Творожные десертные продукты с функциональными свойствами и повышенной пищевой ценностью

Перспективным направлением развития молочной промышленности является разработка продуктов с функциональными свойствами. Стрессовые нагрузки, увеличение различных заболеваний у людей и ухудшение их здоровья обусловливают необходимость создания функциональных продуктов питания [1].

Ассортимент функциональных продуктов постоянно совершенствуется за счет включения в их состав разнообразных функциональных ингредиентов, к которым относятся пробиотическая микрофлора, пищевые волокна, витамины, минеральные вещества и микроэлементы, антиоксиданты, олигосахариды и другие вещества, оказывающие положительное влияние на здоровье человека [2, 3].

К основным представителям пробиотической микрофлоры, используемым в производстве функциональных продуктов, относятся облигатные представители нормальной микрофлоры кишечника: бифидобактерии, молочнокислые и пропионовокислые микроорганизмы. Пробиотическая микрофлора играет важную роль в формировании и функционировании различных органов и систем, повышая общую неспецифическую резистентность организма человека, принимая участие в метаболизме углеводов, белков, липидов, нуклеиновых кислот и других соединений, продуцируя биологически активные вещества (витамины группы В, К, С и др.), обеспечивая колонизационную резистентность пищеварительного тракта, защищая организм человека от потенциально токсикогенных соединений [3].

Важную роль в рациональном питании человека играют животные белки, содержание которых в рационе питания людей по исследованиям, проведенным Институтом питания РАМН, недостаточно, что свидетельствует об актуальности производства молочных продуктов с повышенным содержанием белка, таких как творог и творожные продукты. Значительное содержание в этих продуктах полноценных белков, минеральных веществ (калия, фосфора, железа, магния и др.), наличие витаминов и других биологически активных соединений, необходимых для нормальной жизнедеятельности сердца, центральной нервной системы, мозга, для костеобразования и обмена веществ в организме, обусловливают их высокую пищевую ценность [4].

Молочная сыворотка, получаемая при производстве творога и содержащая практически все водорастворимые и тонкодисперсные компоненты молока (лактозу, сывороточные белки, минеральные соли, молочный жир, витамины и органические кислоты, ферменты), является источником важных пищевых нутриентов.

Одним из ценных компонентов молочной сыворотки являются сывороточные белки, биологическая ценность которых обусловлена оптимальным набором жизненно необходимых аминокислот. С точки зрения физиологии питания, соотношения набора аминокислот сывороточные белки имеют наиболее высокий коэффициент биологической ценности среди пищевых белков и приближаются к аминокислотной шкале «идеального» белка, в котором соотношение аминокислот соответствует потребностям организма человека [5, 6].

Сыворотка, образующаяся при производстве творога, характеризуется высокой кислотностью по сравнению с подсырной, что затрудняет её технологическую переработку. Использование мембранных методов обработки творожной сыворотки, в частности нанофильтрации, позволяет получать концентрат сыворотки (степень деминерализации ‒ 25-27 %, уровень раскисления ‒ 15-18 %), который может быть использован для обогащения молочных продуктов полноценными сывороточными белками. Применение последующей электродиализной обработки на-нофильтрационного концентрата (НФ-концентрата) даёт возможность существенно улучшить его технологические свойства [7, 8].

Перспективным направлением в производстве функциональных продуктов является использование различных плодово-ягодных наполнителей и растительных экстрактов, составляющие которых (витамины, пектиновые волокна и активная клетчатка, макро- и микроэлементы, органические кислоты, углеводы, биофлавоноиды, антиоксиданты, дубильные вещества) относятся к функциональным ингредиентам. Использование растительных добавок с высоким содержанием биологически активных веществ в рецептурах продуктов будет обогащать их углеводный, витаминный, минеральный, состав, а также улучшать вкусовые характеристики продуктов [9, 10].

Цель и задачи исследований. Цель данных исследований состояла в разработке технологии творожных продуктов десертного назначения, характеризующихся функциональными свойствами и повышенной пищевой ценностью, с использованием НФ-концентрата творожной сыворотки и растительных наполнителей.

Для этого необходимо было решить следующие задачи: установить основные технологические параметры получения творожной основы для продуктов и рациональные доли НФ-концентрата и растительных наполнителей в рецептурах продуктов, обеспечивающие повышение пищевой ценности продуктов и улучшение их органолептических показателей.

