Publication text
(PDF):
Read
Download
Введение Основная доля рынка функциональных продуктов питания принадлежит кисломолочным напиткам, в том числе с про-и/или пребиотиками. Однако у таких продуктов есть свои недостатки, к которым относятся непродолжительные сроки хранения, нестабильность консистенции, постокисление. Перспективное направление решения этой проблемы - получение кисломолочного мороженого, подтверждением растущего интереса к которому стал недавно принятый ГОСТ 32929-2014 «Мороженое кисломолочное. Технические условия» [1]. Большинство видов мороженого, представленных на современном отечественном рынке, трудно отнести к полезным продуктам из-за высокой калорийности, содержания синтетических подсластителей, красителей, ароматизаторов и стабилизаторов. Применение натурального молочного, фруктового и овощного сырья, замена сахара и жира на функциональные компоненты относятся к ведущим тенденциям расширения ассортимента мороженого [2]. Разработка технологии и рецептур, позволяющих сочетать преимущества кисломолочных продуктов и пребиотиков в таком популярном продукте, как мороженое, является актуальной задачей. Целью данного исследования является разработка научно обоснованной технологии кисломолочного мороженого с пребиотическими компонентами, оказывающими положительное влияние на процессы производства и показатели качества готового продукта. Материалыиметодика исследований Для проведения исследований использовали промышленно выпускаемые концентраты лактулозы «Лактусан» (производства «Фелицита Холдинг», Россия) и «Дюфалак» (производства SOLVAY PHARMA, Веесп, Нидерланды), препарат инулина (порошок цикория), торговая марка Frutafit IQ (производство Sensus, Roosendal, Нидерланды). В качестве объектов исследований были использованы смеси для мороженого разного состава, в том числе с пребиотиками, полученные с использованием заквасок: БК-Углич-АВ (Lb. acidophilus), БК-Углич-СМТ (Lac. lactis subsp. lactis, Lac. lactis subsp. cremoris, Lac. lactis subsp. lactis biovar diacetilactis, Str. salivarius subsp. thermophilus), БКУглич-№7К (Lac. lactis subsp. lactis, Lac. lactis subsp. cremoris, Lac. lactis subsp. lactis biovar diacetilactis, Lb. casei), БК-Углич-ТВ (Str. salivarius subsp. thermophilus), БК-Углич-СТБ (Lb. bulgaricus, Str. salivarius subsp. thermophilus) производства ФГУП «Экспериментальная биофабрика» Россельхозакадемии, г. Углич; кефирной закваски, ООО «Молочный комбинат «Ставропольский», г. Ставрополь; LAT CW L (Lac. lactis subsp. lactis, Lac. lactis subsp. cremoris, Lac. lactis subsp. lactis biovar diacetilactis) производства ООО «Лактина», ЭКОКОМ Болгария, а также образцы кисломолочного мороженого. Для определения характеристик объектов исследований и технологических процессов использовались общепринятые и стандартные методы: титруемую кислотность титриметрически по ГОСТ 362492; активную кислотность потенциометрически по ГОСТ Р 51455-99; антиоксидантную активность по ГОСТ Р 54037-2010 с использованием прибора «ЦветЯуза-01-АА», данное исследование проводилось вНИЛнанобиотехнологии ибиофизикиЦентра коллективного пользования СКФУ; количество молочнокислых микроорганизмов по ГОСТ 10444.1189; оценку органолептических показателей кисломолочного мороженого проводили по ГОСТ Р ИСО 22935-2-2011; определение взбитости и устойчивости мороженого к таянию проводили по ГОСТ Р 31457-2012; определение массовой доли лактулозы и углеводного состава образцов смеси для мороженого методом высокоэффективной жидкостной хроматографии проводилипо ГОСТ Р 54760-2011. Результаты и их обсуждение Одним из способов получения мороженого функционального назначения является частичная замена основных ингредиентов, входящих в его состав (сахар, жир, сухие вещества, стабилизаторы), на такие добавки, как пребиотики, которые обладают определеннымнаборомполезныхсвойств. В настоящее время к пребиотикам относят большое число разнообразных веществ, однако наиболее изученными и перспективными для применения в мороженом пребиотиками являются лактулоза иинулин. Лактулозу и инулин широко