Технология и характеристика заменителей молока на растительной основе

Одним из ключевых направлений развития современных пищевых технологий выступает высокотехнологичная переработка ресурсов, в том числе новых сырьевых источников, применяемая для производства специализированной пищевой продукции с персонифицированными характеристиками. Актуальность разработки технологий продукции, фактически яв- ляющейся инновационной, находит отражение в «Стратегии развития пищевой и перерабатывающей промышленности РФ на период до 2020 г.» (распоряжение Правительства РФ от 17 апреля 2012 г. № 559-р), «Доктрине продовольственной безопасности РФ» (Указ Президента РФ от 30 января 2010 г. № 120), «Стратегии научно-технологического развития РФ» (Указ Президента РФ от 1 декабря 2016 г. № 642) и других документах федерального уровня [1-3].

В последнее время все большую популярность получают продукты категории « FreeFrom » (досл. англ. – «свободен от»), не содержащие аллергенные или интолерантные компоненты, например безлактозные, безглютеновые, без сахара (диабетические), вегетарианские (без мясных ингредиентов) и др. [4].

Молоко является важнейшим продуктом питания населения, особенно необходимым для правильного формирования молодого, растущего организма. Однако, по данным Союза педиатров России, около 16-18% населения нашей страны страдает непереносимостью лактозы в разной степени. Фактически это около 25-26 млн. чел., преимущественно дети и подростки. Лактазная недостаточность усиливается по мере приближения к Азиатско-Тихоокеанскому региону и Дальнему Востоку России [5]. Непереносимость лактозы вынуждает потребителей искать доступные заменители молока, представленные растительными напитками с близкими органолептическими свойствами. Кроме того, показана актуальность потребления безлактозных продуктов в случае ухудшения экологической обстановки и в формате персонифицированного питания сегментов «бьюти»- и «фитнес»-продуктов.

Растительные заменители молока являются весьма перспективным направлением развития инновационных пищевых технологий, так как могут изготавливаться из разнообразного растительного сырья.

В первую очередь этот сегмент представлен соевым молоком на основе бобов сои. При этом необходимо отметить, что термин «молоко» относительно растительных заменителей не может быть использован в соответствии с ТР ТС 033/2013 [6], который четко устанавливает определение и признаки идентификации: молоко - это продукт нормальной физиологической секреции молочных желез сельскохозяйственных животных, полученный от одного или нескольких животных в период лактации при одном и более доении, без каких-либо добавлений к этому продукту или извлечений каких-либо веществ из него. В то же время заменитель молока на основе сои содержит ряд важных биологически активных компонентов, среди которых - не только полноценный белок и эссенциальные жирные кислоты, но и фитостерины, фосо-фолипиды, витамины D, E, K, B 1 , B 2 , B 5 , В 6 , РР, фолиевая кислота, изофлавоны (генистин, даидзин, глицитеин и др.).

Относительно недавно на рынке появились заменители на основе круп (овсяной, гречневой, рисовой, пшеничной и др.). Однако следует отметить, что овсяная крупа содержит глютен и не рекомендуется для потребителей с аллергией на этот компонент. Зарубежные производители предлагают растительные заменители молока из миндаля и кокоса. Известен также заменитель молока из кедрового ореха [7].

Орехи наиболее целесообразно использовать в качестве нового вида сырья для растительных напитков как источники белков, ненасыщенных жирных кислот и витаминов. Так, изучение фактического ассортимента показало полное отсутствие на рынке напитков из фундука, фисташек, грецких и других видов орехов, встречаются лишь образцы из миндаля. Между тем орехи являются источниками белка и жира, характеризуются высокой усвояемостью, содержат антиоксиданты (полифенолы, включая кверцетин, и токоферолы) [8], гликозиды (изорамнетин-гликозид, нарингин), изофлавоны (в фисташках обнаружены даидзеин, ге-нистеин, даидзин, генистин), пищевые волокна, в совокупности снижающие риск сердечнососудистых и онкологических заболеваний. Жирные кислоты орехов представлены линолевой, пальмитиновой, олеиновой, стеариновой; витамины – каротиноидами, В 1 , В 6 , Е, А, фолиевой кислотой, минералы – магнием, марганцем, фосфором, медью, калием [9, 10].

Биологическую активность соединений орехов можно увеличить предварительной термической обработкой под давлением в автоклавах, что освещено в новейших исследованиях A. Sanchizetal в отношении фисташек, каштана и кешью [11]. Поэтому была выдвинута гипотеза об улучшении потребительских свойств и увеличении биологической активности заменителей молока на основе орехов и сои за счет щадящего СВЧ-нагрева.

