Влияние растительных наполнителей на качество ферментированных молочно-сывороточных напитков

В современных условиях комплексное и рациональное использование вторичного молочного сырья является одним из приоритетных направлений развития молочной промышленности, что обуславливает актуальность расширения ассортимента продуктов, вырабатываемых с использованием молочной сыворотки и обезжиренного молока.

Молочная сыворотка является источником важных пищевых нутриентов. В ее состав входит более двухсот биологически активных веществ, в том числе, почти все водорастворимые и тонкодисперсные компоненты молока (лактоза, сывороточные белки, минеральные соли, молочный жир, витамины и органические кислоты, ферменты и др.) [1]. Обезжиренное молоко, отличающееся от цельного значительно меньшим содержанием жира (0,05 %), содержит практически весь белковый, углеводный и минеральный комплексы цельного молока, витамины, ферменты, органические кислоты. Белковые соединения обезжиренного молока представлены всеми фракциями казеина и сывороточных белков и практически идентичны натуральному молоку [2].

Разнообразие ассортимента продуктов может быть достигнуто за счет применения при их производстве различных видов растительного сырья. Использование растительных добавок с высоким содержанием биологически активных веществ позволит обогатить их углеводный, витаминный, минеральный состав, а также улучшить вкусовые характеристики продуктов.

В связи с этим проведены исследования по изучению влияния растительных наполнителей на показатели качества обогащенных пробиотической микрофлорой ферментированных напитков, вырабатываемых на основе подсырной сыворотки и обезжиренного молока.

В качестве заквасочной микрофлоры для напитков использовали специально подобранную поликомпонентную закваску, содержащую ацидофильную палочку, пропионовокислые бактерии и кефирную закваску (соотношение между культурами: 0,5:2:2,5, соответственно) [3], а в качестве молочной основы напитков – смесь обезжиренного молока и подсырной сыворотки в соотношении (65-70:3530) [4], обеспечивающем хорошие органолептические и структурно-механические свойства продуктов.

Для повышения пищевой ценности и улучшения органолептических свойств напитков в качестве растительных наполнителей были выбраны сироп шелковицы белой и облепиха, протертая с сахаром. Сироп шелковицы получают без добавления сахара, что важно для диетического питания. Его использование позволяет обеспечить сладкий вкус продукта без использования сахара-песка. Известно, что ягоды шелковицы (Morus) содержат моносахариды и дисахариды, органические кислоты (лимонную, яблочную), пектины, витамины группы В, аскорбиновую кислоту, соли меди и железа, антиоксиданты [5]. Ягоды облепихи богаты витаминами группы В, витаминами С, К, Е, К, РР, микроэлементами (их насчитывается 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, лейкоантоцианами, флавоноидами, фосфолипидами и рядом других веществ [6].

Для установления рациональной дозы внесения наполнителей при производстве напитков использовали метод ортогонального композиционного планирования эксперимента [7, 8]. На основании результатов предварительно проведенных опытов и литературных данных было выявлено два основных фактора: доза наполнителя в молочно-сывороточной основе (х1) и титруемая кислотность сгустка (х2), оказывающих наиболее существенное влияние на органолептические показатели, структурно-механические и синеретические свойства напитков. Напитки вырабатывали по типу резервуарного способа, наполнитель вносили в частично охлажденный (до 20 оС) сгусток. В качестве выходных параметров были выбраны:

у1 - органолептические показатели, балл;

у2 – влагоудерживающая способность сгустка, % выделившейся сыворотки при центрифугировании;

у3 - эффективная вязкость неразрушенной структуры сгустка, Па∙с.

Диапазон изменения исследуемых факторов представлен в таблице 1.

Таблица 1 – Диапазон варьирования технологических факторов

Факторы	Диапазон
Наполнитель – облепиха, протертая с сахаром
Доза, % (х1)	8–20
Титруемая кислотность, оТ (х2)	70–100
Наполнитель – сироп шелковицы
Доза, % (х1)	4–14
Титруемая кислотность, оТ (х2)	70–100

Матрица планирования ортогонального центрально-композиционного плана 2-го порядка для двухфакторного эксперимента (α=1,000, d=0,667) и усредненные по трем повторностям результаты этих опытов приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Матрица планирования и результаты исследования

№ опыта	Факторы в натуральном масштабе		Выходные параметры
	х1	х2	у1	у2	у3
Напиток с облепихой, протертой с сахаром
1	8	70	9	34	2,94
2	8	100	9.5	30	3,29
3	20	70	9	27	2,64
4	20	100	10,5	25	3,08
5	8	85	11,5	32	3,2
6	14	70	11	31	2,86
7	14	85	14	26	3,08
8	20	85	11	28	2,86
9	14	100	12	22	3,1
Напиток с сиропом шелковицы белой
1	4	70	7,0	60	2,14
2	4	100	8,0	48	2,36
3	14	70	10,0	62	2,60
4	14	100	11,0	53	2,69
5	4	85	8,5	52	2,31
6	9	70	1,4	54	2,62

№ опыта	Факторы в натуральном масштабе		Выходные параметры
	х1	х2	у1	у2	у3
7	9	85	14,9	43	2,75
8	14	85	11,0	55	2,64
9	9	100	14,3	40	2,77

Органолептические показатели напитков определяли с использованием разработанной условной балльной шкалы. Влагоудерживающую способность сгустков оценивали методом центрифугирования по объему выделившейся сыворотки в процентах. Эффективную вязкость кислотных сгустков определяли с использованием метода ротационной визкозиметрии на приборе «Реотест 2.1».

