Разработка питьевых киселей с обогащенным белково-углеводным составом для потенцирования иммунного статуса населения

Кисель является традиционным блюдом национальной русской кухни, пришедшим к нам «из глубины веков» [1]. Однако за интервал времени, исчисляемый столетиями, сытное обеденное блюдо «кисель» трансформировалось в десертный напиток гелеобразной консистенции, который можно приобрести в жидкой готовой к употреблению товарной форме [2] или легко приготовить в домашних условиях из концентрата вторых сладких блюд [3]. Однако, несмотря на обилие ассортимента напитков десертной направленности, расширяемого, помимо нормативных документов, также и за счет технической документации на кисели пастеризованные и стерилизованные [4], общим недостатком киселей традиционного состава является использование в качестве желирующего агента веществ углеводной природы, хотя и с присущими им функциями пищевых волокон, в случае использования пектина.

В то же время современные реалии свидетельствуют о том, что для укрепления иммунного статуса населения в условиях повышенных биологических рисков актуальна проблема обогащения различных, в том числе традиционных, продуктов полноценным белком [5, 6], а также компонентами с иммуномоделирующим действием, к которым относят β-глюкан – полисахарид, входящий в состав «клеточных стенок зерновых культур, таких как овес и ячмень, а также грибов и микроорганизмов» [7]. Отмечен ряд полезных свойств различных продуктов с использованием овсяной муки и ее компонентов, включая возможности потенцирования иммунного статуса [8]. В частности, подтвержден мощный кардиопротекторный эффект β-глюкана, в том числе при химиотепапевтических воздействиях [9].

В качестве источника легкоусвояемых белковых фракций внимание исследователей и специалистов пищевой индустрии привлекает молочная сыворотка, особенно концентрированные формы ее пищевых веществ в виде концентратов [6, 10] и изолятов [11].

Актуальным направлением является разработка ферментированных сывороточных напитков с добавлением растительных компонентов. В [12] в качестве растительного компонента был использован смородиновый сироп. Для ферментации молочной сыворотки использовали лактообразующие дрожжи в количестве от 0,1 до 0,9 %. Показаны тонизирующие свойства напитка, его позитивное влияние на желудочно-кишечный тракт и, в итоге, на здоровье человека.

Отдельным направлением следует считать получение желированных продуктов и гелей на основе молочной сыворотки и растительного компонента [13–17], причем авторами [14] рассматриваются процессы гелеобразования при ферментации пищевой системы из сывороточного белка и ягодного сока, а ферментирующим агентом выступали молочнокислые бактерии. Растительный компонент был использован в виде апельсинового сока [13, 14], черничного сока. Также был рассмотрен эффект гелеобразования в результате комбинаций молочной сыворотки с агентами, потенцирующими образование холодных гелей без дополнительного нагрева пищевой системы, в отличие от традиционного технологического подхода [15–17].

В качестве таких агентов были апробированы ионы кальция [15, 16], глюконодельталактон [17] за счет постепенного образования лактобионовой кислоты, которая снижает рН пищевой системы и создает условия для желирования полисахаридов в присутствии сывороточного протеина с использованием механизма реакции Майяра [18] либо с помощью физических методов обработки, например, ультразвука [19].

Уровнем промышленной реализации или готовностью к нему характеризуются желированные изделия, которые относятся к категории продуктов специализированного и здорового питания: желейные конфеты, а также желированные протеиновые напитки на растительной основе [20, 21]. Желейные конфеты из сывороточных белковых фракций [20] характеризуются высоким содержанием белка по сравнению с аналогами с традиционным желирующим компонентом на основе морских водорослей [22], за счет внесения в рецептуру изолята сывороточных белков, при этом помогают преодолеть тягу к сладкому после физических и умственных нагрузок.

Национальным агентством развития науки и технологий в коллаборации с Национальным центром технологий металлов и материалов (MTEC-NSTDA, Таиланд) разработан желейный напиток М-Pro, массовая доля белка в котором составляет 6 % и который отвечает концепции биоциркулярной зеленой экономики (BCG) на фоне растущей популярности растительного белка у потребителей, а стабилизация белковых структур в растительной пищевой системе на основе бобов маша обеспечивается внесением гидроколлоидов [21].

