Разработка технологии получения пастообразного творожного продукта, обогащенного кремнием

Определяющим приоритетом развития молочной отрасли России в настоящее время является внедрение в производство молочных продуктов натуральных функционально важных ингредиентов. Это влечет за собой обоснование и разработку новых технологий молочных продуктов на основе принципов ресурсосбережения и использования натуральных немолочных компонентов, придающих традиционным продуктам обновленные свойства.

Критериями выбора перечня обогащающих нутриентов согласно задачам, определенным государственной политикой РФ в области здорового питания населения на период до 2020 года (№ 1873-р), являются безопасность, полезность и эффективное улучшение пищевого статуса [1].

Кремний - один из дефицитных микронутриентов, о котором много говорят в последние годы. Элемент является важнейшим биокатализатором, который обеспечивает протекание различных реакций окисления и разложения в организме. Кремний участвует в синтезе эластина - «белка молодости», который укрепляет сосудистую стенку, поддерживает эластичность артерий, нормализует тонус и проницаемость сосудов, препятствует развитию атеросклероза, повышает упругость и эластичность кожи, предотвращает перекисное окисление липидов, участвует в синтезе мукополисахаридов и коллагена [2].

Кремний человек получает из пищи и атмосферы, но окружают нас чаще всего неорганические формы этого микронутриента, поэтому лишь 4% всего полученного кремния усваивается организмом. Чтобы получить суточную норму этого минерала, нужно съедать довольно много продуктов, богатых кремнием: фасоль, горох, жимолость, сельдерей, шпинат, чечевица, овсяная крупа и др. Лидерами по содержанию кремния является бурый рис (1240 мг/100 г) и овсяная крупа (1000 мг/100 г).

Суточная норма потребления кремния для взрослого человека составляет 27-57 мг. При снижении иммунитета, беременности, хронических заболеваниях суточная потребность в кремнии увеличивается в два раза. В организме взрослого человека кремний сконцентрирован в волосах, ногтях, щитовидной железе, лимфатической системе, костной ткани, печени и крови. Симптомом недостатка кремния в организме является ухудшение состояния этих органов. Кроме того, кремний способствует усвоению кальция и росту костей, предупреждает остеопороз. При недостатке кремния наблюдаются выпадение волос, снижение иммунозащит-ной функции организма, нарушения в работе нервной системы и головного мозга, хрупкость костей и ногтей [3]. В пожилом возрасте необходимо обеспечивать ежедневное поступление суточной нормы кремния в организм, чтобы избежать инфарктов и предотвратить сосудистые заболевания. Один из важных симптомов нехватки этого элемента – усталость и постоянная раздражительность.

Цели исследования

Целью исследования является разработка технологии творожного продукта, обогащенного кремнием, на основе добавления злака, который является лидером по содержанию данного микроэлемента - бурого риса.

Задачами исследования является:

• -    подбор оптимальной дозы рисовой муки;

• -    исследование влияния растительной добавки на процесс кислотно-сычужного свертывания и реологические характеристики сгустка;

• -    изучение срока хранения готового продукта;

• -    определение физико-химических показателей качества;

• -    разработка технологии получения обогащенного творожного продукта.

Материалы и методы исследований

Экспериментальные исследования проводились в лаборатории кафедры «Технология молочных продуктов. Товароведение и экспертиза товаров» ФГБОУ ВО «Восточно-Сибирский государственный технологический университет технологий и управления».

Объектами исследования являлись молоко коровье, отвечающее требованиям ГОСТ 314449-2013, бурый рис, отвечающий требованиям ГОСТ ISO 7301-2013. Для получения экспериментальных данных и анализа результатов применялись следующие методы: определение массовой доли жира - ГОСТ 31633-2012, влаги - ГОСТ Р 54668-2011, белка - ГОСТ 25179-2014, титруемая кислотность - ГОСТ Р 54669-2011, время образования сгустка в часах, плотность сгустка определялась по методу Богача [6], влагоудерживающая способность по методу Грау-Хамма в модификации А.А. Алексеева [7], рентгеноспектральный анализ микроэлемента кремния проводился на энергетическом спектрометре INCA Energy-350 в научном центре коллективного пользования «Прогресс» ВСГУТУ [8].