С использованием программы Statsoft получены математические модели, отражающие зависимости изменения органолептических показателей, синеретиче-ской способности и эффективной вязкости сгустка от исследуемых факторов:

для напитка с облепихой, протертой с сахаром у1= - 56,6481+1,9213х1-0,0671 х12+1,2926х2-0,0015х22;

у2= 49,50-0,500х1-0,1666х2; у3= 2,3633-0,0236х1+0,0114х2;

для напитка с сиропом шелковицы у1= - 30,5916+3,9913х1-0,2060 х12+0,5922х2–0,0033х22;

у2= 195,0548-6,3867х1+0,3733х12-2,5296х2+0,0126х22;

у3= - 0,173467+1,028733х1–0,047800х12.

Анализ полученных зависимостей показал, что при использовании в качестве наполнителя сиропа шелковицы наибольшее влияние на органолептические и структурно-механические показатели напитка оказывает доза внесенного наполнителя по сравнению с кислотностью сгустка. При использовании облепихи, протертой с сахаром, на органолептические показатели почти в одинаковой степени влияют и доза наполнителя, и кислотность сгустка, а на структурно-механические свойства – в большей степени оказывает влияние кислотность сгустка.

Поверхности отклика и контурные графики выходных параметров в зависимости от дозы наполнителя и кислотности сгустка представлены на рис. 1, 2, 3.

• а)                                          б)

Рис. 1. Поверхности отклика и контурные графики зависимости органолептической оценки (у1) от исследуемых факторов: а – напиток с облепихой, протертой с сахаром; б – напиток с сиропом шелковицы

а)

Рис. 2. Поверхности отклика и контурные графики зависимости влагоудерживающей способности (у2) от исследуемых факторов: а – напиток с облепихой, протертой с сахаром; б – напиток с сиропом шелковицы

б)

а)                                           б)

Рис. 3. Поверхности отклика и контурные графики зависимости эффективной вязкости (у3) от исследуемых факторов: а – напиток с облепихой, протертой с сахаром; б – напиток с сиропом шелковицы

Оптимальные значения исследуемых факторов определены с использованием графиков поверхностей отклика и линий уровня поверхностей: х₁ = 13-14 %, х₂ = 85-90 ^оТ (для напитка с облепихой, протертой с сахаром); х₁ = 8-9 %, х₂ = 85-95 ^о Т (для напитка, с сиропом шелковицы).

Оценка органолептических показателей продуктов с различной дозой наполнителей проведена также с помощью профильного метода и представлена на рис. 4. Результаты этих исследований, подтвердили, что при внесении сиропа шелковицы в дозе 8-9 %, облепихи протертой с сахаром – в дозе 13-14 % напитки характеризуются гармоничным кисломолочным, умеренно сладким вкусом и ароматом шелковицы или облепихи, а также однородной консистенцией и светло-кремовым цветом при использовании в качестве наполнителя шелковицы и светлооранжевым – при использовании облепихи.

а)

Рис. 4. Влияние дозы наполнителя на органолептические свойства молочно-сывороточного напитка: а – напиток с облепихой, протертой с сахаром; б – напиток с сиропом шелковицы

б)

Проведены исследования по влиянию растительных наполнителей на изменение структурно-механических свойств напитков в процессе их хранения (табл. 3).

Таблица 3 – Изменение реологических характеристик напитков при хранении

Продолжительность хранения, сутки	Структурно-механические показатели напитков
	Потеря вязкости, %	Восстановление структуры, %	Коэффициент механической стабильности
Без наполнителя
0	34,62	76,92	1,53
5	30,77	78,56	1,46
7	41,18	70,59	1,70
11	55,88	64,71	1,91
С сиропом шелковицы
0	30,12	90,00	1,43
5	30,77	92,31	1,43
7	33,23	85,71	1,45
11	34,14	76,92	1,48
С облепихой протертой с сахаром
0	33,33	85,52	1,50
5	32,05	87,15	1,45
7	34,12	82,19	1,51
11	42,13	79,25	1,65

В процессе хранения напитков наблюдалось незначительное снижение влагоудерживающих свойств (рис. 5). Следует отметить, что напитки с растительными наполнителями отличаются более высокими тиксотропными свойствами (коэффициент потерь вязкости уменьшается на 14-22 %, относительная степень восстановления структуры увеличивается на 12-14 %) и влагоудерживающей способностью (повышается на 3-5 %), что, по-видимому, объясняется проявлением гелеобразующих свойств наполнителей.

Рис. 5. Синеретические свойства кислотных сгустков молочно-сывороточных напитков

Таким образом, результаты выполненных исследований показали целесообразность использования сиропа плодов шелковицы белой и облепихи, протертой с сахаром, в качестве растительных наполнителей для получения молочно-сывороточных напитков. Установлены рациональные дозы их внесения: 13-14 % -для облепихи, протертой с сахаром; 8-9 % - для сиропа шелковицы, позволяющие получать напитки с хорошими органолептическими и структурно-механическими показателями.