Влияние углеводных компонентов на органолептические и структурные характеристики спортивного геля на основе концентрата творожной сыворотки

Производство и вывод на рынок высококачественных продуктов различной функциональной направленности является одним из путей улучшения структуры питания населения [1].

Активизация рынка функциональных продуктов питания и напитков обусловлена прежде всего повышенным спросом потребителей к пищевым продуктам, способствующим профилактике заболеваний, улучшению здоровья, увеличению продолжительности и качества жизни [2‒5]. В свете популяризации здорового образа жизни и повышения физической активности населения не только в РФ, но и в зарубежных странах возрастает актуальность создания функциональных и специализированных продуктов, ориентированных на спортсменов [6]. Ценным, а иногда и незаменимым, источником ингредиентов для таких продуктов служит молочное сырье [6].

Проведенные ранее исследования физико-химических свойств концентрата творожной сыворотки, полученного нанофильтрацией (НФ-концентрат), показали целесообразность его использования в качестве основы новых специализированных продуктов, в частности для спортивного питания [7, 8].

В то же время придание продукту консистенции геля, который будет сохранять структуру в продолжение всего периода хранения, требует тщательного подбора ингредиентов. Структурообразование различных гидроколлоидов и камедей – обширная область исследований, в которой технологические решения принимаются, как правило, опытным путем.

Учитывая актуальность темы, в данной работе исследовано влияние углеводной составляющей на свойства углеводно-белкового продукта гелевой консистенции.

Выбор необходимых рецептурных ингредиентов осуществляли с учетом их технологических свойств, пищевой ценности, наличия на российском рынке и влияния на качество продукта.

Объектами исследования служили опытные образцы, отличающиеся углеводным составом.

Основное сырье – НФ-концентрат. Повышение содержания молочных белков в разрабатываемом продукте достигается внесением концентрата сывороточных белков молока (КСБУФ-30). Улучшение вкуса продукта достигается использованием фруктово-ягодного сиропа «Шиповник».

Вкачествестабилизирующей добавки, дляулучшенияконсистенции и повышения стойкости разрабатываемого продукта был использован гидроколлоид растительного происхождения – κ-каррагинан. Проведенная ранее серия опытов показала: для обеспечения гелевой структуры продукта достаточно 0,5 % κ-каррагинана [9].

Как источник высокомолекулярных углеводов и ингредиент, способствующий стабилизации и структурообразованию пищевых систем, использован высокоочищенный мальтодекстрин Multydex® отечественного производства1, полученный путем управляемого ферментативного гидролиза специально подготовленного крахмала [11]. Мальтодекстрины являются наиболее эффективным функциональным углеводным компонентом для спортивного питания в мировой практике [12], растворимы в воде, обладают свойствами гелеобразователей. В исследовании использовали мальтодекстрин, содержащий не менее 70,0 % высших углеводов и от 18,0 до 20,0 % редуцирующих веществ в пересчете на сухое вещество. По своим техническим параметрам мальтодекстрин соответствовал требованиям, предъявляемым нормативной документацией [13]. Данный выбор для задачи исследования обусловлен способностью мальтодекстринов с низким декстрозным эквивалентом к образованию гелей [14].

В таблице 1 представлены основные характеристики сырья используемого в рецептуре опытных образцов. Массовые доли белка, жира, лактозы, сухих веществ определяли инструментальным экспресс-методом с применением инфракрасного анализатора MilkoScan FT 120.

Таблица 1 — Макронутриентный состав и физико-химические показатели ингредиентов

Показатели	Молочные компоненты НФ-           _ НФ      КСБ-УФ концентрат		Немолочные компоненты мальто сироп декстрин
Массовая доля жира, %	0,17±0,02	3,00±0,02	-	-
Массовая доля белка, %	1,90±1,00	30,00±0,04	-	-
Массовая доля углеводов, %	13,00±0,80	4,10±0,02	95,90±0,10	65,00±0,10
Массовая доля СВ, %	18,00±1,00	94,10±0,10	96,00±0,50	74,5±0,50
Калорийность/ Энергетическая ценность, ккал/ кДж	60/253	160/690	380/1620	256/1105

Активная кислотность НФ-концентрата, определяемая потенциометрическим методом (ГОСТ 32892-2014) была равна 4,3±0,3 единиц рН.

