Создание обогащенных продуктов из молочного сырья с низкими технологическими показателями

МРНТИ (65.63.01)                         

Продукты, обогащенные из молочного сырья с низкими технологическими характеристиками, являются одним из ключевых направлений современной пищевой промышленности. Реализуются различные способы, направленные на повышение пищевой ценности таких продуктов и их положительное воздействие на организм человека за счет улучшения важных характеристик молочной продукции. Молоко является ценным сырьем, так как его состав богат белками, липидами, молочным сахаром, макро- и микроэлементами, а также витаминами.

Качество сырого молока значительно варьируется по всему миру в зависимости от различных факторов, таких как порода коров, качество кормов и методы доения. Эти факторы играют важную роль в технологических характеристиках молока, которые, в свою очередь, определяют его пригодность для переработки в высококачественные молочные продукты. Например, исследования в Китае показали, что молоко, произведенное на мелких фермах, часто имеет более низкие технологические показатели по сравнению с молоком с крупных промышленных ферм [1]. Мелкие фермы сталкиваются с такими проблемами, как здоровье животных, загрязнение молока и недостаточно эффективные системы охлаждения, что негативно сказывается на его качестве.

Одним из ключевых факторов, влияющих на технологические свойства молока, является его микробиологическое качество. Молоко с высоким уровнем бактериального загрязнения создает трудности в производстве молочных продуктов, поскольку бактерии могут не только испортить вкус и сократить срок годности продукта, но и мешать процессам ферментации, необходимым для производства йогуртов и сыров. Проблемы, связанные с высокой микробной нагрузкой, особенно актуальны для развивающихся стран, где недостаточное охлаждение и неправильная обработка молока на фермах приводят к ухудшению качества сырья.

Современные микробиологические методы контроля, такие как микрофильтрация и пастеризация, показали себя эффективными в улучшении микробиологического качества молока [2]. В частности, микрофильтрация позволяет значительно снизить бактериальную нагрузку, улучшая качество молока без необходимости его тепловой обработки. Этот метод особенно полезен для продления срока годности сырого молока, что открывает возможности для производства качественных молочных продуктов, таких как сыры и йогурты.

За последние пять лет было разработано несколько стратегий для повышения технологических показателей молочного сырья низкого качества. Эти стратегии включают добавки для улучшения свойств, новые методы обработки и оптимизацию процессов ферментации.

Одним из направлений исследований является использование в-глюкана, полисахарида, содержащегося в овсе, ячмене и грибах, в качестве технофункционального ингредиента. Исследования показывают, что в— глюкан способен улучшить текстуру, удержание влаги и стабильность молочных продуктов, особенно при использовании молока с низким содержанием белка. В исследовании 2022 года в—глюкан продемонстрировал способность улучшать вязкость и гелеобразующие свойства обезжиренного йогурта, повышая его сенсорные качества и увеличивая срок годности за счет снижения синерезиса [1, 3].

Технологии ультрафильтрации (УФ) и микрофильтрации (МФ) стали важными инструментами для улучшения качества молока. Эти методы фильтрации с помощью мембран позволяют переработчикам концентрировать белки и удалять нежелательные компоненты, такие как бактерии и избыток воды. Исследование 2020 года показало, что микрофильтрация способна значительно улучшить микробиологическое качество молока, делая его более пригодным для производства молочных продуктов без необходимости пастеризации [4].

Ферментация уже давно признана эффективным методом улучшения текстуры и вкуса молочных продуктов. Процессы ферментации способствуют преобразованию биохимического состава молока, улучшая структуру белка и распределение жира. В исследовании 2020 года использование заквасок на основе Lactobacillus delbrueckii и Streptococcus thermophilus улучшило текстуру и водоудерживающую способность йогурта, изготовленного из низкокачественного молока [5]. Эти результаты подтверждают, что правильный выбор заквасок может компенсировать недостатки в сыром молоке.

С ростом интереса к устойчивому сельскому хозяйству молочная промышленность также сталкивается с необходимостью снизить своё воздействие на окружающую среду, не теряя при этом качество молочного сырья. Одной из таких стратегий является точное кормление, которое позволяет адаптировать рацион коров под их конкретные потребности. Это не только улучшает содержание белка и жира в молоке, но и снижает выбросы метана от животных [6]. Такие методы помогают достичь двойной цели — повышения качества молока и решения экологических проблем.

Таким образом, качество сырого молока играет ключевую роль в производстве молочных продуктов, а его улучшение требует комплексного подхода. Использование в-глюкана, усовершенствование методов фильтрации и оптимизация процессов ферментации позволяют перерабатывать молоко с низкими технологическими характеристиками, улучшая его текстуру, вкус и срок годности. Кроме того, устойчивые методы ведения сельского хозяйства способствуют улучшению качества молока и снижению негативного влияния на окружающую среду.