Поэтому целью предлагаемого исследования стало обоснование использования новых видов сырья для разработки технологии заменителей молока на основе орехов с использованием СВЧ-нагрева.

Материалы и методы

Объектами исследования являлись заменители молока на основе растительного сырья. Контролем относительно разработанной продукции служил напиток « Joya Almond Pure Drink » миндальный ультрапастеризованный с кальцием 1,2% 1 л.

В качестве основного сырья использовались ядра миндаля по ГОСТ 32857-2014, ядра кедрового ореха по ГОСТ 31852-2012 (ISO 6756:1984), ядра фисташки по ГОСТ 31788-2012 (CODEX STAN 131-1981), бобы сои по ГОСТ 17109-88; в качестве дополнительного – вода питьевая по ГОСТ 32220-2013, сахар по ГОСТ 33222-2015, соль поваренная пищевая по ГОСТ Р 51574-2018, лецитин по ГОСТ 32052-2013, аскорбиновая кислота в соответствии с ГОСТ Р 55517-2013. Качество разработанных образцов оценивалось в сравнении с традиционной продукцией, реализуемой на рынке г. Хабаровска.

Для обработки образцов СВЧ-полем использовали микроволновую печь Samsung мощностью 1000 Вт.

Для оценки качества разработанной продукции использовали органолептический метод по ГОСТ Р ИСО 22935-2-2011 и ГОСТ 8756.1-79 и физико-химические измерительные методы. Массовую долю влаги определяли методом высушивания навески в сушильном шкафу по ГОСТ 29246-91; массовую долю белка – по ГОСТ 306482-99; титруемую кислотность – титрованием 0,1 н раствором NaOH с пересчетом на молочную кислоту, массовую долю жира – кислотным методом в молочных жиромерах типа 1–6 (для объема продукции 10,77 см3).

Эксперименты проводились в 3-5-кратной повторности, результаты обработаны с помощью математической статистики.

Результаты и их обсуждение

На первом этапе при проектировании рецептур были определены основные потребительские характеристики продукта на основе изучения ассортимента аналогичных товаров, а также рекомендаций по суточной потребности в отдельных компонентах: физико-химические показатели (массовая доля белка – не менее 2,0%, содержание витамина С – не менее 25 мг/100 г, жира - не более 3%, углеводов – не более 5,0%).

Рецептуры опытных образцов приведены в таблице 1 (в расчете на 100 кг без учета потерь).

На следующем этапе была предложена новая технология получения заменителя молока из орехов, включающая следующие операции: подготовка орехового и соевого сырья (очистка, мойка, подсушивание, замачивание в растворе аскорбиновой кислоты концентрацией 0,045%); трехступенчатая обработка СВЧ-полем при частоте 2,4 ГГц до достижении температуры не более 65°С с последующим охлаждением, измельчение до частиц размером не более 0,5 мм при гидромодуле 1 : 15, добавление рецептурных компонентов (сухие компоненты предварительно растворяли в воде и фильтровали), фильтрование, гомогенизация, пастеризация, охлаждение до температуры (4±2) °С (рис. 1).

Таблица 1

Рисунок 1 – Технологическая схема заменителей молока на основе орехов и бобов сои

Рецептуры заменителей молока на растительной основе

Наименование ингредиента	Рецептура 1 (миндальный напиток)	Рецептура 2 (кедровый напиток)	Рецептура 3 (фисташковый напиток)	Рецептура 4
Ядро миндаля	2,0	-	-	-
Ядро кедрового ореха	-	2,0	-	-
Ядро фисташки	-	-	2,0	-
Соя (бобы)	2,0	2,0	2,0	4,0
Лецитин	0,001	0,001	0,001	0,001
Аскорбиновая кислота	0,045	0,045	0,045	0,045
Сахар	4,0	3,5	4,0	3,5
Соль поваренная пищевая	0,1	0,1	0,1	0,1
Вода	93,85	94,35	93,85	93,85
Итого	100,0	100,0	100,0	100,0

Обработка СВЧ-полем позволила повысить выход сухих веществ в раствор с максимальным сохранением биологической ценности. При этом зависимость концентрации экстрактивных веществ от температуры, достигаемой в ходе СВЧ-нагрева, показана на рисунке 2.

