Разработка и определение показателей качества и безопасности сливочно-растительного спреда в сублимированной форме для специализированного питания

В современных условиях, где увеличивается психический и физический стресс, здоровое питание превращается в глобальную тенденцию, зависимую от общественных и экологических факторов. Больше 65% людей планеты сосредоточены на своем здоровом образе и питании [1, 6]. Главной спецификой сбалансированного питания, типичного для всех стран мира, взаимосвязанной с избыточным употреблением высококалорийных питательных веществ и постоянным недостатком важных физиологических функциональных компонентов [3].

Производство функциональных продуктов здорового питания, в том числе молочных, совершенствование традиционных продуктов общего питания - основные направления при переработке сырья для получения продуктов здорового питания.

Чтобы удовлетворить потребности в питательных веществах, в рационе людей должно содержаться более 20 000 т. компонентов всех типов, в том числе растительного и животного происхождения [2,20].

Значения употребления молока и молочных продуктов в питании трудно переоценить. Трудности, связанные с их производством и потреблением, всегда остаются актуальными. Одной из важнейших задач является создание молочной продукции с заменого молочного жира на растительный жир с длительным сроком хранения, и улучшенными показателями качества, разработка инновационных технологий [9], использование современного оборудования и улучшение культуры производства. Новые технологии в пищевой промышленности способствуют повышению качества, безопасности и конкурентоспособности данной продукции [1].

На фоне недостатка и больших цен на натуральное молочное сырье идет расширение на производство консервов на молочной основе, где частично заменяется молочный жир на жиры растительного происхождения, что гарантирует получение молочных продуктов с высокой пищевой ценностью.

Внесение растительного жира меняет состав жировой основы продукта в требуемом направлении и создает продукт с функциональными свойствами для специального назначения. В связи с чем определена цель исследования – разработка и исследование показателей качества и безопасности сухого сливочно-растительного спреда в сублимированной форме.

Материалы и методы

Объект исследования: сухой сливочнорастительный спред в сублимированной форме. Исследования готового продукта проводили на кафедре Ветеринарно-санитарной экспертизы продуктов животноводства и гигиены сельскохозяйственных животных ФГБОУ ВО «Омский ГАУ» и в аккредитованном центре Бюджетное учреждение Омской области «Омская областная ветеринарная лаборатория» по показателям, регламентированным стандартами и характеризующим состав его основных частей. При работе использовалась стандартные и общепринятые методы исследований. Для обработки полученных данных использовали статистические методы анализа.

Результаты

Для обеспечения стабильности продукта в течение длительного хранения мы провели исследования для определения оптимального вида и количества антиоксидантов, таких как флавоноиды и аминокислоты, для использования в рецептуре нового продукта.

Были изучены биофлавоноиды, включая кверцетин, дигидрокверцитин, а также различные аминокислоты, такие как цистин, цистеин, метионин, триптофан и другие, в качестве ингибиторов окислительных процессов [4].

Изучались концентрации аминокислот на уровне 0,2–0,3% от массы продукта. Использовалась аскорбиновая кислота и витамин «С».

Информация об антиоксидантных свойствах, изученных для трех различных концентраций аминокислот после выдержки в термостате в течение 48 ч при температуре 102 °С, приве дена в таблице 1.

Таблица 1.

Антиокислительный эффект аминокислот

Table 1.

Antioxidant effect of amino acids

№ испытания | Test number	Наименование аминокислоты | Amino acid	Антиокислительный эффект, ед. АОА | Antioxidant effect, units of antioxidant activity
1	Лизин | Lysine	дозировка, % | dosage, %
2	Метионин | Methionine	0,1	0,2	0,3
3	Триптофан | Tryptophan	2,19±0,12	2,28±0,12	2,33±0,11
4	Цистеин | Cysteine	4,42±0,15	4,57±0,19	4,60±0,21

