Разработка технологии получения обогащенного кисломолочного продукта на основе результатов исследований состава исходных и конечных материалов

МРНТИ 65.63.33: 68.03.07                     

Наличие в Казахстане хорошей сырьевой базы для изготовления различных продуктов переработки молока способствует развитию научных направлений, связанных с разработкой технологии производства молочных продуктов функционального спектра действий, номенклатура которых стремительно расширяется в связи с тем, что потребители и государство в целом, заинтересованы в решении вопросов, касающихся здорового питания для всех возрастных категорий. Многочисленными исследованиями подтверждено, что концепция правильного питания обеспечивает с раннего возраста способность организма противостоять различным заболеваниям, повышать работоспособность, продлевать жизнь и создавать необходимые условия для адаптации к окружающей среде.

К одним из основных продуктов питания, которые составляют ежедневный рацион людей, относят молочные продукты, из кото- рых наиболее полезны кисломолочные, так как они богаты легкоусвояемыми организмом веществами [1,2]. Однако, такие его виды как традиционные кефир, ряженка, йогурт и т.д. уже недостаточны для профилактики ряда заболеваний, присущих современному человеку. Вследствие этого в мировой практике развивается актуальное направление – производство молочных продуктов с заданными функциональными свойствами, которые достигаются за счет комбинирования коровьего молока, как основного молочного сырья с молоком других сельскохозяйственных животных, по пищевой и биологической ценности намного превосходящие традиционное коровье молоко [3,4]. Комбинирование, например, с такими видами молока, как кобылье, верблюжье, козье, овечье и др. помогает улучшить аминокислотный состав конечных молочных продуктов, повысить содержание микрои макронутриентов, витаминов, животного белка, в то же время снижая содержание жира [5,6,7].

В качестве одного из перспективных сырьевых источников, которые можно комбинировать с коровьем молоком, нами было выбрано кобылье молоко, в котором, согласно исследованиям отечественных и зарубежных ученых, наблюдается высокое содержание ли-цозима и лактоферрина, аскорбиновой кислоты, полинасыщенных жирных кислот с относительно низким содержанием жира, что позволяет рассматривать данный вид молока как эссенциальный фактор в питании для улучшения например, у детей, нервной системы, зрения, а также в целом иммунитета [8,9].

Однако, применение этого вида молока в чистом виде, кроме кумыса, для производства, например, кисломолочных продуктов, сдерживается альбуминовой составляющей и более низким содержанием белка, которые технологически преодолеваются путем комбинирования с молоком, имеющеим более высокое содержание полноценного белка, дополнительным обогащением на стадии ферментации, а также за счет применения растительных добавок (экстрактов), которые позволяют усилить вязкость и менять реологические свойства продуктов переработки в сторону загустения [10,11].

Цель данной работы - разработка технологии получения обогащенного растительным экстрактом кисломолочного продукта из комбинированного молочного сырья.

Задача - изучить состав комбинированного молочного сырья и полученного из него кисломолочного продукта с разработкой проекта технологической схемы.

Материалы и методы исследований

В рамках проводимых нами исследований по совершенствованию биотехнологических аспектов производства кисломолочного продукта, полученного из комбинированного молочного сырья, обогащенного растительными дабавками, были проведены исследования по выбору оптимального соотношения комбинирования молочного сырья, предназначенного для получения кисломолочного продукта. Наиболее оптимальное соотношение комбини рования двух видов молока составило: 15% кобыльего молока и 85% коровьего [12].

В качестве объектов исследований для изучения химического, минерального и аминокислотного состава послужили 3 образца комбинированного молочного сырья и полученные из них 3 образца кисломолочного продукта.