Температура, °С

Рисунок 2 – Зависимость выхода экстрактивных веществ от температурной обработки: 1 – миндальный напиток; 2 – кедровый напиток; 3 – фисташковый напиток;

4 – соевый напиток

Как видно из рисунка 2, максимум концентрации сухих веществ наблюдается при достижении температуры 75 °С у образцов кедрового и миндальных напитков, у соевого и фисташкового - температуры 65 °С, после чего происходит небольшое снижение. Следует также отметить, что при повышении температуры до 75 °С наблюдается крайне нежелательное формирование белковых хлопьев. Таким образом, наиболее оптимальной является температура 65 °С.

Применение СВЧ-нагрева положительно сказалось на динамике извлечения сухих веществ, в среднем выход повысился на 22% относительно обычного температурного нагрева.

Органолептические и физико-химические показатели опытных образцов заменителей молока приведены в таблице 2.

Таблица 2

Органолептические и физико-химические показатели качества растительных напитков

Наименование показателя	Рецептура 1 (миндальный)	Рецептура 2 (кедровый)	Рецептура 3 (фисташковый)	Рецептура 4 (соевый)	« Mandel » миндальное
Вкус и запах	легкий миндальный, солоноватый вкус, приятный	кедровый вкус и аромат, сладковатый привкус	ореховый вкус и аромат, легкий фисташковый привкус, сладковатый	пустоватый вкус с выраженным соевым привкусом	Миндальный, слабовыражен-ный
Консистенция	непрозрачная, однородная, слегка вязкая жидкость, с небольшим осадком
Цвет	желтовато-серый	светло-желтый	светло-зеленый, сероватый	молочный с серым оттенком	желтовато-серый
Массовая доля сухих веществ, %	8,9±0,3	8,8±0,3	8,7±0,3	7,0±0,2	3,4±0,1
Массовая доля жира, %	2,6±0,1	2,5±0,1	2,3±0,1	1,5±0,1	1,2±0,1
Массовая доля белка, %	2,1±0,2	2,0±0,1	2,2±0,2	2,0±0,1	0,33±0,03
Массовая доля витамина С, мг/100г	40,0±1,2	38,0±0,5	38±0,9	38,0±0,7	-
Кислотность, °Т (в пересчете на молочную кислоту)	1,58±0,01	1,70±0,01	1,20±0,01	0,80±0,01	0,45±0,01

Из исследования показателей качества видно, что в целом модельные образцы обладают выраженными вкусом и запахом, свойственными основному сырью, консистенция однородная с небольшим осадком, который исчезает при перемешивании. Физико-химические показатели свидетельствуют о более высокой биологической ценности (массовая дола белка выше в 7 раз, наличие витамина С) относительно образца « Mandel » миндальное, представленного на рынке.

При производстве и разработке новых продуктов немаловажной является задача сохранения качества максимально возможный срок без существенного снижения содержания биологической и пищевой ценности. В рецептуры опытных образцов дополнительно был введен витамин С, который положительно влияет на сохранение жировых продуктов, выполняя роль антиоксиданта. Основными показателями, существенно изменяющимися при хранении опытных образцов растительных заменителей молока, являются органолептические, прежде всего консистенция, так как происходит разделение фаз эмульгированного жира и воды, приводящее к необратимому нарушению эмульсии, а также вкус и запах вследствие окисления жиров.

В связи с этим были проведены комплексные исследования органолептических и физико-химических показателей качества пастеризованных напитков, герметично укупоренных в стеклянную тару для установления сроков годности при температуре хранения (4±2) °С. В результате установлен срок годности – 15 сут. На конец срока годности отмечалось снижение содержания витамина С в среднем на 15%.

Заключение

В результате проведенных исследований была научно обоснована и разработана технология получения растительного заменителя молока на основе ядра ореха (миндаля, кедрового и фисташки) и бобов сои, обогащенного витамином С, оптимизированы рецептуры и изготовлены опытные образцы. Разработанные продукты могут использоваться в качестве заменителей молока, как самостоятельный напиток, а также при приготовлении различных блюд. Полагаем, что производство заменителей молока на основе орехов и бобов сои как сегмента безлактозной продукции FreeFrom максимально соответствует положениям национальной технологической инициативы «НТИ-2035» как элемент концепции FoodNet – рынка производства и реализации питательных веществ и конечных видов пищевых продуктов (персонализированных и общих, на основе традиционного сырья и его заменителей) в направлении персонифицированного питания.