Объекты и методы исследований. Объектами исследований являлись: молоко обезжиренное, сыворотка молочная творожная, НФ-концентрат творожной сыворотки, бактериальные концентраты молочнокислых микроорганизмов и бифидобактерий, кислотные сгустки, экстракт рябины черноплодной, черная смородина, протертая с сахаром, облепиха, протертая с сахаром, творожные продукты.

При выполнении экспериментальной части работы использованы стандартные и общепринятые методы физико-химических, органолептических и микробиологических исследований.

Для характеристики биологической ценности продукта рассчитывали аминокислотный скор (Сj), коэффициент сбалансированности аминокислотного состава (U), показатель сопоставимой избыточности (σ), индекс незаменимых аминокислот (ИНАК) по формулам [11]:

где Aэj – массовая доля j-й незаменимой аминокислоты, соответствующая физиологически необходимой норме (эталону), г/100 г белка;

Аj – массовая доля j-й незаменимой аминокислоты в продукте, г/100 г белка.

Органолептические показатели продуктов оценивали с помощью разработанной условной балльной шкалы с учетом вкуса и запаха, консистенции и цвета продукта, а также профильного метода путем построения профилограмм вкуса, запаха и консистенции с использованием 5-балльной шкалы для оценки выраженности соответствующего показателя – дескриптора. Оценка по каждому дескриптору производилась в следующем порядке: 0 ‒ признак отсутствует; 1 – только узнаваемый или ощущаемый признак; 2 – слабая интенсивность; 3 – средняя интенсивность; 4 – сильная интенсивность; 5 – очень сильная интенсивность признака.

Результаты исследований и их обсуждение. Для получения творожных продуктов, обладающих повышенной пищевой ценностью при сравнительно низкой калорийности, в качестве основного молочного сырья предусмотрено использование обезжиренного молока.

В качестве заквасочной микрофлоры использовали традиционную закваску, применяемую в производстве кисломолочных продуктов и творога, полученную на основе бактериального концентрата «БК-Углич-МСТ», содержащего Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris, Lactococcus lactis subsp. diacetilactis. Для обогащения продуктов пробиотической микрофлорой были выбраны вырабатываемые Угличской экспериментальной биофабрикой бакконцен-траты: «Бифилакт-У», содержащий в своем составе Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris, Lactococcus lactis subsp. diacetilactis, Streptococcus salivarius subsp. thermophilus (невязкий), Bifidobacterium bifidum, и «Бифилакт-Про», в состав которого входят молочнокислые, пропионовокислые и бифидобактерии видов: Lactococcus lactis subsp. diacetilactis, Streptococcus salivarius subsp. thermophilus (вязкий), Bifidobacterium bifidum, Propionibakterium freudenreichii.

Для получения творожной основы выбран кислотный способ коагуляции белков молока, обеспечивающий получение продукта с выраженным кисломолочным вкусом и запахом и достаточно высоким содержанием пробиотической микрофлоры. Как показали результаты исследований, проведенных на кафедре технологии молока и молочных продуктов Вологодской ГМХА, для производства творожных продуктов с нежной пастообразной консистенцией целесообразно использовать следующие параметры: температура пастеризации ‒ (86±2) °С с выдержкой 20 секунд; кислотность сгустка ‒ (80±5) °Т, обеспечивающие получение молочнобелковой основы с повышенной влагоудерживающей способностью и достаточно хорошей восстанавливаемостью структурных связей [4]. Для получения продукта с повышенным содержанием бифидобактерий производственную закваску готовили беспересадочным способом. Температура сквашивания составляла (30±1) °С при использовании лактококков, (37±1) °С – при использовании комбинированных заквасок на основе бакконцентратов «Бифилакт-У» и «Бифилакт-Про».

