Влияние эффектов ультразвукового воздействия на активность заквасочных культур кисломолочных напитков

В настоящее время во всем мире кисломолочные продукты рассматриваются как основа здорового питания человека, способствующая предупреждению ряда заболеваний, сохранению здоровья и увеличению продолжительности жизни1 [7, 8, 18, 19]. Основное достоинство кисломолочных продуктов в том, что это «живые продукты», они содержат молочнокислые бактерии, которые подавляют рост и развитие болезнетворных и гнилостных микроорганизмов в организме человека. Наряду с благопри- ятным влиянием на нормальную микрофлору кишечника, кисломолочные продукты выполняют функции обеспечения организма необходимыми эссенциальными и биологически активными веществами.

Начиная с конца XIX века, медицина исследует воздействие кисломолочных продуктов на организм человека и сегодня неоспоримым является тот факт, что кисломолочные продукты способны нормализовать состав микрофлоры кишечника, способствуя тем самым оздоровлению организма в целом. Эксперты Международной молочной федерации (ММФ) называют кисломолочные продукты – «продуктами здоровья» и считают, что в XXI веке эти продукты будут занимать наибольший объем в производстве молочных продуктов [20].

Микрофлора кисломолочных продуктов разнообразна, ее главной характерной особенностью является сочетание большого числа штаммов как молочнокислой, так и дрожжевой микрофлоры. Известны способы использования кисломолочных продуктов, сквашенных закваской из кисломолочных бактерий, не только в пищу, но и как целебное средство от болезней [3, 12, 13, 16].

Рост сегмента молочнокислых продуктов на потребительском рынке определяется их популярностью, как сохраняющих и улучшающих здоровье за счет наличия в составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов. Производители молочной продукции используют увеличивающийся спрос рынка, стремятся расширять ассортимент, выпуская новые виды кисломолочных продуктов и напитков, при этом позиционируют их как продукты здорового питания, оказывающие благотворное влияние на организм человека [1, 2, 17]. Данная тенденция развития рынка кисломолочной продукции не является оправданной с точки зрения обеспечения их функциональных характеристик. Так как помимо функциональных ингредиентов (содержание которых не регламентировано) и/или «брендовых» культур кисломолочная продукция зачастую содержит сахар, ароматизаторы и другие составляющие, обеспечивающие в основном привлекательные вкусовые характеристики. Все это только подтверждает опасения экспертов ВОЗ («Drug and Therapeutics Bulletin») в части несоответствия заявленных на этикетке свойств [16, 17]

Проведенный нами анализ состояния микрофлоры кисломолочных напитков, произведенных в Уральском регионе (табл. 1) подтверждает наличие негативной тенденции в части присутствия факта необеспеченности функциональных свойств кисломолочных напитков, реализуемых потребителю.

Характер развития микрофлоры указывает на то, что в большинстве образцов проанализированных кефиров и йогуртов выявлено наличие молочнокислых моно-, дипло- и стрептококков, при отсутствии характерной для соответствующих напитков микрофлоры, например для кефиров – молочнокислых бактерий и дрожжей. Этот факт может быть обусловлен возможными отклонениями в технологии производства, в частности, сокращении сроков созревания, либо нарушении технологии приготовления производственной закваски.

Ряд производителей, вероятно, применяет в своих технологиях закваски прямого внесения, что не свойственно классической технологии кефира (ТР ТС 033/2013). Таким образом, изучение качественного состава микрофлоры позволяет сделать вывод о том, что поиск новых методов улучшения потребительских свойств и повышения функциональности кисломолочных напитков, а также вопросы применимости этих методов для пищевых производств находятся на пике своей актуальности.

Приоритетами долгосрочного периода для молокоперерабатывающей промышленности, согласно Стратегии развития пищевой и перерабатывающей отрасли на период до 2020 года, являются: увеличение производства молочного сырья и повышение его качества, расширение ассортимента выпускаемой продукции за свет внедрения современных технологий, повышающих пищевую и биологическую ценность продуктов2 [1].

Одной из перспективных технологий при переработке молока и других жидких пищевых сред признана ультразвуковая. Установленные эффекты ультразвуковой обработки подтверждены во многих пищевых технологиях, причем как отечественными учеными, так и зарубежными. Основные направления исследований ученых в области производства кисломолочных напитков направлены на расширение ассортимента. Актуальной остается задача разработки эффективных ресурсосберегающих технологий, позволяющих получать продукцию высокого качества при условии сохранения в ней физиологически ценных компонентов.

Известно, что ультразвуковая (УЗ) кавитация – использование высокочастотных звуковых волн, открывает новые перспективы для пищевой отрасли как в части разработки и создания новых продуктов, так и в сфере интенсификации отдельны технологических операций и повышения эффективности технологии в целом. Воздействие УЗ на жидкость провоцирует серию химических и физических

Таблица 1

Исследование микрофлоры в образцах кисломолочных напитков (увеличение ×1500) разных территорий производства