Продукты, обогащенные из молочного сырья с низкими технологическими характеристиками, являются одним из ключевых направлений современной пищевой промышленности. Реализуются различные способы, направленные на повышение пищевой ценности таких продуктов и их положительное воздействие на организм человека за счет улучшения важных характеристик молочной продукции. Молоко является ценным сырьем, так как его состав богат белками, липидами, молочным сахаром, макро- и микроэлементами, а также витаминами.

Продукты, полученные путем ферментации молочного сахара, положительно влияют на организм человека [7]. Микроорганизмы молочнокислого брожения, расщепляющие молочный сахар, улучшают вкусовые и микробиологические качества молочной продукции [7].

Добавление растительного сырья в ферментированные молочные продукты для их обогащения открывает большие возможности. Травы, фрукты и ягоды, а также их экстракты повышают усвояемость молочных продуктов, улучшая их вкус и состав. Например, добавление экстракта шиповника в молочные продукты, в частности в йогурт, способствует улучшению характеристик, описывающих их состав и свойства [8].

Кроме того, добавление в молочные продукты функциональных компонентов, например, использование изомальта, снижает гликемический индекс, что делает их полезными для людей с диабетом [5]. Для повышения качества молочного сырья и усиления его функциональных свойств необходимо использование современных технологий. Например, применение симбиотиков позволяет нормализовать работу кишечного тракта [5]. Также обогащение состава молочных продуктов натуральными антиоксидантами, такими как экстракт, полученный из скорлупы орехов, является эффективным [3].

Таким образом, обогащенные продукты, полученные из молочного сырья с низкими технологическими характеристиками, не только улучшают их качество, но и оказывают положительное влияние на здоровье населения. В этом направлении важно продолжать научные исследования и практическую работу.

Производство различных продуктов из молока животного сырья, с добавлением растительных ингредиентов для улучшения состава и свойств продуктов, является актуальной проблемой современной пищевой промышленности.

В нашем исследовании в качестве растительного компонента был использован порошок клюквы. Добавление полученного порошка в состав разрабатываемой творожной пасты позволяет получить новый продукт, обогащенный белком. Полученный продукт улучшает состояние организма, регулирует биохимические процессы и удовлетворяет суточную потребность в витаминах, аминокислотах и минеральных веществах [6].

Клюква - это ценный природный продукт, богатый биологически активными компонентами, которые положительно влияют на организм человека. Органические кислоты, витамины и микроэлементы, входящие в состав клюквы, способствуют укреплению здоровья и предотвращению различных заболеваний. Полифенолы, содержащиеся в клюкве, обладают антиоксидантными свойствами, что замедляет процессы старения в организме и поддерживает нормальную работу иммунной системы. Кроме того, клюква укрепляет сосуды, улучшает работу сердечно-сосудистой системы, регулирует обмен веществ и оптимизирует процессы пищеварения.

Витаминный состав клюквы значительно влияет на обеспечение организма необходимыми микроэлементами. В частности, витамин С, содержащийся в клюкве, является мощным антиоксидантом. Регулярное употребление клюквы способствует снижению артериального давления и предотвращает развитие атеросклероза и других заболеваний сердечнососудистой системы.

Клюква широко используется в пищевой промышленности: она используется для производства соков, джемов, соусов и различных десертов. Продукты на основе клюквы, обладающие лечебнопрофилактическими свойствами, можно отнести к категории функциональных продуктов [6,7].

По химическому составу клюква содержит 84-88 % влаги. В ее плодах присутствуют углеводы, в том числе фруктоза (4,48 %), глюкоза (3,91 %) и сахароза (0,53 %). Также клюква богата органическими кислотами: преобладают лимонная кислота (1,3 %), яблочная кислота (0,3 %) и бензойная кислота (0,05-0,2 %). В меньших количествах также встречаются уксусная, винная и щавелевая кислоты [6,7,8].

Клюква - это ценный природный продукт, богатый биологически активными компонентами, которые положительно влияют на организм человека. Органические кислоты, витамины и микроэлементы, входящие в состав клюквы, способствуют укреплению здоровья и предотвращению различных заболеваний. Полифенолы, содержащиеся в клюкве, обладают антиоксидантными свойствами, что замедляет процессы старения в организме и поддерживает нормальную работу иммунной системы. Кроме того, клюква укрепляет сосуды, улучшает работу сердечно-сосудистой системы, регулирует обмен веществ и оптимизирует процессы пищеварения.