используют в разработке различных кисломолочных продуктов с целью придания им функциональных свойств, однако при этом можно получить дополнительно целый ряд положительных эффектов: повышение вы- LgN 9,77 9,84 10,5 9,5 8,5 7,5 6,5 5,5 4,5 живаемости заквасочной микрофлоры при длительном хранении и замораживании; увеличение сроков хранения продукции; улучшение консистенциипродуктов. В ранее проведенном исследовании [7] было показано, что добавление лактулозы в количестве 3 % приводит к увеличению значений напряжения сдвига, эффективной вязкости и получению более однородной плотной консистенции кисломолочных продуктов, приготовленных с использованием заквасок для сметаны LAT CW L. Однако самым важным для разработки технологии кисломолочного мороженого выводом было то, что добавление лактулозы в концентрации 3 % приводило к существенному (на 1-3 порядка) увеличению выживаемости микрофлоры заквасок для сметаны LAT CW L в условиях холодильногохраненияизамораживания. Анализ литературных данных показал, что инулин также может стать технологичным ингредиентом для кисломолочного мороженого, так как этот полисахарид может образовывать с водой кремообразный гель с жироподобной текстурой и таким образом имитировать присутствие жира в обезжиренных или низкожирных продуктах, обеспечивая им полноту текстуры и вкуса, улучшать стабильность аэрированных продуктов (мороженого, муссов) и эмульсий (спредов, соусов), может частично или полностью заменятьв них жир [5]. Исходя из вышеизложенного, первый этап работы был посвящен исследованию влияния лактулозы и инулина на свойства смесей для мороженого, полученных с использованием закваски мезофильных лактококков LAT CW L. В процессе сквашивания смесей для мороженого разного состава (в том числе с заменой 3 % сахарозы на сироп лактулозы) закваской LAT CW L измеряли рН и титруемую кислотность, после процесса сквашивания проводили органолептическую оценку, определяли количество молочнокислых микроорганизмов (рис. 1) ивязкость. Установлено, что добавление 3 % сиропа лактулозы позволяет увеличить вязкость смесей для мороженого на 60 %, повысить выживаемость микрофлоры бактериальной закваски LAT CW L после фризерования на 11,8 %, а через 5 месяцев хранения готового кисломолочного мороженого на 25 % по сравнению с контрольным образцом. 7,84 8,77 6,64 7,84 5,64 6,84 5 6,64 4,84 5,84 После После Через 20 суток Через 60 суток Через 90 суток Через 150 суток сквашивания фризерования Контроль Опыт Рис. 1. Влияние лактулозы намикрофлору закваски LAT CW L в смесяхдлякисломолочного мороженого иготовом продуктевпроцессехранения (контроль - безлактулозы, опыт - 3 % лактулозы) Результаты экспериментов показали, что добавление в смесь для мороженого инулина также способствует увеличению вязкости смеси (на 13,4 % в образце с 1 % инулина и на 39,7 % в образце с 3 % инулина) и сохранению жизнеспособности заквасочной микрофлоры. Отмечено положительное влияние инулинанавкусиконсистенциюсквашенныхсмесей. Полученные результаты исследований показали возможность использования лактулозы и инулина в технологии кисломолочного мороженого для улучшения его органолептических и микробиологических характеристик. Анализ результатов исследования влияния закваски LAT CW L на свойства смеси для кисломолочного мороженого показал, что ее использование приводит к быстрому сквашиванию смеси, а комбинация с пребиотиками приводит к улучшению вязкости и органолептических свойств смеси. Однако данный вид закваски производится зарубежной фирмой. Учитывая необходимость обеспечения продовольственной безопасности нашей страны и импортозамещения, было принято решение провести подбор заквасочной микрофлоры отечественного производства для кисломолочного мороженого. Для осуществления поставленной задачи были использованы серийновыпускаемые, хорошо зарекомендовавшие себя на производстве заквасочные культуры: БК-Углич-АВ (L. acidophilus), БК-Углич-СМТ (Lac. lactis spp. Str. salivarius subsp. thermophilus), БК-Углич-№7К (Lactococcus lactis spp., L. casei), БК-Углич-ТВ (Str. salivarius