Таким образом, актуальной проблемой является разработка пищевых систем гелеобразной консистенции, доступного ценового сегмента для обеспечения устойчивого потребительского спроса, обогащенных легкоусвояемыми белковыми фракциями, имеющими технологический потенциал к гелеобразованию, на основе вторичных сырьевых ресурсов молочной промышленности.

Цель работы – разработка рецептурнокомпонентных решений напитков комбинированного состава на основе молочной сыворотки и овсяной муки для здорового питания населения в условиях биологических рисков, комплексная оценка потребительских свойств комбинированных напитков.

Материалы и методы

Объектами исследования служили напитки киселеобразной консистенции, приготовленные по традиционным [23] и разработанным рецептурам.

Дегустационную оценку продуктов по органолептическим показателям проводили на аттестованной испытательной лаборатории ИЛ ЦКП «КУЭП» (Свидетельство № 726.01/22, выдано 15.01.2018 ФБУ «Воронежский ЦСМ»), которая входит в состав Центра коллективного пользования «Контроль и управление энергоэффективными проектами», Центра оценки качества сырья и готовой продукции ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (ВГУИТ).

При проведении дегустационной оценки группа испытателей из семи человек руководствовалась рекомендациями, изложенными в [24].

Изучение аромата готового напитка, полученного по экспериментальной рецептуре, в сравнении с промышленным образцом проведено в НИЛ ООО «Сенсорика-Новые Технологии» на анализаторе запахов «МАГ-8» (производство ООО «Сенсорные технологии», Воронеж) с методологией «Электронный нос» [25–28].

В качестве измерительного массива применены 8 сенсоров на основе пьезокварцевых резонаторов ОАВ-типа с базовой частотой колебаний 10,0 МГц с разнохарактерными пленочными сорбентами на электродах из массива «Напитки». Выбраны следующие покрытия: два полярных (чувствительных к спиртам, альдегидам, эфирам, фенолам, кетонам, эфирам, другим органическим соединениям соединениям, аминам) – полиэтиленгликоль сукцинат модифицированный (ПДЭГСк), полиэтиленгликоль фталат, (ПЭГфт); три полярных, чувствительных к легколетучим кислотам, воде (18-К-6, ПВП, Твин 40); одно специфическое к фенолам и другим ароматическим соединениям, метиловым эфирам жирных кислот, эфирным маслам (ТОФО); два среднеполярных с активными центрами сорбции, проявляют чувствительность к спиртам, эфирам (ПЭГ2000, Тритон Х-100). Все сенсоры информативны.

Показатели биологической ценности напитков рассчитывали в соответствии с рекомендациями [29].

Результаты и обсуждение

Овсяная мука была использована в качестве структурообразующего компонента вместо картофельного крахмала, а также вместо части сахара-песка в рецептуре киселя, в сочетании с молочной сывороткой [30].

Использовали овсяную муку для производства продуктов детского питания по ГОСТ 31645–2012, производитель – ООО ДиетПром», г. Пущино Московской обл.

Молочная сыворотка соответствовала требованиям ГОСТ 34352–2017 «Сыворотка молочная – сырье», производитель – ООО Маслозавод «Дружба», Тамбовская обл., Мичуринский р-н, пос. Никольское.

Задача выбора оптимальной рецептуры была решена посредством обобщенной функции желательности Харрингтона, которая имеет широкие прикладные аспекты [31, 32]. Применение данного математического аппарата потребовало использования вычислительных возможностей ПЭВМ.

В таблицах 1 и 2 отражены традиционные и разработанные рецептурные композиции соответственно. Органолептические показатели питьевых киселей с овсяной мукой и белковым компонентом представлены в таблице 3.

Таблица 1. Рецептурный состав традиционных напитков, на 1 т продукции

Table 1.

Recipe composition of traditional drinks, per 1 ton of product

Наименование продукта Product name	Компоненты Components	Содержание Contents
		кг / kg	%
Кисель традиционный апельсиновый Traditional orange kisel	Сок апельсиновый восстановленный	227	22,7
	Сахар-песок	91	9,1
	Крахмал картофельный	45	4,5
	Вода питьевая	636	63,6
	Кислота лимонная	1	0,1
Кисель традиционный вишневый Traditional cherry kisel	Сок вишневый восстановленный	227	22,7
	Сахар-песок	91	9,1
	Крахмал картофельный	45	4,5
	Вода питьевая	636	63,6
	Кислота лимонная	1	0,1

Таблица 2.