Витаминный состав клюквы значительно влияет на обеспечение организма необходимыми микроэлементами. В частности, витамин С, содержащийся в клюкве, является мощным антиоксидантом. Регулярное употребление клюквы способствует снижению артериального давления и предотвращает развитие атеросклероза и других заболеваний сердечнососудистой системы.

Клюква широко используется в пищевой промышленности: она используется для производства соков, джемов, соусов и различных десертов. Продукты на основе клюквы, обладающие лечебнопрофилактическими свойствами, можно отнести к категории функциональных продуктов [6,7].

По химическому составу клюква содержит 84-88 % влаги. В ее плодах присутствуют углеводы, в том числе фруктоза (4,48 %), глюкоза (3,91 %) и сахароза (0,53 %). Также клюква богата органическими кислотами: преобладают лимонная кислота (1,3 %), яблочная кислота (0,3 %) и бензойная кислота (0,05-0,2 %). В меньших количествах также встречаются уксусная, винная и щавелевая кислоты [6,7,8].

Таблица 1. Химический состав сушеного плода и сока клюквы

Показатели	Содержание
	в соке	в плодах
Сухие вещества, %	87,7 ± 1,8	86,9 ± 2,7
Углеводы, %	21,8 ± 0,8	48,8 ± 1,2
Пектиновые вещества, %	9,6 ± 0,6	3,2 ± 0,2
Азотистые вещества, %	8,0 ± 0,6	5,2 ± 0,3
Зола, %	2,4 ± 0,2	1,7 ± 0,1
Дубильные вещества, г / 100 г	9,1 ± 0,4	3,5 ± 0,4
Органические кислоты, %	2,2 ± 0,1	7,3 ± 0,5
Клетчатка, %	33,1 ± 1,9	16,6 ± 0,6
Витамин С, мг / 100 г	35,5 ± 2,3	180,9 ± 5,1
b-каротин, мг / 100 г	2,20 ± 0,33	7,43 ± 0,17
Биофлавоноиды, мг / 100 г,	2700± 112	7073±188

Согласно результатам таблицы 1, содержание сухих веществ в экстракте клюквы составляет 87,7%, а в плодах - 86,9%. Эти показатели свидетельствуют о том, что экстракт и ягоды сохраняют свою пищевую ценность даже при переработке. Содержание клетчатки в экстракте значительно выше и составляет 33,1%, тогда как в плодах - 16,6%. Это указывает на положительное влияние экстракта на пищеварение, так как в нем много пищевых волокон. Концентрация органических кислот также различается: в экстракте 2,2%, а в плодах 7,3% [12].

Анализ научных статей и литературы показывает, что в настоящее время широко распространено использование растительных ингредиентов для расширения ассортимента творожных паст и обогащения их состава [15,16]. Например, российские исследователи Вербицкий А.П. и Котова Н.В. разработали творожную пасту с использованием растительных компонентов, таких как экстракт ягоды кизила, экстракт коры березы, содержащий бетулин, и пшеничные отруби. По мнению авторов, регулярное употребление этого продукта положительно влияет на организм. Благодаря составу растительных компонентов, готовый продукт ежедневно снабжает организм витаминами, органическими кислотами, макро- и микроэлементами, оказывая полезное воздействие как на здоровых людей, так и на пациентов с заболеваниями желудочнокишечного тракта, сердечно-сосудистой системы и опорно-двигательного аппарата [15].

Ученые Донского государственного аграрного университета разработали технологию творожного продукта, обогащенного растительными ингредиентами с вкусовыми свойствами томатов и чеснока. В состав этого продукта вошли корень одуванчика, имбирь, мука из орехов и вкусовые добавки (соль, томатная паста, чеснок). В результате полученный творожный продукт по показателям пищевой и биологической ценности значительно превзошел контрольный образец [16].

Внедрение новых технологий переработки молочных продуктов на основе научных исследований является эффективным способом совершенствования производственных процессов и улучшения качества продукции.

Цель данного исследования - повысить пищевую и биологическую ценность творожной пасты из молочного сырья с низкими технологическими характеристиками путем обогащения его порошком клюквы. В ходе исследования оценивалось влияние добавления различных количеств клюквы на сенсорные свойства и пищевую ценность творожной пасты.

Материалы и методы исследований

В ходе анализа образцов в творожную пасту добавлялись различные количества порошка клюквы (4%, 8%, 12%). Было проанализировано влияние этих добавлений на органолептические показатели и пищевую ценность продукта. Данные, полученные из образцов, тщательно проанализированы и систематически оценены на предмет их влияния на качество творожной пасты.

В процессе исследования с использованием современных методов были определены следующие показатели творожных паст, обогащенных порошком клюквы: органолептические свойства [18], титруемая кислотность [19], содержание белка [20], содержание жира [21] и содержание углеводов [22].

