температуры и гидромодуля

Гидромодуль	Температура, продолжительность
	100 °С, 0 мин	80 °С, 2 мин	65 °С, 30 мин
1:1	14,8	13,2	13,98
1:2	14,4	11,0	11,5
1:10	9,99	8,8	10,01

Fitted Surface; Variable: СВ

2 factors, 1 Blocks, 10 Runs; MS Residual=,8022188

Рис. 1. Зависимость содержания растворимых сухих веществ от температуры и гидромодуля экстрагента

Как видно из представленной карты линий уровня, наибольший выход сухих веществ из плодов (на примере боярышника) достигается при соотношении гидромодуля 1:1 и 1:2 и при температуре 100 °С. Для рационального расхода плодов для дальнейших исследований был выбран гидромодуль соотношения плодов боярышника, облепихи, калины и молочной сыворотки 1:2, для плодов шиповника (с учетом высокого содержания сухих веществ) был выбран гидромодуль 1:4.

Для приготовления ферментированного сывороточного напитка были разработаны 4 рецептуры:

• -    Рецептура № 1: 1 л подсырной сыворотки, 0,5 кг плодов боярышника и закваска на основе микроорганизмов Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Lactobacillus casei;

• -    Рецептура № 2: 1 л подсырной сыворотки, 0,25 кг плодов шиповника, закваска на основе микроорганизмов Lactococcusl aсtis subsp. lactis, Lactobacillus acidophilus , штаммы № 5е, № 3е, № 20Т, № 336, № 22п5;

• -    Рецептура № 3: 0,68 л подсырной сыворотки, 0,12 кг плодов шиповника и 0,1 кг плодов калины, закваска на основе микроорганизмов

Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii s ubsp. bulgaricus, Lactobacillus casei ;

• -    Рецептура № 4: 1,4 л подсырной сыворотки, 0,25 кг плодов шиповника, 0,4 кг плодов облепихи, закваска на основе микроорганизмов Lactococcus laсtis subsp. lactis, Lactobacillus acidophilus , штаммы № 5е, № 3е, № 20Т, № 336, № 22п5.

Предварительно плоды измельчали и добавляли в молочную сыворотку. Экстрагирование проводили при нагревании сыворотки до 100 °С. Далее полученный экстракт процеживали. Выход экстракта составил в рецептуре № 1 – 1,1 л после процеживания и экстрагирования; в рецептуре № 2 – 0,8; в рецептуре № 3 – 0,55; в рецептуре № 4 – 1,3 л. Полученные экстракты охлаждали до 40 ºС, а затем добавляли закваску молочнокислых бактерий.

Ферментирование напитка проводили при температуре 40 °С в течение 3 ч. Титруемую кислотность и значение pH измеряли через каждые 30 мин.

Полученные значения по титруемой кислотности в процессе ферментации напитков, приготовленных по рецептурам № 1–4, представлены на рисунке 2.

Конечные значения рН напитка по окончанию времени ферментации приведены в таблице 3.

Рецептура 1   —■— Рецептура 2  -*- Рецептура 3       Рецептура 4

0             0,5             1              1,5             2             2,5             3

Рис. 2. Накопление кислотности в ферментируемых напитках с плодами

Значения активной и титруемой кислотности полученных напитков в конце ферментации

Таблица 3

Рецептура напитка	Значение pH	Титруемая кислотность, °Т
№ 1	4,36	71
№ 2	4,45	90
№ 3	3,85	150
№ 4	4,07	136

Во время ферментации сывороточного напитка с добавлением плодов изменялся вкус. Полученные напитки с увеличением продолжительности ферментации приобретали легкую кислинку. Для ее устранения после ферментации было добавлено 5 % сахара от общего объема напитка. Полученные напитки получились без запаха молочной сыворотки.

Более высокая титруемая кислотность рецептур № 3 и № 4 обусловлена повышенной кислотностью плодов облепихи и калины по сравнению с плодами боярышника.

Ферментированный напиток по рецептуре № 1 получился с выраженным вкусом плодов боярышника, с небольшой кислинкой, приятный на вкус. Напиток по рецептуре № 2 получился с выраженным запахом и вкусом шиповника. Напиток по рецептуре № 3 – с небольшой горечью калины и приятным вкусом шиповника, с более выраженной кислинкой. Напиток по рецептуре № 4 имел выраженный вкус шиповника и облепихи, при этом с более выраженной кислотностью из-за особенности плодов облепихи.

Полученные органолептические показатели представлены на профилограммах (рис. 3–6). В дегустационной оценке участвовала фокус-группа из 8 человек, из которых 6 человек – женщины от 18 до 43 лет, 2 человека – мужчины 18 лет.

Рис. 3. Профилограмма напитка с добавлением боярышника (рецептура № 1)

Рис. 4. Профилограмма напитка с добавлением шиповника (рецептура № 2)

Рис. 5. Профилограмма напитка с добавлением шиповника и калины (рецептура № 3)

Рис. 6. Профилограмма напитка с добавлением шиповника и облепихи (рецептура № 4)

Как видно из представленных профилограмм, наилучшим вкусом обладал напиток с добавлением плодов шиповника и облепихи (рецептура № 4). Напиток с использованием плодов калины и шиповника обладал горьким привкусом и получил наименьшее количество баллов.

Разработанные напитки можно рекомендовать к употреблению разными группами насе- ления, не имеющими аллергические реакции на компоненты напитков, в составе функционального рациона питания как пробиотический продукт. Готовые к реализации напитки должны соответствовать требованиям безопасности ТР ТС 033/2013 «О безопасности молока и молочной продукции» и иметь показатели, указанные в таблице 4.

Таблица 4

Физико-химические показатели ферментированных сывороточных напитков

Показатель	Рецептура напитка
	№ 1	№ 2	№ 3	№ 4
Значение pH, не ниже	4,2	4,2	3,8	4,0
Титруемая кислотность, ºТ, не выше	150
Содержание сахара, %	Не более 10
Содержание молочного жира, %, не более	5
Содержание растворимых сухих веществ, %, не менее	14,0
Кол-во пробиотических бактерий на конец срока годности, КОЕ, не менее	1 · 106

Заключение. В результате исследования был определен химический состав плодов шиповника, облепихи, калины, боярышника, произрастающих в Самарской области. Была проведена оптимизация условий экстрагирования ценных компонентов изученных плодов молочной сывороткой. Особенностью рассмотренной технологии является экстрагирование измельченных плодов боярышника, калины, облепихи молочной сывороткой при гидромодуле 1:2, плодов шиповника при гидромодуле 1:4, температуре 100 ºС с последующим ферментированием напитков пробиотическими культурами до достижения требуемых физико-химических и органолептических показателей.

Разработанные рецептуры ферментированных сывороточных напитков с добавлением растительного сырья позволят решить проблему утилизации ценного продукта – молочной сыворотки и увеличить ассортимент функциональных напитков, содержащих пробиотические компоненты.