subsp. thermophilus), БК-Углич-СТБ (L. bulgaricus, Str. salivarius subsp. thermophilus) производства ФГУП «Экспериментальная биофабрика» Россельхозакадемии, г. Углич; кефирная закваска, ООО «Молочный комбинат «Ставропольский», г. Ставрополь. На данном этапе работы были проведены исследования влияния различных видов заквасочной микрофлоры на процесс ферментации, антиоксидантную активность и органолептические характеристикисмесейдля мороженого. В процессе сквашивания смесей для мороженого измеряли показатели кислотности (результаты показаны на рис. 2), после ферментации проводили органолептическую оценку и определяли количествомолочнокислых микроорганизмов. Титруемая кислотность, Т° 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 1 2 3 5 4 6 2 4 6 81012 Время, ч Рис. 2. Изменение титруемойкислотностив процессесквашивания смесейдля мороженого с использованием заквасок: 1 - БК-Углич-АВ (Lb. acidophilus); 2 - БК-Углич-СТБ (Lb. bulgaricus, Str. salivarius subsp. thermophilus); 3 - БК-Углич-ТВ (Str. salivarius subsp. thermophilus); 4 - БК-Углич-№7К (Lac. spp., Lb.casei); 5 - БК-Углич-СМТ (Lac. spp., Str. salivarius subsp. thermophilus); 6 - кефирнаязакваска По результатам исследований было установле-отсутствие функционально-диетических свойств не но, что закваска БК-Углич-АВ (L. acidophilus) поз-может в полной мере удовлетворить потребности воляет быстро, в течение 4-6 часов провести про-населения, ведущего здоровый образ жизни, поэто цесс ферментации смеси до титруемой кислотности му в экспериментах были использованы смеси для 70-90 °Т и накопить за это время достаточно высо-мороженого с пониженным по сравнению со стан кое (108 КОЕ/г) количество живых клеток заква-дартным значением (17 %) содержанием сахарозы. сочной микрофлоры - ацидофильной палочки, ко-В процессе проведения исследования контролиро торая относится к пробиотическим культурам. вали титруемую и активную кислотность, проводи Исследовано влияние концентрации сахарозы в ли органолептическую оценку, измеряли количество смесях для мороженого на развитие заквасочной молочнокислых микроорганизмов в сквашенных микрофлоры. Излишне сладкий вкус мороженого и смесях (рис. 3). lgN, КОЕв 1 см 3 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 8,8 7,8 7,6 8,3 7,8 7,0 8,0 7,8 7,7 9,0 7,8 8,3 9,0 7,8 8,8 17 16 14 12 10 Массовая доля сахарозы, % L. acidophilus L. casei+Lac. lactis spp L. bulgaricus+Str. salivarius subsp. thermophilus Рис. 3. Влияние массовойдолисахарозывсмеси для мороженогонаразвитиезаквасочных культур L. acidophilus; L. casei+Lac. lactis spp.; L. bulgaricus+Str. salivarius subsp. thermophilus Установлено, что культуры L. acidophilus и Lb. bulgaricus+Str. salivarius subsp. thermophilus развиваются интенсивнее при пониженных (10 и 12 %) концентрациях сахарозы в смесях для мороженого. Однако снижение содержания сахарозы до этого уровня приводит к ухудшению органолептических показателей готового продукта. Так, в смесях с массовой долей сахарозы 10 и 12 % наблюдался резкий кисломолочный запах и излишне кислый вкус, повышенная кислотность привела к изменению состояния белка в системе и возникновению пороков консистенции и структуры. В образцах с содержанием сахарозы 14 и 16 % изменения в органолептических свойствах не наблюдалось, данные образцы характеризовались однородной консистенцией и приятным кисломолочным вкусом и запахом. Исследовано влияние вида заквасочной микрофлоры на антиоксидантную активность смесей для кисломолочного мороженого. Для проведения исследований ферментацию смесей для мороженого проводили до титруемой кислотности (75±5) ºТв течение 6÷10 часов при оптимальных для развития заквасочной микрофлоры температурах, контроль не сквашивали. Суммарную концентрацию антиоксидантов в смесях определяли на жидкостном хроматографе «Цвет Яуза-01-АА» с амперометрическим детектором в пересчете на галловую кислоту, результаты показаны на рис. 4. Антиоксидантная активность, мг/л 40 30 20 10 0 14 12 29 20 контроль БК-Углич-№7К БК-Углич-АВ БК-Углич-СТВ Рис. 4. Антиоксидантнаяактивностьсмесейдля