Результаты и их обсуждение

Результаты исследования показали, что добавление порошка клюквы в молочные продукты значительно влияет на их физикохимические свойства и органолептические по- казатели. Добавление различных количеств порошка клюквы изменяло консистенцию, вкус, цвет и запах продукта, одновременно повышая его пищевую ценность. Результаты представлены в таблице 2.

Согласно проведённым исследованиям, оптимальным для творожной пасты является добавление 8% порошка клюквы. Консистенция продукта изменялась в зависимости от количества добавленного порошка клюквы. По мере увеличения количества от 4% до 12%, плотность продукта возрастала, а в структуре начали появляться жировые капли. При высоких концентрациях наблюдалось отделение сыворотки, что негативно влияло на физическую стабильность продукта.

Анализ показал, что творожная паста с добавлением 8% порошка клюквы продемонстрировала наилучшие результаты по вкусу, цвету и консистенции, при этом её пищевая ценность значительно повысилась.

Таблица 2. Органолептические показатели творожных паст с добавлением порошка клюквы

Показатели		Консистенция и внешний вид	Вкус и запах	Цвет
Порошок клюквы, %	4 %	Продукт однородный, мягкий, с нежной текстурой.	Продукт густой, однородный, заметны жировые капли.	Продукт густой, заметны жировые капли, слегка отделилась сыворотка.
	8 %	Приятный вкус и запах, характерный для творога.	Приятный вкус и запах творога с нотками клюквы.	Вкус и запах клюквы доминируют.
	12 %	Белый цвет, равномерно распределён по массе.	Светло-красный цвет, равномерно распределён по массе.	Розовый цвет, равномерно распределён по массе.

После определения оптимального количества добавляемых ягод в творожную пасту была разработана технология её производства

(рис. 3) и рецептура с учётом количества других ингредиентов.

Рецептура на 100 кг готовой творожной пасты представлена в таблице 3.

Таблица 3. Рецептура на 100 кг готовой продукции

Наименование продукта		Молоко, кг	Закваска, кг	Порошок клюквы, кг	Всего, кг
Творожная паста с клюквой, %	Творожная паста без добавок, %	95	5	-	100
	4	91	5	4	100
	8	87	5	8	100
	12	83	5	12	100

Рисунок 1. Профилограмма творожной пасты без добавок

Рисунок 2. Профилограмма творожной пасты с добавлением клюквы

Рисунок 3. Технология производства творожной пасты, обогащённой растительными добавками

На основе результатов органолептических показателей был проведён анализ физикохимических характеристик нового продукта. Согласно результатам анализа, титруемая кислотность контрольного образца (творожной пасты без добавок) составила 146,5°Т, тогда как у творожной пасты с 8% добавлением клюквы титруемая кислотность достигла 150,1°Т. Пищевая ценность исследованных образцов подробно описана и представлена на рисунке 4.

Рисунок 4. Химический состав образцов творожных паст

• ■    Творожная паста с клюквой

• ■    Творожная паста без добавки

По результатам исследования было выявлено, что в составе тестируемых образцов значительных изменений в содержании белков и жиров не наблюдается, однако в творожной пасте с добавлением клюквы содержание углеводов оказалось на 0,31 г выше по сравнению с контрольным образцом. Кроме того, в контрольной пасте пищевые волокна не были обнаружены, тогда как в обогащенной клюквой пасте их количество составило 0,15 г.

Заключение, выводы

Качество сырого молока является ключевым фактором успешного производства молочных продуктов. Важны такие аспекты, как микробиологическая чистота, содержание белка и жира, а также технологические свойства молока, которые зависят от условий содержания коров, их кормления и методов обработки на ферме. Современные технологии, такие как использование β-глюкана, ультрафильтрация, микрофильтрация и оптимизация процессов ферментации, позволяют улучшить показатели молока низкого качества, делая его пригодным для производства стабильных и качественных продуктов.

Добавление растительных ингредиентов, таких как порошок клюквы, в молочные продукты открывает новые возможности для создания инновационных продуктов. Например, фортификация творожной пасты 8% порошка клюквы улучшила органолептические и физикохимические показатели продукта, повысила его вкусовые качества и пищевую ценность. Продукты, обогащённые растительными компонентами, могут оказывать положительное воздействие на здоровье, улучшая метаболизм и удовлетворяя потребности потребителей, ориентированных на здоровое питание. Благодарность, конфликт интересов (финансирование)

Данное исследование выполнено при поддержке гранта AP23488862 Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан. Авторы выражают благодарность за поддержку и заявляют об отсутствии конфликта интересов.