Состояние структуры размороженных аэрированных кисломолочных десертов при хранении

За рубежом, а в настоящее время и в России становятся популярными структурированные десерты, изготовляемые по технологии мороженого, особенностью которых является возможность их потребления в размороженном виде.

Новым продуктом такого типа могут быть кисломолочные аэрированные десерты. Учитывая, что кисломолочные продукты характеризуются непродолжительным сроком годности и многие молочнокислые микроорганизмы хорошо выживают в условиях низких температур, рационально

This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License изготавливать кисломолочные десерты по технологии мороженого, замораживать, а перед потреблением размораживать до температуры хранения молочной продукции (4 ± 2)°С. Однако, при этом важно сохранить привлекательный внешний вид этого аэрированного продукта. Для размороженных десертов важным показателем качества является стабильность его структуры, определяемая во многом способностью продукта сохранять форму упаковки. Стабильность структуры аэрированных десертов определяется в первую очередь дисперсностью воздушной фазы. Для того, чтобы достичь стабильной структуры размороженного продукта необходимо целенаправленно подбирать его композиционный состав, особенно стабилизаторы структуры [13].

На стабильность воздушной фазы десерта и его формоустойчивость значительное влияние оказывают:

─ температура и продолжительность хранения готового продукта;

─ качественный и количественный состав комплексного стабилизатора – эмульгатора [11] ;

─ общая массовая доля сухих веществ десерта;

─ соотношение казеина и сывороточных белков, влияющих на процесс десорбции белка с оболочки жировых частиц [1, 8, 9, 12].

Так как десерты являются взбитыми продуктами, особо важным показателем их хра-нимоспособности как в замороженном, так и в размороженном виде является состояние воздушной фазы. Содержание воздуха оценивается по его взбитости. Воздух присутствует в десертах в форме микроскопических пузырьков (пор), которые стабилизируются белком и жировыми частицами в агломерированном состоянии [15] . Для обеспечения качества и стабильности готовых изделий очень важен контроль аэрации десертов [2, 14]. Основные изменения воздушных пузырьков при хранении могут быть описаны четырьмя процессами: диспропорционирования (созревание Оствальда), коалесценции (слияние соседних пузырьков), дренажа (приводящего к неравномерному распределению воздуха по мере всплытия пузырьков, особенно при повышенных температурах, когда мороженое становится мягким) и изменение формы воздушных пузырьков под влиянием растущих при закаливании кристаллов льда [2] . Вероятность указанных изменений в воздушной фазе наиболее вероятна в размороженном состоянии.

По данным исследований, проведенных во ВНИХИ, выдерживание взбитых замороженных десертов при температуре +5 °С в течение 6 ч через 2 сут отрицательно сказывается на распределении пузырьков воздуха в продукте, а выдерживание при температуре +20 °С в течение 7 ч приводит к полной диффузии воздушной фазы на 2 сут [4]. Кисломолочные десерты, потребляемые в размороженном состоянии, являются новым продуктом на рынке молочной продукции, поэтому исследование состояния их структуры в размороженном состоянии является актуальной задачей.

Материалы и методы

При выборе объектов исследования особое внимание уделялось стабилизационным системам, их влиянию на стабильность воздушной фазы и формоустойчивость продукта в размороженном состоянии. Во всех образцах десертов использовали в качестве основного стабилизатора желатин. Только желатин применяли в образце № 1 (контроль). Дополнительно применяли: эмульгатор в образце № 2), крахмал (образец № 3), крахмал и эмульгатор (образец № 4).

При планировании исследований предполагалось, что эмульгаторы, вследствие целенаправленного воздействия на жировую фазу, будут повышать стабильность воздушной фазы при температуре выше 0 °С. А используемый крахмал физической модификации, проявивший хорошую стабилизирующую способность в условиях колебаний температуры продукта [4] , окажет положительное влияние на дисперсность воздушных пузырьков в кисломолочном десерте в размороженном состоянии [6, 10] .

Массовая доля сухих веществ в десерте составляла не менее 33%, в том числе жира – 4%, сахарозы – 12%. В качестве источника кисломолочного продукта вносили йогурт из расчета 30% к массе готового продукта.

Исследование дисперсности воздушной фазы (размер пузырьков воздуха) проводили с использованием микроскопа Olympus CX 41 и подключенной к нему цифровой камеры. При увеличении в 100 раз получали не менее 10 снимков из 3 полей зрения. Полученные фотографии обрабатывали с помощью программного обеспечения ImageScope M.

Формоустойчивость образцов в процессе их хранения оценивали двумя способами: визуально, путем оценки внешнего вида фотоснимков и по усадке образца – изменение высоты образца (%).