Минеральный состав кисломолочного продукта, полученного из образцов комбинированного молока:

-образец №1 - в соотношении 10% кобыльего и 90% коровьего молока

-образец №2 - в соотношении 15% кобыльего и 85% коровьего молока

- образец №3- 20 % кобыльего и 80% коровьего молока

Аминокислотный состав:

-образец № 9400 - комбинированное молоко в соотношении 15% кобыльего и 85% коровьего молока

-образец №9399 - кисломолочный продукт, полученный и комбинированного молочного сырья в соотношении 15% кобыльего и 85% коровьего молока

Физико-химический состав: образец № 9400 был изучен на содержание

-массовой доли %, белка, жира, углеводов,

• - а-лактозы,- в—лактозы,

  -энергетическую ценность образец №9399 был изучен на содержание

• -массовой доли, %, белка, жира, углеводов, - а-лактозы,- в - лактозы,

  -энергетическую ценность.

Минеральный состав образцов анализировался в аттестованной испытательной региональной лаборатории инженерного профиля «ИРЛИП» ЮКУ им. М. Ауэзова, на основании заявки №868, от 22.12.2021 года. Количество каждого образца 100 мл. Образцы сжигали в муфельной печи с получением золы, в которой состав определяли рентгеноспектральным методом на растовом электронном микроскопе. Результаты минерального состава образцов кисломолочных продуктов приведены на рисунке 1.

Рисунок. 1 – Результаты минерального состава образцов кисломолочных продуктов

Исследования физико-химических показателей образцов комбинированного молочного сырья и кисломолочного продукта проводились в научно-исследовательской лаборатории по оценке качества и безопасности продовольственных продуктов Алматинского технологического университета (АТУ).

Содержание белка в образцах определялось по ГОСТ 25179, содержание жира по ГОСТ 5867, содержание углеводов перманганатометрическим методом [13,14]. Результаты физико-химических показателей исследуемых образцов представлены на рисунках 2 и 3. Энергетическая ценность исследуемых образцов определена расчетным путем суммирования количества ккал каждого показателя – белков, жиров и углеводов на 100 г или 100 мл. В таблице 1 приведены результаты физикохимических показателей образца комбинированного молочного сырья № 9400 и образца кисломолочного продукта №9339.

Условия проведения испытаний: температура - 210С, влажность -61%.

Таблица 1 – Результаты физико-химических показателей образца №9400 и №9339

Номер образца	Наименование показателя, ед. измерений	Фактические результаты	Метод испытаний (нормативный документ)
№ 9400	Массовая доля белка, %	3,86±0,05	ГОСТ 25179-2014
	Массовая доля жира,%	4,66±0,02	ГОСТ 5867-90
	Массовая доля углеводов,%	4,95±0,10	Перманганометри-ческий метод
	Энергетическая ценность, ккал	75,94
№9339	Массовая доля белка, %	4,04±0,05	ГОСТ 25179-2014
	Массовая доля жира,%	4,85±0,08	ГОСТ 5867-90
	Массовая доля углеводов,%	6,05±0,11	Перманганометри-ческий метод
	Энергетическая ценность, ккал	82,50

Аминокислотный состав образцов №9400 и №9339 исследовался на капиллярном электрофорезе «Капель 105 М» для спектрофотометрического детектирования к целевым компонентам образцов. На рисунке 2 приведены результаты исследований аминокислотного состава образца №9400. На рисунке 3 аминокислотного состава образца №9339

Рисунок 2 – Аминокислотный состав образца №9400

Рисунок 3 – Аминокислотный состав кисломолочного образца № 9339

Результаты и их обсуждение

Полученные данные по минеральным элементам в образцах кисломолочного продукта сведены в таблицу 2, на основе которых построены графики сравнения, приведенные на рисунке 4.