Для повышения биологической ценности продуктов проводили их обогащение НФ-концентратом творожной сыворотки (массовая доля сухих веществ в НФ-концентрате составляла 22-24%, массовая доля белка – 2,0-2,2 %). С этой целью в творожную основу после удаления избыточного количества сыворотки вносили предварительно пропастеризованный НФ-концентрат. Интервал варьирования доли внесения концентрата составлял от 10 до 50 %,

Результаты исследований показали, что внесение НФ-концентрата творожной сыворотки в количестве 10-30 % не оказывает отрицательного влияния на вкус и запах, консистенцию продукта. При увеличении доли НФ-концентрата до 40-50 % продукт приобретал излишне кислые вкус и запах, обусловленные достаточно высокой кислотностью концентрата. При этом ухудшалась консистенция продукта. Изменение органолептических показателей продукта (суммарной балльной оценки за вкус и запах, цвет, консистенцию) показано на рисунке 1.

Рис. 1. Влияние НФ-концентрата творожной сыворотки на органолептические показатели творожного продукта

Установлено, что при добавлении НФ-концентрата творожной сыворотки напряжение сдвига и эффективная вязкость опытных вариантов снижались по сравнению с контролем (вариантом без НФ-концентрата). Увеличение массовой доли НФ-концентрата свыше 30 % приводило к уменьшению напряжения сдвига и эффективной вязкости почти на 50 % и более по сравнению с контролем, что отрицательно сказывалось на консистенции продукта. Полученные опытные данные согласуются с результатами ранее выполненных исследований [4].

С целью обогащения углеводного, витаминного, минерального состава продуктов и улучшения их вкусовых качеств были проведены опыты по внесению в творожную основу различных плодово-ягодных наполнителей. В качестве наполнителей использовали ягоды (черную смородину и облепиху), протертые с сахаром, а также экстракт рябины черноплодной. Выбор данных растительных добавок обусловлен тем, что они характеризуются высокой пищевой ценностью, богаты витаминами, минеральными веществами и другими биологически активными соединениями (органическими кислотами, биофлаваноидами, фитонцидами). Так, ягоды облепихи содержат всю группу витаминов В, витамины С, К, Е, К, РР, Р, макро- и микроэлементы (около 20, включая титан, селен, кремний, железо, кальций, алюминий, магний, марганец, натрий, фтор, фосфор, серу и другие). Облепиха насыщена алкалоидами, стеринами, бета-каротинами, пектиновыми веществами, кумарином, бетаином, холином, рутином, инозидом, серотонином, лейкоантоциа-нами, флавоноидами, фосфолипидами и рядом других веществ [12, 13]. Органические кислоты, содержащиеся в черной смородине, разжижают кровь и снижают уровень «вредного» холестерина, что является профилактикой инсультов, инфарктов и других заболеваний сердечно-сосудистой системы. Значительное содержание аскорбиновой кислоты в черной смородине способствует предупреждению онкологических и вирусных заболеваний, воспалительных процессов [14]. Плоды черноплодной рябины также обладают широким спектром биологической активности, обусловленной их химическим составом, в частности флавоноидами (катехинами, антоцианами и флавонолами), положительно влияя на иммунную систему организма человека [15]. Достаточно высокое содержание пектиновых веществ в растительных наполнителях, свидетельствующее о их способности к гелеобразованию, будет улучшать консистенцию продуктов.

Результаты органолептической оценки опытных вариантов с различной долей внесения растительных добавок представлены на рисунке 2 (суммарная балльная оценка за вкус и запах, цвет, консистенцию) и на рисунке 3 (с использованием профильного метода). Интервал варьирования доли внесения в творожную основу облепихи и черной смородины, протертых с сахаром, составлял 8–20 %, экстракта рябины черноплодной ‒ 0,5-2,5 %.

Анализ опытных данных показал, что все выбранные растительные добавки хорошо сочетаются с творожной основой, повышая вкусовые качества продуктов. Лучшие органолептические показатели творожных десертов соответствуют опытным вариантам при доле внесения ягод, протертых с сахаром (черной смородины или облепихи), в количестве 16-18 %, экстракта рябины черноплодной ‒ 2,0 %. При этом продукты характеризуются гармоничным кисломолочным, умеренно сладким вкусом и ароматом внесенных наполнителей, а также однородной кремообразной консистенцией и привлекательным цветом.

Исследована биологическая ценность творожных продуктов, для характеристики которой использовали метод аминокислотного скора, отражающий отношение фактического показателя количества незаменимых аминокислот к его содержанию в «идеальном белке». Анализ аминокислотного состава творожных десертов (рис. 4) свидетельствует об отсутсутствии лимитирующих аминокислот, что подтверждает высокую биологическую ценность разработанных продуктов.

