Влияние растительных добавок на физико-химические показатели йогурта

Ведение

Одной из основных задач государственной политики Российской Федерации в области здорового питания является развитие производства функциональных пищевых продуктов, способных ликвидировать недостаток необходимых для полноценного функционирования организма веществ [1]. Результаты регулярных обследований различных групп населения свидетельствуют об актуальности развития пищевой промышленности в области разработок и внедрения функциональных продуктов питания с повышенным содержанием витаминов, макро- и микронутриентов, пищевых волокон, антиоксидантов, так как дефицит данных нутриентов вызывает заболевания, связанные с нарушением обмена веществ.

Разработка функциональных пищевых продуктов заключается в модификации состава традиционных изделий путем увеличения содержания необходимых веществ до соотносимого с физиологическими нормами их потребления (до 50% от средней суточной необходимости) [2]. В связи с этим, актуальной задачей современной пищевой биотехнологии является поиск и выбор сочетаний, форм, способов и стадий внесения функциональных компонентов, а также обеспечение сохранности готового обогащенного изделия в процессе производства и хранения, без изменения его органолептических свойств.

Потребление кисломолочных продуктов среди всех социальных слоев населения занимает лидирующее место. Одним из популярных и широко распространенных в данной категории изделий, благодаря своей нежной текстуре, высокой пищевой ценности, сбалансированному составу и высокой степени усвояемости, является йогурт [3]. С целью получения кисломолочных изделий с заданным составом и необходимыми физико-химическими показателями (вязкость, плотность), технологи выполняют поиск нетрадиционных функциональных ингредиентов растительного происхождения, которые вводят в классическую рецептуру йогурта [4].

Среди межотраслевого сырья и вспомогательных компонентов перспективным является использование гидроколлоида из псилли-ума [5], получаемого из шелухи семян подорожника Plantago ovata. Гидроколлоиды псиллиума представляют собой пищевые волокна (около 80% растворимой и 12% нерастворимой клетчатки) с сильно разветвленным кислым арабиноксиланом с β (1—>4) и β (1—>3) (состоит из ксилозы, арабинозы, рамнозы и галактуроновой кислоты) гликозидными связями в остове ксилана [6]. Экспериментальные результаты показали [7], что при растворении шелухи подорожника в воде в количестве 2% вязкость составляет 12,02 ±0,76 Па·с, следовательно, гидроколлоиды из псиллиума дают более вязкие суспензии в сравнении с камедью рожкового дерева или ксантовой камедью. Систематическое употребление псиллиума в рационе приводит к снижению уровня холестерина в сыворотке крови, а за счет высоковязких характеристик выполняет торможение движения пищи по желудочно-кишечному тракту, за счет чего снижается чувство голода [8].

Использование гидроколлоида из псиллиума в технологии молочных продуктов рассмотрено авторами в ряде исследований [6, 9]. Так, в работе [9] определена оптимальная дозировка вносимой добавки в рецептуру йогурта – 1,5%, дальнейшее увеличение концентрации гидроколлоида из псиллиума приводит к ухудшению органолептических показателей готовых продуктов. Оптимальная дозировка псиллиума в обезжиренном йогурте (массовая доля жира 0,63%, рН 4,39 и вязкость 6,4 Па·с), согласно результатам [6], составляет 0,12%. Следовательно, данный ингредиент обладает большим потенциалом в производстве структурированных молочнокислых изделий, в частности в технологии йогурта.

В качестве растительного компонента в технологии йогурта, согласно результатам исследований [10], возможно использование ягод ирги. Они проявляют функциональную направленность за счет высокого содержания антиоксидантов, представленных в виде полифеноль-ных соединений, каротиноидов, аскорбиновой кислоты, а также благодаря другим соединениям – пектинам, провитамину А, микроэлементам (Fe, Mn, I). В технологических решениях [11] ягоды ирги предлагают использовать в виде порошка или в неизмельченном виде, предварительно высушенные до содержания влаги 7–8 %.

Целью данной работы является исследование некоторых физикохимических показателей питьевого йогурта, обогащенного гидроколлоидом из псиллиума и сушеными ягодами ирги, в процессе хранения.

Материалы и методы исследований

Объектом исследования выбран питьевой йогурт следующего состава, % масс: молоко нормализованное – 94,3; молоко сухое обезжиренное – 0,2; закваска для йогурта «Vivo» (производитель ООО ВИВО Индустрия, Россия) – 0,01; гидроколлоид из псиллиума – 1,5; сушеные ягоды ирги – 3,0. В качестве контрольного образца выступал йогурт, приготовленный резервуарным способом без добавок.

Дисперсную фазу псиллиума готовили по методу, указанному в работе [9]. Ягоды ирги предварительно подвергали сушке до содержания влаги 7–8 % и вносили в охлажденный йогурт после стадии ферментации.

В ходе выполнения экспериментальной части руководствовались комплексом общепринятых и стандартных методов исследования: ГОСТ 31981-2013, ГОСТ 3624-92, ГОСТ 23327-98, ГОСТ 31976-2012, ГОСТ 5867-90, ГОСТ Р 54667-2011, ГОСТ Р 54668-2011, ГОСТ 33566-2015. Определение влагоудерживающей способности (ВУС) исследуемых образцов осуществляли методом центрифугирования (центрифуга «Ар-мед 80-2») кисломолочного сгустка в течении 10 мин, частота вращения – 3000 об/мин. Расчет ВУС выполняли по формуле:

ВУС = m1/m2 * 100 , где m1 – объем навески исследуемого образца, мл;

m2 – объем сыворотки, образованной в процессе центрифугирования, мл.