кисломолочногомороженого, сквашенных различнымибактериальнымикультурами Установлено, что самую высокую антиоксидантную активность проявила смесь, сквашенная бактериальным концентратом БК-Углич-АВ, причем значение этого показателя было в 2,1 раза выше, чем в контрольном образце, в 2,4 раза выше, чем в смеси, сквашенной БК-Углич-№7К, ив 1,5 раза выше, чем в образце, полученном с использованием БК-Углич-СТБ. Комплекс проведенных исследований позволил обосновать выбор закваски БК-Углич-АВ, содержащей пробиотическую культуру L. acidophilus, для производства кисломолочного мороженого. В ранее проведенных исследованиях установлено [8], что внесение лактулозы в смесь для мороженого позволяет снизить содержание сахара и улучшить его органолептическую оценку по показателям вкуса и консистенции, а также способствует повышению выживаемости микрофлоры закваски LAT CW L (мезофильных лактококков). Однако данные о влиянии лактулозы на развитие и выживаемость ацидофильной палочки в процессе производства и хранения мороженого в литературе отсутствуют. На основании вышеизложенного было принято решение произвести частичную замену сахарозы в смеси для кисломолочного мороженого на лактулозу и исследовать ее влияние на свойства смеси и готового мороженого, полученного с использованиемзакваскиБК-Углич-АВ. Было проведено исследование влияния лактулозы на показатели кислотности в процессе сквашивания смеси для кисломолочного мороженого. Полученные результаты исследования позволили установить, что внесение лактулозы ускоряет процесс ферментации смеси для мороженого при использовании в качестве заквасочной культуры ацидофильной палочки. Так, через 6 часов сквашивания смеси в образце с 1 % лактулозы титруемая кислотность была на 11,9 %, с 2 % - на 16,4 %, с 3 % - на 20,9 % выше, чем в контрольном образце. Разница в показателях рН менее заметна, однако является также статистически значимой: через 6 часов ферментации рН образца с 2 % лактулозы была на 10,1 %, с 3 % - на 6,3 % ниже, чем в контроле. После процесса сквашивания определяли количество молочнокислых микроорганизмов в смеси для кисломолочного мороженого, результаты исследований представленывтабл. 1. Таблица 1 Количествомолочнокислыхмикроорганизмов в смесяхдля кисломолочногомороженого после процессасквашивания Образец Количество молочнокислых lg N, микроорганизмов, КОЕ/см3 Контроль 7,84±0,11 Образец № 1 (1 % лактулозы) 8,04±0,23 Образец № 2 (2 % лактулозы) 8,84±0,28 Образец № 3 (3 % лактулозы) 8,84±0,25 Результаты проведенных исследований позволяют сделать вывод о том, что внесение 1 % лактулозы существенно не повлияло на количество микроорганизмов закваски, его увеличение составило только 2,6 %. Повышение концентрации пребиотика до 2 % привело к статистически значимому (на 12,8 %) повышению количества клеток L. acidophilus в процессе сквашивания смесей для кисломолочного мороженого. Такой же результат был получен при использовании 3 % лактулозы. На следующем этапе работы представляло интерес исследование изменения углеводного состава смесей в процессе их сквашивания ацидофильной палочкой. В ряде исследований [4, 6] установлено, что лактулоза в процессе сквашивания и хранения кисломолочных продуктов снижается, однако сведения об использовании пребиотика, пробиотическими микроорганизмами в многокомпонентных смесях для мороженого в процессе их сквашивания отсутствуют. В связи с этим на данном этапе исследования был проведен анализ углеводного состава смесей для кисломолочного мороженого до и после сквашивания с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Результаты исследования позволили установить, что ацидофильная палочка способна использовать в своем метаболизме все три углевода, прежде всего лактозу (наблюдалось снижение ее содержания после сквашивания на 16,9 %), затем лактулозу (на 11,3 %) и сахарозу (на 9,2 %). Таким образом, подтверждается предположение о снижении концентрации лактулозы в результате ее сквашивания микрофлорой закваски БК-УгличАВ (L. acidophilus) в смесях для мороженого. Это нежелательное явление, так как лактулоза