Таким образом, можно сделать вывод, что антиокислители, добавленные в молочный жир, оказывают ингибирующее воздействие на процессы окисления жира. Среди них наиболее эффективным является цистеин - серосодержащая аминокислота [9,16]. При добавлении данной аминокислоты устойчивость молочного жира увеличивается более чем в 5 раз, в то время как при добавлении лизина - всего в 2 раза. Показатели окисленности в образцах с добавлением аминокислоты в дозировке 0,3% незначительно отличались от показателей с массовой долей аминокислоты, равной 0,2% от массы жира [7,18,19]. Поэтому для стабилизации продукта при хранении рекомендуется использовать оптимальную концентрацию аминокислоты, равную 0,2% от веса жира.

Рисунок 1А и рисунок 1Б показывают эффективность антиокислительных комплексов биофлавоноида ДКВ с витамином «С» в зависимости от дозировки их внесения. Динамика показателей окисленности показана на рисунках.

Оптимальной дозировкой для стабилизации продукта в хранении выбран образец, содержащий 0,02% ДКВ в композиции с 0,02% витамина С.

Обсуждение

На основании проведенных исследований были разработаны рецептуры сухого сливочнорастительного спреда для различных массовых долей молочного жира в применяемых в качестве сырья молочных сливках (жирностью 25,30 и 40%) [5,17], а также различного количества растительной добавки “Эколакт” (от 30 до 50 %). Данные представлены в таблицы 2.

Продолжительность хранения, мес. Shelf life, month

Продолжительность хранения, мес.

Shelf life, month

контроль control

0,01 % ДКВ+0,02 %+0,02 % витамина С

0,01 % DHQ+0,02% vitamin C

0,02 % ДКВ+0,02+0,02 % витамина С

0,02 % DHQ+0,02% vitamin C

0,03% ДКВ+0,02+0,02 % витамина С

0,03 % DHQ+0,02% vitamin C контроль control

0,01 % ДКВ+0,02 %+0,02 % витамина С

0,01 % DHQ+0,02% vitamin C

0,02 % ДКВ+0,02+0,02 % витамина С

0,02 % DHQ+0,02% vitamin C

0,03% ДКВ+0,02+0,02 % витамина С

0,03 % DHQ+0,02% vitamin C

Таблица 2.

Рецептуры сухого высокожирного молокосодержащего продукта

Formulations for dry high-fat milk-containing product

Table 2.

Наименование компонентов                                Расчет рецептуры от 100% |

Name of components                                   Formulation calculation from 100%

Сливки с массовой долей жира 25% | Cream with a fat content of 25%                Рецептура 1 |   Рецептура 2 | Formulation 1   Formulation 2	Рецептура 3 | Formulation 3
Сливки с массовой долей жира 30% |Cream with a fat content of 30%                  69,913           -	-
Сливки с массовой долей жира 40% | Cream with a fat content of 40%                    -           59,903	-
Заменитель молочного жира “Эколакт” | Milk fat substitute "Ekolakt"                      -              -	49,893
Спиртовой раствор дигидрокверцетина | Alcohol solution of dihydroquercetin              30             40	50
Витамин С | Vitamin C                                                            0,01           0,02	0,03
Культура бактериальная пробиотическая AiBi серии В 6.10 mix | Probiotic bacterial culture AiBi series B 6.10 mix                                             0,075           0,075	0,075

Приемка молока ГОСТ Р 53435-2009 | Milk reception GOST R 53435-2009

—^  -к—

Очистка | Purification

Промежуточное хранение не более 6 ч; t0 (6±2) °C Intermediate storage, no more than 6 hours; t0 (6±2) °C

Сепарирование t0 (60–85) °C | Separation t0 (60–85) °C

Получение сливочной основы t ⁰ (45-50) °C Obtaining a creamy base t ⁰ (45-50) °C

Получение растительной основы t0 (20-30) °C Obtaining a plant basis t0 (20-30) °C

