Желированные десертные продукты с использованием фракционных компонентов творожной сыворотки

Одними из ведущих направлений развития молочной промышленности являются максимальное использование вторичных ресурсов и расширение ассортимента продуктов функционального назначения.

Значительные объемы молочной сыворотки (около 3 млн. т в год), образующиеся при производстве творога и сыра, ее высокая биологическая ценность, а также ужесточение природоохранного законодательства РФ определяют необходимость рациональной переработки сыворотки на пищевые цели. В настоящее время в пищевом производстве используется не более четверти объемов получаемой сыворотки. На фоне дефицита молока-сырья технологии продуктов питания с использованием сыворотки и ее компонентов позволяют повысить эффективность производства [1, 2, 3].

Молочная сыворотка обладает ценным составом и содержит макро- и микронутриенты: белки, липиды, лактозу, витамины, микроэлементы и др. минорные компоненты. При этом около 14 % белков молочной сыворотки представлены продуктами гидролиза (аминокислот, ди-, три- и полипептидов), являющихся инициаторами пищеварения и участвующих в синтезе большинства жизненно важных ферментов и гормонов. Сывороточные белки относятся к группе глобулярных белков, отличающихся друг от друга по структуре, свойствам, и физиологическим функциям. Так, активными защитными свойствами обладают иммуноглобулины, играющие роль антител, способных к агглютинации чужеродных клеток. Лактоферрин и β-лактоглобулин выполняют транспортную функцию (перенося железо, медь и витамин А), α-лактальбумин регулирует действия фермента галактозилтрансфера-зы. Белки молочной сыворотки способны снижать уровень холестерина в крови [2, 4]. Известно, что аминокислотный состав сывороточных белков наиболее близок к аминокислотному составу мышечной ткани человека, а по содержанию незаменимых аминокислот и аминокислот с разветвленной цепью (валина, лейцина и изолейцина) они превосходят все остальные белки животного и растительного происхождения. Метионин, относящийся к серосодержащим аминокислотам, служит источником образования холина и фосфатидов, играющих важную роль в обмене веществ [1].

При использовании молочной сыворотки в технологии пищевых продуктов проблемой является ее достаточно высокая кислотность (творожной сыворотки) и зольность при низком содержании сухих веществ, что влияет на органолептические и технологические свойства сыворотки [1]. Одним из путей решения этой проблемы является применение мембранных технологий в переработке сыворотки, в частности, нанофильтрации, позволяющей получать сывороточные белки в нативном состоянии, без воздействия высоких температур с одновременным удалением минеральных компонентов (до 30 %) [1, 5].

В настоящее время большую популярность среди населения стали приобретать молочные десерты, в том числе желированные продукты [6, 7].

Важную роль в формировании структуры и органолептических показателей десертных продуктов играют стабилизационные системы, которые обеспечивают достижение определенных эффектов физического, химического и биологического характера и поддержание их в течение срока годности продукта. Стабилизационные системы выполняют в пищевых продуктах роль загустителей, эмульгаторов, желирующих агентов, а также применяются для связывания воды, предупреждения синерезиса и др. В качестве стабилизирующих добавок широко используются гидроколлоиды растительного и животного происхождения, такие как пектин, крахмал, целлюлоза, ксантан, альгинаты, каррагинаны, молочные белки, желатин, химические модификации природных веществ и др.

Выбор стабилизирующих добавок зависит от многих факторов: конкретной задачи регулирования реологических свойств (повышение вязкости или гелеобразование), желаемой текстуры готового продукта; особенностей конкретной пищевой системы (вида продукта, рН, химического состава продукта); взаимодействия стабилизирующей добавки с ингредиентами пищевого продукта; температурного режима технологического процесса; температуры и условий хранения готового продукта; экономической целесообразности [8].

Перспективным направлением в производстве функциональных продуктов является использование ингредиентов растительного происхождения, для получения которых применяют сырье, являющееся источником естественных нутриентов. Это позволяет дополнительно обогатить продукты питания биологически активными веществами, витаминами, макро- и микроэлементами, пищевыми волокнами, белками, углеводами, а также улучшить вкусовые качества готового продукта.

Таким образом, актуальна разработка молочных десертов, характеризующихся функциональными свойствами, на основе концентратов молочной сыворотки с использованием растительных наполнителей.

Цель и задачи исследований

Цель данных исследований состояла в разработке технологии желированных десертных продуктов на основе нанофильтрационного концентрата творожной сыворотки.

Для этого необходимо было решить следующие задачи: разработать рецептуру желированных десертных продуктов на основе нанофильрационного концентрата (НФ-концентрата) творожной сыворотки; подобрать стабилизирующие и растительные добавки в рецептуры продуктов и определить рациональные доли их внесения; установить основные технологические режимы получения желированных десертных продуктов и провести оценку их биологической ценности.

Объекты и методы исследований

Объектами исследований являлись: НФ-концентрат творожной сыворотки; клюква, брусника и облепиха, протертые с сахаром; готовые продукты.

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

Органолептические показатели продуктов оценивали с помощью разработанной условной балльной шкалы с учетом вкуса, 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 [9].

Для характеристики биологической ценности продукта рассчитывали: аминокислотный скор, коэффициент утилитарности незаменимой аминокислоты, коэффициент сбалансированности аминокислотного состава, коэффициент разбалансированности аминокислотного состава, индекс незаменимых аминокислот [10].