Таблица 2 – Сравнительный анализ минерального состава образцов кисломолочных продуктов, в весовых %

Кисломолочный продукт	Ca, мг %	Mg, мг %	P, мг %	К, мг%	Na, мг %	S, мг %	О, мг %
Образец №1, 10%	14,4	1,21	13,67	16,34	8,31	0,84	34,59
Образец №2, 15%	14,15	1,38	12,36	15,41	7,34	0,61	38,51
Образец №3, 20%	14,66	1,25	13,33	16,19	8,43	0,88	34,85

Рисунок 4 – Графики сравнения содержания минеральных веществ в исследуемых образцах

Результаты сравнительного анализа показывают, что содержание минеральных элементов кисломолочного продукта независимо от соотношений комбинирования двух видов молочного сырья, из которого он получен, практически одинаковы, что указывает на отсутствие влияния соотношения комбинирования для таких элементов, как Ca и Mg. Небольшое снижение содержания Р, К, Na и S наблюдается у образца №2, что может свидетельствовать о погрешности результатов измерений. Энергетичес- кая ценность кисломо-лочного продукта на 6,56 ккал выше по сравнению с комбинированным исходным сырьем, из которого он изготовлен, так как количество ккал белков, жиров и углеводов в кисломолочном продукте повышается при его изготовлении.

В таблицу 3 занесены полученные данные для сравнительного анализа массовой доли в % аминокислот в двух исследованных образцах с построением графиков зависимости, представленных на рисунке 5.

Таблица 3 – Сравнительный анализ массовой доли аминокислот в %

Наименование компонента	Комбинированное молоко (15%)	Кисломолочный продукт
аргинин	0,392	0,379
лизин	0,255	0,207
тирозин	0,131	0,149
фенилаланин	0,255	0,322
гистидин	0,145	0,126
лейцин+изолейцин	0,294	0,540
метионин	0,067	0,138
валин	0,411	0,322
пролин	0,431	0,897
треонил	0,235	0,230
серин	0,235	0,310
серин	0,274	0,253
глицин	0,274	0,310

Рисунок 5 – Графики зависимости содержания аминокислот в комбинированном молочном сырье и кисломолочного продукта

Результаты аминокислотного состава как исходных, так и конечных продуктов свидетелсьтвуют о наличии таких компонентов как аргинин, лизин, тирозин, фенилаланин, гистидин, лейцин+изолейцин, метионин, валин, пролин, треонил, серин, аланин и глицин, которые играют важную роль в обменных процессах человеческого организма и доказывают биологическую ценность полученного нами кисломолочного продукта.

Конечный результат исследований состоит в разработке технологии производства новых молочных продуктов функционального назначения [15]. Изученный нами состав исходных и конечных продуктов позволил разработать технологию производства кисломолочного продукта, полученного из комбинированного молочного сырья с обогащением экстрактом растительного сырья. Проект технологической схемы представлен на рисунке 6.

Рисунок 6 – Проект технологической схемы

Отработка режимных параметров этапов технологической схемы производства обогащенного кисломолочного продукта, материального и производственного баланса будет проводиться в опытно-промышленных масштабах.

Заключение, выводы

Проведенные исследования позволили определить физико-химический, минеральный и аминокислотный состав продуктов, полученных в ходе выполнения запланированных этапов по теме диссертационного исследования по разработке и изучению биотехнологических аспектов технологии производства кисломолочного продукта из комбинированного молочного сырья с последующим обогащением растительными экстрактами.

Установлено, что содержание минеральных элементов кисломолочного продукта, независимо от соотнощения комбинирования двух видов молочного сырья, из которого он получен, практически одинаков, что указывает на отсутствие влияния состава комбиниро-ванния для таких микроэлементов, как Ca и Mg. Небольшое снижение содержания Р, К, Na и S, наблюдается у образца №2, что может свидетельствовать о погрешности результатов измерений.

Результаты спектрофотометрического детектирования образцов комбинированного молочного сырья и кисломолочного продукта на капиллярном электрофорезе «Капель 105 М» показали наличие в них 13 видов аминокислот, повышающих биологическую ценность кисломолочного продукта. Проведенный сравнительный анализ массовой доли аминокислот в двух образцах в зависимости от содержания аминокислот в исследуемых продуктах позволяет сделать вывод о том, что аминокислотный состав конечного кисломолочного продукта идентичен исходному молочному сырью, из которого он получен, что свидетельствует о минимальном влиянии процессов закваски комбинированного молока на качество конечного кисломолочного продукта.