Результаты и обсуждение

Кисломолочные десерты изготовляли по технологии мороженого. Однако стадия созревания была исключена из технологического процесса из-за возможного увеличения динамической вязкости смеси при низких положительных температурах (4 ± 2 °С) в связи с высокой массовой долей желатина. Замороженные десерты после непродолжительно хранения помещали в бытовой холодильник и исследовали дисперсность воздушной фазы и формоустой-чивость в течение 3 суток хранения.

Проведена качественная оценка дисперсности воздушной фазы по микрофотографиям (рисунок 1 и 2) и количественная по среднему диаметру пузырьков воздуха, их количественной доле до 50 мкм (таблица 1), вероятности распределения пузырьков по размерам (рисунок 3–6).

При визуальной оценке состояния воздушной фазы видно, что наиболее мелкие воздушные пузырьки сформированы в образцах № 2 и № 4 (рисунок 1).

Рисунок 1. Состояние воздушной фазы в замороженных кисломолочных десертах

Figure 1. The state of the air phase in frozen sour-milk desserts

При размораживании десертов произошло заметное снижение дисперсности воздушной фазы (рисунок 2).

Рисунок 2. Состояние воздушной фазы в замороженных кисломолочных десертах

Figure 2. The state of the air phase in frozen sour-milk desserts

При количественной оценке дисперсности воздушной фазы установлено, что в наибольшей степени дисперсность воздушной фазы сохранилась в образце № 2 при использовании композиции желатина и эмульгатора. Укрупнение пузырьков воздуха в размороженных десертах при хранении в отсутствии эмульгатора связано с отсутствием дополнительных веществ, обладающих поверхностной активностью на границе раздела фаз вода / воздух. В связи с этим происходит укрупнение отличающихся по размеру пузырьков воздуха, имеющих различное поверхностное натяжение, эффект известен как созревание по Оствальду [2] .

Таблица 1.

Дисперсность воздушной фазы в кисломолочных десертах после закаливания и через 3 сут хранения при температуре 4 ± 2 °С

Table 1.

The dispersion of the air phase in sour-milk desserts after hardening and after 3 days of storage at the temperature of 4 ± 2° С

Образец Sample	Средний диаметр пузырьков воздуха, мкм Average diameter of air bubbles, µm		Доля пузырьков воздуха с диаметром менее 50 мкм, % The proportion of air bubbles with a diameter less 50 µm, %
	После закаливания After hardening	Через 3 сут хранения After 3 days of storage	После закаливания Ffter hardening	Через 3 сут хранения After 3 days of storage
№ 1	35	99	78	16
№ 2	22	73	91	25
№ 3	35	129	78	0
№ 4	30	94	86	9

Из данных, приведенных в таблице 1, следует, что крахмал в образцах кисломолочного десерта не оказывает дополнительного к действию желатина стабилизирующего эффекта на воздушную фазу. Все образцы с его применением имели средний размер пузырька воздуха через 3 суток хранения свыше 90 мкм. Вероятно это происходит в связи со взаимодействием крахмала как полисахарида с белком молока [6].

Исследование дисперсности воздушной фазы с учетом вероятности распределения частиц по размерам подтвердил влияние положительное эмульгаторов и отрицательное крахмала на этот показатель (таблица 2 и рисунок 3–6).

Таблица 2.

Вероятности диаметров определённого размера

Probabilities of diameters of a certain size

Table 2.

Образец Sample	Время выдержки, дней Holding time, days	Площадь на интервале менее 50 мкм, ед.2 Area in the interval less 50 µm, unit2	Площадь на интервале от 50 до 100 мкм, ед.2 Area in the interval from 50 to 100 µm, unit2	Площадь на интервале более 100 мкм, ед.2 Area in the interval more 100 µm, unit2	Средний диаметр пузырьков воздуха, мкм Average diameter of air bubbles, µm	Модальный диаметр пузырьков воздуха, мкм Modal diameter of air bubbles, µm
№ 1	0	0,76	0,23	0,01	15,7	32,4
	1	0,29	0,39	0,32	57,3	64
	2	0,21	0,34	0,45	80,4	97,1
	3	0,16	0,35	0,49	106,5	99,6
№ 2	0	0,91	0,09	0	11,3	21,1
	1	0,52	0,38	0,1	17,9	34,4
	2	0,31	0,5	0,19	54,1	60,7
	3	0,26	0,51	0,23	83,7	77
№ 3	0	0,78	0,22	0	31	31
	1	0,23	0,43	0,34	64	70,6
	2	0,19	0,38	0,43	73,9	83,7
	3	0,07	0,22	0,71	113	117
№ 4	0	0,85	0,15	0	27,7	27,7
	1	0,56	0,39	0,05	27,7	33,7
	2	0,19	0,56	0,25	44,1	73,9
	3	0,11	0,45	0,44	80,4	87,1

Размер пузырьков воздуха, мкм Size of air bubbles, µm

Рисунок 3. Плотность вероятности распределения воздушных пузырьков по размерам в образце № 1