—J_.  -b—

Получение сливочно-растительной смеси t0 (55±5) °C

Obtaining a creamy vegetable mixture t0 (55±5) °C

Эмульгирование смеси t0 (50±5) °C в течение 20 минут Emulsification of the mixture t0 (50±5) °C for 20 minutes

Пастеризация смеси t0 (80-85) °C в течение 25 секунд Pasteurization of the mixture at t0 (80-85) °C for 25 seconds

Сгущение смеси: поддерживаются в пределах, указанных в инструкции по эксплуатации применяемых вакуум-выпарных установок Thickening of the mixture: maintained within the limits specified in the operating instructions for the vacuum evaporation devices used

Гомогенизация смеси t0 (55±5) °C; P= 5-6 Мпа Homogenization of the mixture t0 (55±5) °C; P= 5-6 MPa

Внесение антиокислителей 0,001-0,03 % Addition of antioxidants 0.001-0.03%.

—J. Л—

Сушка сублимационная t0 (-30) °C; время – 12 ч Freeze-drying at t0 (-30) °C; time – 12 hours

Фасовка t0 (5±2) °C | Packaging t0 (5±2) °C

Хранение t0 (4±2) °C | Storage t0 (4±2) °C

Рисунок 1. Технологическая схема 1 процесса производства сухого сливочно-растительного спреда.

Flowchart 1 of the process of production of dry creamy-vegetable spread.

На основе анализа, проведенного в ходе исследований, была составлена схема технологического процесса получения сублимированного продукта, который имеет высокую пищевую ценность и может быть использован в качестве специализированного продукта. На технологической схеме 1 представлена последовательность технологических операций, которые необходимы для изготовления сухого сливочно-растительного спреда в сублимационной форме [8,10].

Для сушки сливочно-растительной смеси был использован прогрессивный метод сублимации, как наиболее щадящий и сохраняющий все нативные первоначальные свойства молока-сырья (витамины, ферменты и т.п.). Именно продукт в сублимированной форме имеет способность легко и быстро восстанавливаться и приобретать требуемую консистенцию при восстановлении [6,14,21]. Связи с этим выработка сублимированного сливочно-растительного спреда производилась на сушилке LP30(SXX) [11].

В готовом продукте было проведено определение жирнокислотного состава методом газовой хроматографии; результаты представлены в таблице 3 [12,16]. Использовали газовый хроматограф, колонка SP-2560 100 m×0,25 mm× ×0,2 um [4,8,14]. В процессе исследования и точного определения использовался метод процентной нормализации по площади.

Также были рассчитаны соотношения метиловых эфиров жирных кислот (табл. 4).

Таблица 3.

Жирнокислотный состав сухого сливочно-растительного спреда

Table 3.

Fatty acid composition of dry creamy vegetable spread

№ п\п | Nos	Наименование показателя | Name of the indicator		Количество, % |Quantity, %
1	Арахиновая кислота | Arachidic acid		0,2
2	Бегеновая кислота | Behenic acid		менее 0,1 | less than 0,1
3	Деценовая кислота |	Decene acid	0,3
4	Каприловая кислота	| Caprylic acid	1,2 ± 0,4
5	Каприновая кислота | Capric acid		2,9 ± 0,4
6	Капроновая кислота | Caproic acid		1,9 ± 0,4
7	Лауриновая кислота | Lauric acid		3,2 ± 0,4
8	Линолевая кислота | Linoleic acid		3,3 ± 0,4
9	Линоленовая кислота | Linolenic acid		0,4
10	Масляная кислота | Butyric acid		2,6 ± 0,4
11	Миристиновая кислота | Myristic acid		10,8 ± 2,2
12	Миристолеиновая кислота | Myristoleic acid		0,9 ± 0,4
13	Олеиновая кислота | Oleic acid		25,8 ± 2,2
14	Пальмитиновая кислота | Palmitic acid		29,9 ± 2,2
15	Пальмитолеиновая кислота | Palmitoleic acid		1,7 ± 0,4
16	Стеариновая кислота | Stearic acid		11,0 ± 2,2
17	Прочие кислоты | Other acids		3,9 ± 0,4

Таблица 4.