Результаты исследований и их обсуждение

Основное сырье, выбранное для обогащения продукта, - бурый рис, получают после минимальной механической обработки: удаляется только шелуха риса и сохраняется отрубная оболочка, богатая клетчаткой и кремнием. Благодаря этому в оболочке зерна, по сравнению с белым рисом, сохраняется большое количество клетчатки, витаминов, микроэлементов. Особенностью злака является то, что он не содержит глютена - аллергенного компонента, противопоказанного при гастритах и язвенной болезни.

Известно, что мелкодиспергированные растительные ингредиенты со средним размером частиц не более 0,05 мм хорошо растворяются в воде и диспергируются. Они способствуют формированию желеобразной структуры благодаря наличию полисахаридов - гидроколлоидов. Полисахариды риса состоят из гликозидных единиц (гексоз или пентоз), а каждая гликозидная единица имеет несколько точек для образования водородных связей, потенциально способных связывать молекулу воды [4]. Часть полисахаридов риса представлена крахмалами, температура клейстеризации рисового крахмала - 61-78 ^оС, близкая к температуре пастеризации смеси при получении творога.

На клейстеризацию крахмала при производстве творожных продуктов оказывают влияние и липиды – триглицериды молочного жира, которые могут давать комплексы с амилозой и тормозят набухание крахмальных зерен [5].

Перед приготовлением продукта требуется подготовить рис к использованию. Взвешенный рис промывают водопроводной водой, высушивают, измельчают, просеивают и вносят в молоко после пастеризации. Исследуются четыре дозы внесения рисового порошка: 2%, 3%, 4%, 5%. Перед внесением определенной дозы риса молоко подвергается тепловой обработке при t=80±2оС с выдержкой 20-30 с. Затем комбинированное молоко охлаждается до температуры заквашивания (t=30оC), вносится измельченный рис, смесь перемешивается, добавляется 5% закваски мезофильных стрептококков, сквашивание ведется до получения сгустка плотной консистенции, без отстоя сыворотки.

При определении оптимальной дозы рисовой муки в первую очередь следует обратить внимание на влагоудерживающую способность, кислотность, время свертываемости, плотность сгустка и органолептические характеристики сгустка. Полученные результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1

Выбор оптимальной дозы бурого риса

Доза фасоли, %	Кислотность, оТ	Органолептические показатели	Время свертывания, ч	Плотность сгустка по Богачу, г/см3
Контроль	91	Вкус кисломолочный, чистый, без привкусов, сгусток плотный, без отстоя сыворотки	6 ч	0,0056
2	96	Цвет светло-кремовый, вкус кисломолочный, чистый, без привкусов, сгусток плотный, без отстоя сыворотки	5,5	0,088
3	96	Цвет кремовый, масса однородная, сгусток плотный, без отстоя сыворотки	4,5	0,093
4	87	Цвет кремовый, масса однородная, плотная, с небольшим отстоем сыворотки	4,3	0,097
5	83	Масса неоднородная, произошло разделение фракций, часть рисовой муки небольшим слоем находится на дне, сгусток выше, с небольшим отстоем сыворотки	4,0	0,098

Данные таблицы 1 показывают, что при увеличении дозы рисовой муки происходит сокращение времени образования сгустка, увеличение плотности и улучшение реологических характеристик сгустка. При внесении до 3% рисовой добавки более интенсивно нарастает кислотность сгустка, при увеличении до 5 % уровень титруемой кислотности снижается, а плотность сгустка увеличивается уже незначительно, происходит расслоение фракций. При использовании 3% бурого риса, по сравнению с контролем, время протекания кислотносычужной коагуляции сокращается на 1,5 ч, плотность сгустка повышается на 66%.

Далее была изучена влагоудерживающая способность полученных сгустков по методу Грау-Хамма в модификации А.А. Алексеева. Данные представлены на рисунке.

Рисунок – Влияние дозы рисовой муки на влагоудерживающую способность сгустка

Результаты исследований показали, что использование рисовой муки в рецептуре пастообразного продукта позволяет повысить влагоудерживающую способность при добавлении 4% растительного ингредиента до 56%. Это на 18% выше по сравнению с контролем. Дальнейшее увеличение дозы приводит к снижению способности удерживать влагу, возможно, это связано с нарушением кислотно-сычужного свертывания в связи с понижением активности ионов кальция, участвующих в осаждении казаеинат-кальцийфосфатного комплекса.