Из выбранногосырья подобраны дваварианта рецептур, углеводная составляющая которых сформирована лактозой НФ-концентрата и КСБУФ-30, а также немолочными сахарами:

Опыт 1 – фруктово-ягодный сироп «Шиповник»

Опыт 2 – фруктово-ягодный сироп «Шиповник» и мальтодекстрин.

Рецептурный состав смесей представлен в технологической карте (табл. 2) .

Таблица 2 — Рецептурный состав смесей для геля на основе НФ-концентрата

Количество сырья, %	Варианты Опыт 1         Опыт 2
НФ-концентрат	84,5	79,5
КСБУФ-30	5,0	5,0
Мальтодекстрин ДЭ 20	0	5,0
Сироп «Шиповник»	10,0	10,0
κ-каррагинан	0,5	0,5

Пищевая и энергетическая ценность исследуемых вариантов представлены в таблице 3.

Таблица 3 — Пищевая и энергетическая ценность исследуемых образцов

Образец	белка	Содержание в 100 жира углеводов		г сухих веществ	Энергетическая ценность (калорийность) кДж/ккал
Опыт 1	3,11	0,29	17,69	27,37	364/86
Опыт 2	3,01	0,28	21,79	31,27	432/102

Как видно из таблицы 3, за счет добавленного мальтодекстрина, в образцах опыта 2 больше массовая доля углеводов и сухих веществ примерно на 4 %.

Свежевыработанные образцы и образцы после семи дней холодильного хранения при температуре (4±2) °С оценивались группой квалифицированных экспертов по органолептическим показателям. Для этого была разработана пятибалльная шкала основных потребительских характеристик – внешний вид и консистенция, запах и вкус, цвет.

По показателю «цвет» органолептический метод не выявил отличий образцов. Обе модели обладали равномерным цветом со светло-коричневым оттенком, присущим сиропу шиповника.

Установлена разница между вкусом и запахом образцов опытных вариантов 1 и 2. В обоих случаях вкус и аромат вносимой фруктовоягодной добавки был узнаваемым. При этом вкус и аромат образцов опыта 1 характеризовался как выраженный сывороточный. В то время, как в образцах опытного варианта 2 наблюдали уменьшение выраженности сывороточного вкуса и одновременное усиление сладости продукта, в некоторых образцах вплоть до излишне сладкого. Следовательно, в образцах опыта 1 оценка за вкус и запах снижена из-за интенсивно сывороточного оттенка, а в образцах опыта 2 – из-за чрезмерно сладкого. В результате, суммарные оценки обоих образцов по вкусу и запаху практически одинаковы, как видно на профилограмме (рис. 1).

Консистенция свежевыработанных опытных моделей была однородной, плотной, гелеобразной. При этом во всех образцах отмечалась незначительная песчанистость, не ухудшавшая общего впечатления от продукта.

Через 7 дней холодильного хранения при (4±2) °С наблюдали изменения и отличия консистенции образцов. Изменение природы углеводов привело к дестабилизации структуры образцов обоих вариантов.

Образцы опыта 1 стали недостаточно вязкими и практически приобрели текучесть.

Консистенция образцов с мальтодекстрином была плотной. Однако в сгустках данных опытных образцов образовались немногочисленные расколы. Возможно, после полного набухания гидроколлоидов в данной системе было недостаточно свободной влаги, что привело к нарушению целостности сгустка. Данныйэффектможно объяснить большей массовой долей сухих веществ в опыте 2, по сравнению с опытом 1, а также большей долей углеводов, в том числе высокомолекулярных. Вероятно, необходима корректировка вносимого гелеобразователя κ-каррагинана в сторону уменьшения в связи с конкурентным воздействием за свободную влагу. Хотя во всех вариантах присутствовали недостатки консистенции, образцы с мальтодекстрином были гелеподобными, несмотря на трещины. Поэтому средняя оценка консистенции этих образцов выше, чем в образцах без мальтодекстрина, как видно на рисунке 1.