Figure 3. Probability of the density distribution of air bubbles in a sample no. 1

Размер пузырьков воздуха, мкм Size of air bubbles, µm

Рисунок 4. Плотность вероятности распределения воздушных пузырьков по размерам в образце № 2

Figure 4. Probability of the density distribution of air bubbles in a sample no. 2

Из данных на рисунке 3 следует, что дисперсность воздушной фазы в образце существенно снижается уже через сутки хранения. Дальнейшее хранение в течение 2 сут не приводит к заметному изменению дисперсности воздушной фазы. Пузырьков воздуха с диаметром более 100 мкм будет не менее 49%, что в значительной мере скажется как на органолептических, так и на структурных показателях (формоустойчивости).

Образец № 2 характеризуется лучшей дисперсностью воздушной фазы по сравнению с образцом № 1. По полученным данным вероятность размера пузырьков воздуха в диапазоне до 50 мкм после закаливания составила 91%. Через 3 сут вероятность распределения пузырьков с размерами от 50 до 100 мкм была наибольшей (51%). Данные отличия образцов № 1 и № 2 обусловлены присутствием в последнем эмульгатора. Однако тенденция снижения дисперсности воздушных пузырьков в первые сутки хранения выражена заметно.

s

0,025

0 дней 0 days

я

я

о

н

° 8 с £

1 день 1 day

2 дня 2 days

3 дня 3 days

0,02

0,015

0,01

0,005

0      50     100    150    200    250

Размер пузырьков воздуха, мкм Size of air bubbles, µm

Size of air bubbles, µm

Рисунок 6. Плотность вероятности распределения воздушных пузырьков по размерам в образце № 4

Figure 6. Probability of the density distribution of air bubbles in a sample no. 4

Рисунок 5. Плотность вероятности распределения воздушных пузырьков по размерам в образце № 3

Figure 5. Probability of the density distribution of air bubbles in a sample no. 3

Образец № 3, при наличии указанных выше закономерностей, характеризуется наименьшей дисперсностью воздушной фазы в сравнении с остальными. Вероятность пузырьков воздуха с размером до 50 мкм после закаливания составила 78%, а через 3 сут 71% пузырьков имело уже размер более 100 мкм. Это ухудшение обусловлено наличием крахмала физической модификации в составе данного образца.

Данный образец, при наличии общих закономерностей в стабильности воздушной фазы при хранении, характеризуется промежуточной дисперсностью между 2 и 3 образцами, т. к. в его состав входит и эмульгатор, и КФМ. За счет этого на 81% существует вероятность наличия пузырьков воздуха с размером до 50 мкм после закаливания, а через 3 сут хранения вероятность наличия пузырьков воздуха с интервалом значений 50–100 и более 10 мкм составила 45 и 44%, соответственно.

При исследовании формоустойчивости образцов кисломолочного десерта в размороженном состоянии было установлено, что форма порций в течение 3 дней сохраняется, но высота порции уменьшается, происходит усадка (рисунок 7).

Рисунок 7. Форма образцов через 3 сут хранения при температуре 4 ± 2,0 °С

Figure 7. The shape of the samples after 3 days of storage at a temperature of 4 ± 2.0 °C

Степень усадки образцов свидетельствуют о ранее выявленных закономерностях влияния эмульгаторов и крахмала на состояние структуры десерта в размороженном состоянии.

Таблица 3.

Степень усадки образцов размороженного кисломолочного десерта

Table 3.

The degree of shrinkage of samples of thawed sour-milk dessert

Время, сут Time, days	Степень усадки образца, % The degree of shrinkage of samples, %
	№ 1	№ 2	№ 3	№ 4
0	0	0	0	0
1	32	27	32	30
2	32	27	32	32
3	32	32	32	32

Из приведенной таблицы следует, что внесенные эмульгаторы повлияли незначительно на степень усадки образца № 2 лишь в течение 2 дней хранения и образца и 1 дня для образца № 4. Однако через 3 дня осадка всех образцов стала одинаковой (32%). Что в целом свидетельствует об удовлетворительном состоянии формы порций.

Заключение

Экспериментальные исследования влияния композиционного состава стабилизационной системы на структуру кисломолочного десерта показали:

─ желатин, применяемый в качестве основного стабилизатора в количестве не менее 1,1%, обеспечивает достаточно стабильную структуру размороженного десерта;

─ использования эмульгаторов в составе стабилизационных систем способствует сохранению дисперсности воздушной фазы и формы, в связи с этим рационально проведение работ по обоснованию качественного и количественного состава эмульгаторов для размороженных стабильной структурой следует учитывать, кисломолочных десертов;                         что в наибольшей степени меняется ее состояние

─ для определения срока годности раз- в течение первых суток хранения.

мороженных кисломолочных десертов с наиболее