На следующем этапе были определены оптимальные сроки хранения продукта. Исследования показали, что хранение творожной пасты с добавлением рисовой муки может осуществляться до 7 дней без изменения качественных показателей безопасности.

Далее были подобраны оптимальные технологические параметры изготовления пастообразного творожного продукта и изучены качественные показатели. Данные представлены в таблице 2.

Таблица 2

Физико-химические показатели готового продукта

Качественные показатели	Норма
1	2
Органолептические показатели: вкус, внешний вид и консистенция	Вкус чистый, свойственный используемым компонентам, без посторонних вкусов и запахов. Консистенция в меру вязкая. Цвет кремовый, равномерный по всей массе
Физико-химические: -    массовая доля жира, % не менее -    массовая доля влаги, % не более -    кислотность, ° Т не более -    температура при выпуске, ° С -    содержание кремния, мг/100 г, не менее	5±1,2 78±1,8 120±2 6±2 24,7±0,2

Продолжение таблицы 2

1	2
Микробиологические: -    молочнокислые мезофильные микроорганизмы КОЕ в 1 см3 (г) продукта, не менее -    БГКП (колиформы) в 1 г/см3 продукта -    патогенные, в том числе сальмонеллы, в 50 см3 (г) -    стафилококки S.aureus , в 1 см3 (г) -    дрожжи, 50 КОЕ/см3 -    плесени, 100 КОЕ/см3	1*106 не допускается не допускается не допускается не более не более
Показатели безопасности: микотоксины: -    афлатоксин М1, мг/кг, не> антибиотики: -    левомицетин (хлорамфеникол), мг/кг, Не > -    тетрациклиновая группа, мг/кг Не > -    стрептомицин, мг/кг, Не > -    пенициллин, мг/кг, Не> токсичные элементы: -    свинец, мг/кг не более -    мышьяк, мг/кг не более -    кадмий, мг/кг не более -    ртуть, мг/кг не более пестициды (в пересчете на жир): -    гексахлорцик-логексан (альфа-, бета-, гамма-изомеры), мг/кг, Не > -    ДДТ и его метаболиты, мг/кг Не > радионуклиды: -    цезий-137 -    стронций-90	0,00002 не допускается не допускается не допускается не допускается 0,02 0,05 0,02 0,005 0,02 0,01 40 Бк/л 25 Бк/л

Анализ данных таблицы 2 свидетельствует о том, что использование при производстве творожного продукта рисовой муки позволяет получить пастообразный продукт, обогащенный дефицитным микронутриентом кремнием, с физико-химическими показателями, отвечающими требованиям стандартов. Количество кремния, определенного рентгеноскопическим методом, в 100 г продукта составляет 24,7±0,2, это около 30% от требуемой суточной нормы.

На основе проведенных исследований была разработана технологическая схема приготовления пастообразного творожного продукта, обогащенного кремнием.

Заключение

В результате проведенных экспериментальных исследований установлено, что мелкодиспергированный растительный ингредиент со средним размером частиц не более 0,05 мм хорошо растворяется в молоке и диспергируется. Оптимальной дозой внесения рисовой муки является 3%, это приводит к сокращению времени образования сгустка на 1,5 ч, увеличению плотности сгустка на 66% и улучшению его реологических характеристик. Использование рисовой муки в рецептуре пастообразного творожного продукта в количестве 3% позволяет повысить влагоудерживающую способность сгустка по сравнению с контролем на 18%. Дальнейшее увеличение дозы приводит к снижению способности удерживать влагу, возможно, это связано с нарушением кислотно-сычужного свертывания в связи с понижением активности ионов кальция, участвующих в осаждении казаеинат-кальцийфосфатного комплекса.

Определены оптимальный срок хранения готового продукта, который составляет 7 сут, и качественные показатели, в том числе содержание кремния рентгеноскопическим методом.

Количество кремния в 100 г продукта составляет составляет 24,7±0,2 мг/100 г, это 30% от требуемой суточной нормы.