Рецептурный состав разработанных напитков, на 1 т продукции

Table 2.

The recipe composition of the developed drinks, per 1 ton of products

Наименование продукта / Product name	Компоненты / Components	Содержание Contents
		кг / kg	%
Кисель «Апельсиновое настроение» Kissel "Orange Mood"	Сыворотка молочная	770	77
	Мука овсяная	60	6
	Сахар-песок	50	5
	Апельсиновый сок концентрированный	60	6
	Вода	60	6
Кисель «Вишневое облако» Kissel "Cherry Cloud"	Сыворотка молочная	770	77
	Мука овсяная	60	6
	Сахар-песок	50	5
	Вишневый сок концентрированный	60	6
	Вода	60	6

Таблица 3.

Органолептические показатели питьевых киселей с овсяной мукой и белковым компонентом

Table 3.

Organoleptic characteristics of drinking jelly with oatmeal and protein component

Наименование характеристики / Name of characteristic	Характеристика / Characteristic
	Кисель «Апельсиновое настроение» Kissel "Orange Mood"	Кисель «Вишневое облако» Kissel "Cherry Cloud"
Внешний вид и консистенция / Appearance and consistency	Однородная, вязкая, киселеобразная жидкость. Допускаются небольшие включения овсяных частиц	Однородная, вязкая, киселеобразная жидкость. Допускаются небольшие включения овсяных частиц
Вкус и запах / Taste and smell	Чистый, свойственный молочной сыворотке и апельсиновому соку, кисло-сладкий, с ароматом апельсина	Чистый, свойственный молочной сыворотке и вишневому соку, кислосладкий, с ароматом вишни
Цвет / Color	Кремово-желтый	Светло-розовый

Технологическая схема производства питьевых киселей с овсяной мукой и белковым компонентом на основе молочной сыворотки реализуется на этапах, представленных на рисунке 1.

На рисунке 2 изображены диаграммы функций желательности модифицированных рецептур напитков, обогащенных пищевыми волокнами и белком, а также традиционных рецептур напитков.

На основании представленных данных можно сделать вывод, что обобщенный критерий функции желательности Харрингтона для модифицированного напитка равен 0,82, что соответствует оценке «очень хорошо» по шкале желательности.

Помимо того, оценку органолептических показателей напитков проводили с помощью сенсориметрического метода анализа [25–28]. На испытание был представлен разработанный кисель «Вишневое облако» в качестве опытного образца (проба 2). В качестве контрольного образца был использован вишневый кисель «Наслаждение» торговая марка Stailon, производитель – Преображенский молочный комбинат (проба 1).

Рисунок 1. Технологическая схема производства питьевого киселя с овсяной мукой на основе молочной сыворотки

Figure 1. Technological scheme for the production of drinking jelly with oatmeal based on whey

1,2

0,8

0,6

0,4

0,2

d 1

d2 d3

d 5

d 6

d 1d 4d 5       d10

d7d9

Функция желательности

(a) (b)

Рисунок 2. Диаграммы функции желательности модифицированной (а) и традиционной (б) рецептур питьевого киселя: d1, d2… d9 – частные функции желательности: d1 – лейцин, d2 – изолейцин, d3 – лизин, d4 – треонин, d5 – триптофан, d6 – валин, d7 – фенилаланин, d8 – метионин, d9 – пищевое волокно. D общ – обобщенный критерий желательности

Figure 2. Desirability function diagrams of the modified (a) and traditional (b) recipes for drinking jelly: d1, d2… d9 – particular desirability functions: d1 – leucine, d2 – isoleucine, d3 – lysine, d4 – threonine, d5 – tryptophan, d6 – valine, d7 – phenylalanine, d8 – methionine, d9 – dietary fiber. Dtotal – generalized desirability criterion

Установлено, что для тестируемых проб характерен различный качественный и количественный состав равновесной газовой фазы (РГФ) над пробами. Похожесть геометрии «визуальных отпечатков» максимумов для анализируемых проб 1 и 2, тем не менее, не позволяет говорить об идентичности состава РГФ над ними, что объясняется доминирующим влиянием при сорбции воды, спиртов, сложных эфиров, аминов. Различаются «визуальные отпечатки» максимумов размерами (площадью фигуры), которая зависит от содержания (концентрации) веществ в равновесной газовой фазе над образцами и незначительно формой, которая в большей степени определяется соотношением концентраций отдельных групп соединений.