Описание визуальной оценки свежевыработанных образцов и после 7-дневного хранения представлены в таблице 4 .

Таблица 4 — Органолептическая оценка консистенции образцов углеводно-белкового геля

Образец	Консистенция образцов геля на основе НФ-концентрата Свежевыработанные      Образцы через 7 суток образцы                 хранения
Опыт 1	Однородная, вязкая, гелеобразная, без отделения дисперсионной среды	Текучая, жидковатая, не интенсивно связная
Опыт 2	Однородная, вязкая, гелеобразная, без отделения дисперсионной среды	Плотная, без отделения дисперсионной среды. В сгустках образовались немногочисленные трещины

Вкус образцов обоих вариантов был приятным, кисловатым, с такой же разницей в сладости, как и у свежевыработанных образцов.

а                        б

Рисунок 1 — Органолептическая оценка опытных образцов

(а – свежевыработанные образцы, б – образцы через 7 суток хранения)

Консистенцию образцов после семидневного холодильного хранения исследовали на ротационном визкозиметре Fungilab SMART серии R. Для определения показателей, характеризующих устойчивость структурыкразрушению примеханическомвоздействиииееспособность к тиксотропному восстановлению, образцы подвергали воздействию однородного поля сдвига при постоянной скорости сдвига в течение 2 мин. Сгусток оставляли в покое на 15 мин для восстановления структуры и снова производили измерения. Потеря вязкости (Пŋ, %) представляет собой величину, равную отношению разности между начальной вязкостью продукта и вязкостью максимально разрушенной за 120 с структуры к начальной вязкости. Восстановление структуры (Вη, %), вычисляемое в процентах, определяется как отношение вязкости восстановленной структуры к начальной вязкости, и характеризует способность структуры возвращать начальную вязкость [6].

Исследования физико-механических показателей образцов представлены на рисунке 2 .

Рисунок 2 — Показатели устойчивости образцов к механическому воздействию

По представленным на рисунке 2 данным видно, что в условиях эксперимента физико-механические характеристики исследуемых систем отличаются незначительно: образцы опыта 2 обладают меньшей потерей вязкости и более интенсивно восстанавливают структуру после нагрузки, по сравнению с образцами опыта 1. Образцы обоих вариантов утрачивают вязкость, но могут частично восстанавливать структуру после механического воздействия.

Исследования, выполненные на данном этапе разработки рецептуры геля для спортивного питания, показали, что обе выбранные модели имеют недостатки.

Положительным моментом исследования можно считать, во-первых, выявленную особенность уменьшения сывороточного вкуса и запаха в образцах с мальтодекстрином. Это объяснимо способностью биополимеров связывать вкусовые молекулы и делать их менее доступными для рецепторов в ротовой полости [10]. Во-вторых, можно предположить, что обнаруженное снижение гелеобразования в образцах опыта 1, вызвано автогидролизом каррагинана при значениях рН 4,3, что согласуется с описанным в исследовании Hoffmann R.A. и др. [15]. Наконец, третий положительный момент заключается в выявленной высокой гидрофильной способности мальтодекстрина с декстрозным эквивалентом 20 даже при значении рН 4,3-4,4.

Механизм наблюдаемых изменений предстоит выяснить в дальнейших исследованиях.

Наблюдаемую при хранении дестабилизацию систем, возможно откорректировать соотношением стабилизирующих пищевых добавок, либо изменить соотношение высокомолекулярных и низкомолеклярных ингредиентов. В дальнейшем планируется оптимизировать сочетание ингредиентов для получения продукта с лучшими органолептическими показателями, а также с устойчивой гелевой структурой и стабильными реологическими показателями с применением мальтодекстринов с другими декстрозными эквивалентами.