Результаты исследований и их обсуждения

При производстве йогурта особое внимание уделяют процессу сквашивания молока. На данном этапе происходит денатурация белков и образование пространственной структуры (сгустка). Оценку динамики процесса сквашивания производили каждые 30 минут в течение первых 8 часов, далее – на 1, 7 и 14 сутки хранения (рисунок 1).

Рисунок 1 – Результаты оценки динамики процесса сквашивания образцов

Использование в технологии производства йогурта немолочного гидроколлоида приводит к уменьшению времени процесса сквашивания с 7 часов 30 мин (контрольный образец) до 5 часов (опытный образец). Вероятно, данный результат зависит от химического состава гидроколлоида из псиллиума, содержащего ~15% быстроферментируемых пищевых волокон, которые являются дополнительным субстратом для бифидо- и лактобактерий (закваски) [12].

После завершения активной фазы сквашивания (длительность – 5 часов) в опытный образец вносили сушеные ягоды ирги. Для оценки влияния вносимых добавок на длительность хранения продукции, получены результаты титруемой кислотности на 1, 7 и 14 сутки хранения (хранение осуществляли в условиях холодильника при 4°С) (см. рис. 1). Так, в контрольном образце значения титруемой кислотности составили: 115°Т (1 сутки), 140°Т (7 сутки) и 160°Т (14 сутки), что на порядок выше, чем у опытного образца: 110°Т (1 сутки), 120°Т (7 сутки) и 130°Т (14 сутки). Предполагаем, что за счет содержания в гидроколлоиде псиллиума ~55% частично ферментируемого высокоразветвленного арабиноксилана [12], он выступает в роли стабилизирующей добавки и препятствует отделению сыворотки. Данные результаты согласовываются с другими исследованиями [13, 14].

Основными физико-химическими показателями йогурта являются плотность, синерезис, вязкость и влагоудерживающая способность (ВУС). Результаты исследования представлены на рисунке 2.

Рисунок 2 – Изменение физико-химических показателей исследуемых образцов в процессе хранения:

А – плотность; Б – синерезис; В – вязкость; Г – влагоудерживающая способность (ВУС)

В процессе хранения результаты вязкости, плотности и ВУС у опытного образца снизились незначительно в сравнении с контрольным образцом. На протяжении всего периода хранения у опытного образца отмечается приятная текстура, однородный, плотный сгусток, а степень синерезиса увеличивается с 25,0 до 26,5%. На 14 сутки хранения у контрольного образца вязкость составила 1,8 Па·с, ВУС – 19%, плотность – 1,02 г/см3, а синерезис – увеличился с 40,5 до 50,0 %, что свидетельствует об ухудшении физико-химических показателей готового изделия и, следовательно, истечении его срока годности. Таким образом, предполагаем, что за счет высокого содержания гидрофильных соединений псиллиума увеличивается срок хранения готового продукта.

Согласно нормативно-технической и технологической документации (ГОСТ 31981-2013 «Йогурты. Общие технические условия»), необходимо установить контроль над такими показателями, как массовая доля жира, массовая доля сухих веществ, массовая доля белка и массовая доля углеводов. Соблюдение данных показателей качества готового кисломолочного продукта обеспечивает стабильность состава и потребительские свойства. Результаты исследуемых показателей представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Физико-химические показатели йогурта

Образец	жир	Содержание, % СОМО   сахароза		белок
Контрольный образец	2,3±0,4	11,1±0,3	-	3,5±0,7
Опытный образец	2,3±0,4	16,2±0,3	2,5±0,5	3,5±0,7

Внесение бинарного наполнителя в рецептуру йогурта приводит к увеличению содержания СОМО на 5,1% и сахарозы – на 2,5% в сравнении с контрольным образцом. Содержание жира и белка в контрольном и исследуемом образцах равны, что объясняется химическим составом выбранных растительных добавок [5, 11].

Следующий этап работы заключался в проведении органолептической оценки исследуемого образца в сравнении с контролем (согласно ГОСТ Р ИСО 22935-2011). В качестве дескрипторов выбраны вкус, цвет, запах, внешний вид и консистенция изделий. Данные параметры оценивали по пятибалльной шкале.

Результаты органолептической оценки в графическом виде представлены на рисунке 3.

• Контрольный образец • Содержание сушенной ирги 3,0%

Рисунок 3 – Результаты дегустации

Исследуемый образец характеризовался однородной консистенцией с наличием измельченных ягод ирги и нерастворимыми частицами псиллиума, что соответствует заданным параметрам. Цвет изделия, за счет высокого содержания в ягодах ирги антоцианов [15], имел сине-фиолетовый оттенок. Оценка вкусовых качеств изделия показала, что введение ирги в количестве 3% придавало изделию приятный кисло-сладкий привкус (свойственный ирге). Консистенция у контрольного образца без использования стабилизаторов молочного сгустка имела некоторые недостатки – недостаточно вязкая и плотная масса (подкреплено результатами физико-химических показателей).

Выводы

Таким образом, результаты исследований свидетельствуют об эффективности использования бинарных наполнителей (гидроколлоида из псиллиума и сушеных ягод ирги) в технологии производства кисломолочных продуктов функциональной направленности. Применение дисперсной фазы псиллиума положительно влияет на реологические свойства йогурта и обеспечивает увеличение срока хранения, а введение в рецептуру сушеных ягод ирги повышает его пищевую ценность.