Установлено, что РГФ над пробой 1 содержит немного больше по концентрации легколетучих веществ (≈ 6 %), по сравнению с пробой 2. Установлено различие в содержании летучих аминов (продукты деструкции аминокислот), несвязанной влаги, сложных эфиров, спиртов, кетонов в пробах. Сравнение состава РГФ над образцами представлено в таблице 4 по результатам обработки «визуальных отпечатков» максимумов методом нормировки. Установлено, что в пробе 2, по сравнению с пробой 1, больше содержится алифатических спиртов, сложных эфиров (ацетатов), несвязанной воды, летучих кислот и меньше титруемых кислот, летучих аминов.

Таблица 4.

Доля (% массы) отдельных соединений и классов веществ в РГФ над образцами

Table 4.

Share (% of mass) of individual compounds and classes of substances in the equilibrium gas phase over samples

Вид пробы Type	Другие органические соединения, % Other organic compounds, %	Титруемые кислоты, % Titratable acids, %	Кислоты, (уксусная, муравьиная, молочная и др.), % Acids (acetic, formic, lactic, etc.), %	Амины, % Amines, %	Спирты, альдегиды, % Alcohols, aldehydes, %
Проба 1 Sample 1	7,2	13,2	23	39,5	9,1
Проба 2 Sample 2	9,0	11,8	22	34,0	10,4

Сопоставление всех качественных и количественных показателей позволяет сделать вывод о различиях в составе РГФ над пробами, приготовленными по различающимся рецептурам, приводящим к изменению аромата готового продукта.

Вне зависимости от используемого концентрированного сока в составе рецептур киселей «Оранжевое настроение» и «Вишневое облако», продукты получили общую оценку 8,2 балла по 9-балльной шкале при дегустационной оценке, а также отмечены высокие показатели биологической ценности (таблица 5).

Таблица 5.

Результаты расчета биологической ценности комбинированных напитков

Table 5.

The results of calculation of biological value of combined drinks

Аминокислота Amino acid	Скор, %	∆ КРАС	БЦ, %	U	σ с
Валин Valine	120,88	27,97	72,03	0,764	8,83
Изолейцин Isoleucine	137,10			0,674
Лейцин Leucine	120,17			0,769
Лизин Lysine	131,05			0,705
Метионин Methionine	92,40			1,000
Треонин Threonine	122,00			0,757
Фенилаланин Phenylalanine	92,86			0,995
Триптофан Tryptophan	146,50			0,631

Лимитирующими аминокислотами являются метионин и фенилаланин, коэффициент различия аминокислотного скора составляет 27,97. Биологическая ценность киселей «Апельсиновое настроение» и «Вишневое облако» составляет 72,03 %. Расчетный показатель рентабельности производства питьевых киселей с обогащенным белково-углеводным составом составом за счет использования овсяной муки и молочной сыворотки составляет 15 %.

post@vestnik-vsuet.ru Заключение

Технологические разработки рецептурнокомпонентных решений напитков «ретро» – ассортимента с обогащенным белково-углевод-ным составом прошли промышленную апробацию на предприятии для производства продуктов спортивного и диетического питания ООО «Тренд Нутришен», г. Воронеж.

Таким образом, разработаны и апробированы в условиях производства рецептуры напитков комбинированного состава на основе молочной сыворотки и овсяной муки, рекомендуемые для здорового питания населения в условиях биологических рисков. Напитки получили положительные экспертные оценки дегустационной комиссии и могут быть рекомендованы к внедрению в производство после исследования и обоснования их сроков годности. Представляет интерес, с одной стороны, использование восстановленных форм молочной сыворотки для получения сывороточной основы для напитков, а с другой – исследование возможности выпуска киселей с обогащенным белково-углеводным составом в виде концентратов высокой степени кулинарной готовности.