Проведена качественная оценка белкового состав продуктов с помощью фор-мализированных показателей, свидетельствующая о достаточной сбалансированности аминокислот. Так, коэффициент сбалансированности аминокислотного состава продуктов, численно характеризующий сбалансированность незаменимых аминокислот по отношению к физически необходимой норме, составил 0,6440,699, показатель «сопоставимой избыточности», отражающий суммарную массу незаменимых аминокислот, используемых на анаболитические цели ‒ 15,52-18,22, а индекс незаменимых аминокислот, учитывающий количество всех незаменимых аминокислот в продукте – 1,16-1,18.

Доля наполнителя,%

Доля наполнителя, %

Рис. 2. Влияние растительных добавок на органолептические показатели продукта: а – со смородиной, протертой с сахаром; б ‒ с облепихой, протертой с сахаром; в – с экстрактом рябины черноплодной

а)

однородная

умеренный вкус наполнителя консистенция умеренно сладкий вкус чистый

кремообразная консистенция крупитчатая консистенция слегка мучнистая консистенция кисломолочный вкус характерный цвет

-•-8% -*-10% —•—12% -^14% -^16% -ф-18% -»-20%

б)

—•—8% —•—10% —•—12% —•—14% —•—16% —е-18% —•—20%

Рис. 3. Влияние доли наполнителя на органолептические свойства продукта: а – с облепихой, протертой с сахаром; б – со смородиной, протертой с сахаром

а)

Содержание незаменимых аминокислот, г/100 г продукта

■ творожный десерт с черной смородиной, протертой с сахаром

■ творожный десерт с облепихой, протертой с сахаром

■ творожный десерт с экстрактом рябины черноплодной

■ "идеальный белок

Фенилаланин+Тирозин

Триптофан

Лизин

Треонин

Метионин+Цистеин

Изолейцин

Лейцин

Валин

Аминокислотный скор, %

■ творожный десерт с черной смородиной, протертой с сахаром

• ■    творожный десерт с облепихой, протертой с сахаром

• ■    творожный десерт с экстрактом рябины черноплодной

Рис. 4. Биологическая ценность творожных десертов с растительными наполнителями: а ‒ аминокислотный состав, б – аминокислотный скор

На основании проведенных исследований разработана технологическая схема получения творожных продуктов, обогащенных пробиотической микрофлорой, и установлены основные технологические режимы их производства. Проведено изучение изменения органолептических и микробиологических показателей, активной кислотности в процессе хранения творожных десертов в герметичной упаковке в течение 8 суток. Органолептические показатели и кислотность продуктов практически оставались без изменений, содержание заквасочной микрофлоры, в том числе пробиотической, составляло десятки-сотни млн. жизнеспособных клеток в 1 г.

Заключение. На основании выполненных исследований разработана ресурсосберегающая технология творожных десертных продуктов с пробиотическими свойствами и улучшенными потребительскими характеристиками. Подтверждена возможность использования НФ-концентрата творожной сыворотки при производстве обогащенных пробиотической микрофлорой творожных десертов для повышения их биологической ценности. С целью улучшения органолептических показателей, повышения пищевой ценности продуктов, расширения их ассортимента целесообразно применение плодово-ягодных наполнителей, в частности чёрной смородины и облепихи, протёртых с сахаром, экстракта черноплодной рябины. Определены рациональные доли НФ-концентрата творожной сыворотки (30 %) и растительных добавок (ягод, протертых с сахаром (черной смородины или облепихи), в количестве 16-18 %, экстракта рябины черноплодной ‒ 2,0 %) в рецептурах продуктов, обеспечивающие улучшение органолептических свойств и консистенции продуктов. Использование обезжиренного молока и НФ-концентрата творожной сыворотки при производстве продуктов позволит расширить ассортимент молочной продукции функционального и десертного назначения, а также повысить эффективность переработки вторичного молочного сырья.

Работа выполнена при финансовой поддержке Правительства Вологодской области (проект «Исследование электро- и баромембранных способов переработки молочной сыворотки и разработка на основе её фракционных компонентов специализированных молочных продуктов»).