Соотношение жирных кислот в сухом сливочно-растительного спреде

Table 4.

Fatty acid composition of dry creamy vegetable spread

№ п\п | Nos	Наименование показателя | Name of the indicator	Количество, % Quantity, %
1	Соотношение метиловых эфиров жирных кислот молочного жира стеариновой к лауриновой | The ratio of methyl esters of fatty acids of milk fat stearic to lauric	3,4 ± 0,4
2	Соотношение массовых долей суммы олеиновой и линолевой к сумме лауриновой, миристиновой, пальмитиновой и стеариновой | The ratio of the mass fractions of the sum of oleic and linoleic to the sum of lauric, myristic, palmitic and stearic	0,5
3	Соотношение метиловых эфиров жирных кислот молочного жира линолевой к миристиновой | The ratio of methyl esters of fatty acids of milk fat linoleic to myristic	0,3
4	Соотношение метиловых эфиров жирных кислот молочного жира олеиновой к миристиновой | The ratio of methyl esters of fatty acids of milk fat oleic to myristic	2,4 ± 0,4
5	Соотношение метиловых эфиров жирных кислот молочного жира пальмитиновой к лауриновой | The ratio of methyl esters of fatty acids of milk fat palmitic to lauric	9,3 ± 2,2

В лабораторных условиях аккредитованного исследовательского центра проведены также исследования на содержание бактерий, вирусов, токсинов и др., представляющих потенциальную опасность для человека.

В рамках испытаний показателей без опасности продукта были исследованы следую щие показатели, представленные в таблице 5.

Таблица 5.

Результаты испытаний показателей безопасности сухого сливочно-растительного спреда

Table 5.

Test results of safety indicators of dry creamy vegetable spread

№ п/п| Nos	Наименование показателя | Name of the indicator	Ед. изм.| UoM.	Результат испытаний| Test result
Антибиотики (амфениколы) | Antibiotics (amphenicols)
1	Левомицетин(Хлорамфеникол) | Levomycetin (Chloramphenicol)	мг/кг | mg/kg	менее 0,000012| less than 0,000012
Токсичные элементы | Toxic elements
2	Кадмий | Cadmium	мг/кг | mg/kg	менее 0,0015 | less than 0,0015
3	Мышьяк | Arsenic	мг/кг | mg/kg	менее 0,04 | less than 0,04
4	Ртуть | Mercury	мг/кг | mg/kg	менее 0,004 | less than 0,004
5	Свинец | Lead	мг/кг | mg/kg	менее 0,01 | less than 0,01
Микотоксины | Mycotoxins
6    1 Афлатоксин М1| Aflatoxin M1                              1		мг/кг| mg/kg	менее 0,0005 | less than 0,01
Пестициды | Pesticides
7	ГХЦГ (α, β, γ-изомеры) | HCH (α, β, γ-isomers) |	мг/кг | mg/kg	менее 0,005 | less than 0,005
8	ДДТ и его метаболиты| DDT and its metabolites	мг/кг | mg/kg	менее 0,005 | less than 0,005
Микробиологические показатели | Microbiological indicators
9	S. aureus | S. aureus	г | g	не обнаружено в 0,1| not found in 0,1
10	БГКП (колиформы) | coliform bacteria	г| g	не обнаружено в 0,01 | not found in 0,01
11	Дрожжи и плесени (сумма) | Yeast and mold (sum)	КОЕ/см3| CFU/cm3	менее 1,0x10-1| less than 1,0x10-1
12	КМАФАнМ | Number of mesophilic aerobic and facultative anaerobic microorganisms	КОЕ/г| CFU/g	3,6x10-1| 3,6x10-1
13	Патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы| Pathogenic microorganisms, including salmonella	г | g	не обнаружено в 25 | not found in 25

Исходя из данных таблицы 5 видно, что количество антибиотика левомицетина в продукте составляет менее 0,000012 мг/кг. Данное значение показателя является допустимым (должно быть менее 0,0003 мг/кг) [5,10,12].