Наименование продукта/ характеристика состава (с маркировки) Микроскопия образцов кисломолочных напитков Наименование продукта/ характеристика состава (с маркировки) Микроскопия образцов кисломолочных напитков Кефир Состав: молоко цельное, молоко обезжиренное, закваска на кефирных грибках Кефир Состав: молоко цельное, молоко обезжиренное, закваска на кефирных грибках Биокефир (биопродукт кисломолочный) Состав: молоко, молоко сухое обезжиренное, чистые культуры молочнокислых бактерий LGG Кефир Состав: молоко цельное, молоко обезжиренное, закваска на кефирных грибках Кефир Состав: молоко цельное, молоко обезжиренное, закваска на кефирных грибках Кефир Состав: нормализованное молоко на закваске на кефирных грибках Кефир Состав: нормализованное молоко, с использованием закваски на кефирных грибках - Йогурт Состав: молоко цельное, молоко обезжиренное, сахар, йогуртовая закваска X Йогурт Состав: молоко цельное, молоко обезжиренное, молоко сухое обезжиренное, йогуртовая закваска сок концентр. Банана, краситель Бэтакаротин 3% НТ Йогурт Состав: Нормализованное молоко с использованием закваски болгарской молочной палочки, термофильных стрептококков, фруктово-ягодный наполнитель реакций, начиная с микропузырьков, в результате циркуляции которых возникают зоны нагрева, заканчивая реакциями среди атомов и молекул жидкости и изменением структуры молекул жидкости [6, 10, 11, 14, 20].

Ультразвуковую кавитацию активно применяют для обработки сырья, используемого при производстве кисломолочной продукции. Введение в технологию ультразвуковой обработки способствует сокращению использования химических пищевых добавок, что делает продукцию безопасной для потребителя, ускоряет внутренние физические, химические и биохимические процессы, возникающие при переработке молока, что позволяет интенсифицировать производство в целом [2, 4, 5, 8, 9, 12, 15].

Возможности кавитационного воздействия можно использовать на разных технологических этапах в производстве молочной продукции, в частности: эмульгировании (за счет высокой скорости сдвига микропотоков); фильтрации (нарушение пограничного слоя); изменении вязкости; экструзии (механические вибрации, снижение трения); ферментной и микробной инактивации (высокая скорость сдвига, прямое кавитационное повреждение мембраны микробной клетки); ферментации (ускорение ферментных процессов) [15, 16, 20].

Вместе с тем, влияние УЗВ на активность развития заквасочных культур микроорганизмов в настоящее время изучено недостаточно и входит в задачи наших исследований. В рамках работы была поставлена серия рекогносцировочных опытов, нацеленных на установление влияния эффектов ультразвуковой кавитации на активность заквасочной микрофлоры кефи-ров и йогуртов. В качестве генератора ультразвука применялся аппарат ультразвуковой технологический «Волна» модель УЗТА-0,4/22-ОМ. Качество кисломолочных продуктов определяли по активности молочно-кислого брожения на основе оценки состава микрофлоры, который при этом формируется.

Объектами исследования являлись сгустки кефиров и йогуртовых напитков, образуемые в результате внесения в молоко после УЗ обработки при установленных ранее режимах.

Для заквашивания кефиров применялись закваски двух типов:

• - симбиотическая закваска на основе кефирного грибка, выдержанная после сквашивания при температуре 10…12 °С в течение 12…24 ч;

  – закваска прямого внесения (сухой заквасочной культуры LAT LC K), которая повсеместно используется в технологии кефи-ров.

При заквашивании йогуртового продукта использовалось восстановленное молоко и заквасочная культура прямого внесения LYOBAC YOYO 28 компании «MOFIN ALCE GROUP», Италия.

После сквашивания было проведено исследование микрофлоры модифицированных напитков (табл. 2).

Так, оценка качественного состава микрофлоры сгустков показала, что развитие заквасочных культур в зависимости от условий УЗ обработки исходного сырья протекает различно.

При микрокопировании экспериментальных образцов наблюдалась типичная для данных видов заквасок микрофлора, посторонних микроорганизмов не обнаружено.

Вместе с тем, при микроскопировании фиксированных препаратов выявлено, что основными морфологическими типами микрофлоры в исследованных образцах кефиров являлись стрептококки, диплококки, палочки, дрожжи.

Дрожжи существенно преобладали над кокковой микрофлорой по мере увеличения мощности УЗВ. В образцах кефира дрожжи присутствовали практически в каждом поле зрения, в отличие от кефирного продукта, полученного на основе комбинированной закваски. При выработке кефира с использованием грибковой закваски уровни БГКП и S. aureus во время сквашивания и созревания не увеличивались.

Оценка микрофлоры сгустков йогуртовых напитков, полученных из восстановленного молока с использованием закваски прямого внесения, показала, что использование УЗВ в установленных режимах позволяет активизировать развитие заквасочных культур. В модифицированных образцах напитков в сравнении с контрольным образцом преобладали стрептококки длинноцепочечные, тогда как в контрольном йогуртовом напитке – моно- и диплококки.

Полученные эффекты могут быть обусловлены рядом причин, в числе которых приоритетное значение, вероятно, имеет гомогенизирующее воздействие ультразвука на состав нутриентов молочного сырья.

Таблица 2

Микрофотографии образцов кефирных сгустков (окраска комбинированным фиксатором метиленовым синим, увеличение 90×15)

Окончание табл. 2

Ряд исследователей отмечали, что в результате УЗВ несколько выравнивается размерный ряд нативных частиц молока, с тенденцией его уменьшения, что обеспечивает более высокий уровень биодоступности сырьевых компонентов для микроорганизмов и приводит к активизации развития заквасочной микрофлоры.

Таким образом, результаты, полученные в данном исследовании, могут способствовать разработке энерго- и ресурсоэффективного подхода ведения технологических процессов производства кисломолочных напитков для улучшения их физиологической ценности.