Результаты исследований и их обсуждение

Для получения желированных десертов, обладающих биологической и пище- вой ценностью при сравнительно низкой калорийности, в качестве основного молочного сырья выбран НФ-концентрат творожной сыворотки. Для его получения использовали лабораторную нанофильтрационную установку фирмы TIA. Показатели состава НФ- концентрата приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Показатели состава НФ-концентрата творожной сыворотки

Показатель	Значение
Массовая доля сухих веществ, %	23,0 ±1,0
Массовая доля белка, %	1,9 ±0,5
Массовая доля лактозы, %	13,8 ±0,8

В качестве растительных добавок использовали ягоды (клюкву, бруснику и облепиху), протертые с сахаром. Выбор растительных добавок обусловлен их высокой пищевой ценностью. Они богаты витаминами, минеральными веществами и микроэлементами, другими биологически активными соединениями (органическими кислотами, биофлаваноидами, фитонцидами, эфирными маслами, многоатомными спиртами, пектиновыми веществами, фенолкарбоновыми кислотами) [11, 12, 13].

В качестве стабилизирующей добавки был выбран пищевой желатин, традиционно используемый в составе стабилизационных систем для желированных продуктов.

Выработка желированных десертов осуществлялась по традиционной технологии. Для установления рациональных долей ягодных добавок и желатина в рецептурах были проведены опытные выработки продуктов с различной их концентрацией. Интервал варьирования доли добавок выбран с учетом литературных данных: для желатина ‒ 1-3 %, для ягодных добавок – 5-20 %. В опытных образцах оценивали органолептические показатели (вкус и запах, консистенцию, цвет) с использованием разработанной балльной оценки.

Результаты исследований показали, что опытный вариант продукта с долей желатина в рецептуре 1,5 % характеризовался лучшими органолептическими показателями (рис. 1). Образец с содержанием желатина 1 % имел жидкую консистенцию, не характерную для желированного продукта. С повышением доли желатина более 1,5 % наблюдалось излишнее уплотнение консистенции, которое сопровождалось не достаточно выраженным вкусом продукта. Оценка органолептических показателей продуктов с использованием профильного метода (рис. 2) подтвердила эти результаты.

Рису. 1. Влияние доли желатина в рецептуре десерта на органолептические показатели

Рис. 2. Профилограмма органолептических показателей продуктов с различной долей желатина

Результаты исследования влияния доли ягодных добавок на органолептические показатели желированных десертов свидетельствуют, что лучшие органолептические показатели имели опытные варианты с массовой долей добавок 18‒20 %. На рисунке 3 представлено влияние ягодных добавок на органолептические показатели желированных продуктов. Получены математические модели, отражающие изменение органолептических показателей готового продукта от доли наполнителя в рецептуре продукта.

а)

б)

Доля наполнителя, % брусника облепиха

• клюква        Доля наполнителя, %

• брусника

• облепиха

Рис. 3. Влияние доли наполнителя на органолептические показатели желированного продукта: а ‒ вкус и запах, б ‒ цвет, в – консистенция

Определена биологическая ценность желированных десертов, отражающая качество белкового компонента и сбалансированность их аминокислотного состава. Для характеристики биологической ценности белка продуктов использовали метод аминокислотного скора, представляющий отношение фактического показателя количества незаменимых аминокислот в белке продукта к его содержанию в «идеальном белке».

Исследование аминокислотного состава показало, что белок желированных десертов, содержащий все незаменимые аминокислоты, является биологически полноценным. В качестве примера на рисунке 4 представлена сравнительная оценка белкового состава желе, содержащего клюкву, протертую с сахаром, с «идеальным белком». Рассчитан коэффициент утилитарности аминокислотного состава, показывающий возможность утилизации аминокислот организмом (рис. 5).

Фенилаланин+Тирозин Триптофан Лизин

Треонин

Мети он и н+Ци стеи н Изолейцин Лейцин Валин

О           5          10          15          20         25

Содержание незаменимых аминокислот, г/100 г продукта

• ■    желированный десерт с клюквой, протертой с сахаром ■ "идеальный белок"

а)

Фенилаланин+Тирозин

Триптофан ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^1 Лизин ^^^^^^^■^^^^■^^^^■^^Н

Треонин ■■■■■^^^^^^^^^^^^^В

Метион и н+Ци стеи н ^^^^^^^Н^^^^Н^^^^^^Н

I Область диаграммы I ------—гуицмн ^^^^н Валин ^^^^^^^■^^^^■^^Н

0       100     200     300      400     500     600

Аминокислотный скор, %

• ■    "идеальный белок" ■ желированный десерт с клюквой, протертой с сахаром

б)

Рис. 4. Биологическая ценность желированного десерта с клюквой, протертой с сахаром: а ‒ аминокислотный состав, б – аминокислотный скор.

Рис. 5. Коэффициент утилитарности незаменимых аминокислот желированного десерта

Проведена качественная оценка белкового состава продуктов. Результаты расчета основных показателей, представленные в таблице 2 , свидетельствуют о достаточной сбалансированности аминокислотного состава разрабатываемых продуктов.

Таблица 2 – Показатели биологической ценности желированных десертов

Показатель	Значение
Коэффициент сбалансированности аминокислотного состава	0,76-0,78
Коэффициент разбалансированности аминокислотного состава	0,22-0,24
Индекс незаменимых аминокислот	7,21-7,27

Разработана технологическая схема производства желированных десертов на основе НФ-концентрата творожной сыворотки с ягодными наполнителями и установлены основные технологические режимы их получения (рис. 7).

Рис. 7. Технологическая схема производства желированных десертных продуктов

Заключение

В результате выполненных исследований показана целесообразность использования НФ-концентрата творожной сыворотки и растительных добавок (клюквы, брусники и облепихи, протертых с сахаром) для получения желированных десертных продуктов. Выбор НФ-концентрата товорожной сыворотки в качестве основы для молочных десертов с разнообразными растительными наполнителями позволит решить проблему рационального использования сырья, расширить ассортимент молочных продуктов с функциональными свойствами и удовлетворить растущие потребности населения в низкокалорийных молочных продуктах.