Наряду с антибиотиками исследовали содержание таких опасных веществ как микотоксины и пестициды. При исследовании сухого спреда количества данных веществ не превышают допустимой концентрации [6,10].

Содержание токсичных элементов (кадмий = менее 0,0015 мг/кг; мышьяк = менее 0,04 мг/кг; ртуть = менее 0,004 мг/кг; свинец = менее 0,01 мг/кг) в сухом высокожирном молокосодержащем продукте, согласно исследованию, не превышает нормы [10,12].

Микробиологическая безопасность сухих молочных продуктов – важный аспект, означающий отсутствие опасных для здоровья микроорганизмов в готовой продукции. Определяли следующие микробиологические показатели: S. aureus, БГКП (колиформы), Дрожжи и плесени (сумма), КМАФАнМ, патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы.

Показатель КМАФАнМ предоставляет информацию о возможном загрязнении продукта микроорганизмами, вызывающими пищевые отравления и порчу продуктов. КМА-ФАнМ в исследуемом сухом молочном продукте 3,6 х 10-1 КОЕ/г. Дрожжей и плесеней - 3,6x10-1 КОЕ/г [5,10,12].

S. aureus не обнаружено в 0,1 г продукта. Бактерий группы кишечной палочки (БГКП) не обнаружено в 0,01 г продукта. Патогенных микроорганизмов не обнаружено в 25 г сухого молочного продукта [6,110,12].

Органолептические показатели сухого сливочно-растительного спреда в сублимированной форме представлены в таблице 6:

Таблица 6.

Органолептические показатели сухого сливочно-растительного спреда

Table 6.

Organoleptic properties of dry creamy vegetable spread

Консистенция | Consistency	Вкус | Taste
Сухой порошок с наличием комочков, рассыпающихся при незначительном усилии | Dry powder with lumps that crumble under slight force |	Чистый, слегка сладковатый, свойственный высокожирному молокосодержащему продукту, без посторонних вкусов и запахов | Clean, slightly sweet, typical of a high-fat milk-containing product, without foreign tastes or odors

Восстановление продукта осуществляется водой с t = 60 ± 5 0С в течение 10-15 мин.

При восстановлении продукт приобретает способность к намазыванию и использованию в восстановленном виде для целей общего и специализированного питания.

Заключение

• 1.    Разработана технология производства сливочно-растительного спреда в сублимированной форме с увеличенной пищевой ценностью и длительным сроком годности для специализированного назначения.

• 2.    Определены типы и количества натуральных антиоксидантов для обеспечения стабильности продукта в течение длительного хранения: биофлавоноид дигидрокверцетин и аминокислота цистеин.

• 3.    Разработаны антиокислительные комплексы для продления сроков годности, включающие в себя следующие компоненты: дигидрокверцетин (0,02%) + витамин С (0,02%), цистеин (0,2%) + витамин С (0,02%) к содержанию жира в продукте.

• 4.    Для увеличения пищевой ценности и продления срока годности продукции проведена замена части нестабильного молочного жира животного происхождения на растительные заменители, содержащие значительное количество ненасыщенных жирных кислот в соотношении 50:50. Был использован ЗМЖ «Эколакт», произведенный из натурального растительного сырья компанией «ООО» Эфко-Ингредиент.

• 5.    Для увеличения пищевой ценности продукта добавляли консорциум бифидобактерий: AiBi серии В 6.10 mix.

• 6.    С цель сохранения пищевой и витаминной ценности продукта, его сушку следует осуществлять методом сублимации.

Разработанный продукт рекомендуется для регионов с ограниченными ресурсами натурального молочного сырья, решения проблем питания Арктической зоны РФ, людей, находящихся в автономных и экстремальных условиях существования.