стоит дорого, а добавляется она в мороженое как пребиотик. В связи с этим было принято решение вносить сироп лактулозы после окончания процесса сквашивания смеси для мороженого и исследовать полученные образцы кисломолочного мороженого на выживаемость молочнокислых микроорганизмов в процессехранения. С этой целью был проведен двухфакторный эксперимент, в котором изучалось влияние концентрации лактулозы и времени хранения полученных образцов мороженого при температуре -18 ºС в течение 12 месяцев; контролируемый параметр - количество живых клеток молочнокислых микроорганизмов. Математическая обработка результатов эксперимента с использованием программы Statistica 6.0 позволила получить уравнение регрессии (1), адекватно описывающее зависимость количества клеток (N) от концентрации лактулозы (С) и времени хранения мороженого (t): lg N = 6,9838 + 0,2786 C -0,0366 t + 0,0007 C2 + + 0,001 C t - 0,0136 t2 . (1) Анализ уравнения (1) показывает, что существует прямая зависимость между увеличением концентрации лактулозы в смеси и повышением выживаемости микроорганизмов закваски в мороженом при низкотемпературном хранении. В целом результаты эксперимента дают возможность сделать вывод о том, что внесение лактулозы после процесса сквашивания смесей для кисломолочного мороженого позволяет поддерживать жизнеспособность молочнокислых микроорганизмов на регламентируемом уровне в течение восьми месяцев хранения. Так, количество молочнокислых микроорганизмов в образцах мороженого с добавлением 1, 2, 3 % лактулозы через 8 месяцев хранения составило Δlg N = 6,11; 6,38; 6,77 КОЕ/см3 соответственно. В ходе дальнейшего хранения количество микроорганизмов во всех образцах было ниже нормируемого показателя. Исследовано влияние инулина на вязкость, взбитость смесей и устойчивость образцов кисломолочного мороженого к таянию. Результаты экспериментов показали, что внесение инулина в количестве 1 % повышает вязкость смеси для мороженого на 20,9 %, в количестве 2 % - на 43,3 % ив количестве 3 % - на 70,9 % по сравнению с контрольным образцом. Выявленный эффект играет немаловажную роль при производстве продуктов с пониженным содержанием жира и позволяет снизить количество вносимого в смесь стабилизатора. Результаты исследования влияния инулина на взбитость смеси для мороженого представлены на рис. 5. Взбитотьсмеси, % 120 100 80 60 40 20 0 63 y = 11,7x + 49,5 R² = 0,9823 71 83 98 0123 Концентрация инулина, % Рис. 5. Влияние инулина на взбитостьсмесидля мороженого Установлено, что внесение инулина привело к может провоцировать образование порока структуувеличению способности смеси к насыщению воз-рымороженого. духом. Однако в образце с 3 % инулина было отме-Результаты исследования влияния инулина на чено увеличение взбитости выше стандартного по-устойчивость образцов мороженого к таянию предказателя (90 %), что в дальнейшем при хранении ставлены на рис. 6. 20 40 60 80 100 120 Время, мин Рис. 6. Влияние инулина на устойчивость образцов мороженого к таянию Выявлено, что образцы с инулином проявляют более высокую устойчивость к таянию: при внесении 1 % инулина массовая доля плава через 2 часа была на 10,9 % ниже, 2 % - на 14 % ниже, 3 % - на 19,3 % ниже, чем в контрольномобразце. Полученные результаты исследований позволили сделать вывод, что для производства кисломолочного мороженого оптимальным является использование 2 % инулина, поскольку применение более высоких концентраций не приведет к существенному улучшению структурно-механических и органолептических свойств, но повысит стоимость продукта. Установлено, что комбинированное применение инулина и лактулозы в технологии кисломолочного мороженого позволяет улучшить консистенцию и вкус, а также повысить выживаемость микрофлоры закваски в процессе хранения мороженого при температуре (-18±1) °С в течение 6 месяцев. Полученные результаты исследований использовались для разработки рецептуры (табл. 2) и технологии (рис. 7) кисломолочного мороженого спребиотическимикомпонентами. Особенность технологии кисломолочного мороженого с пребиотическими компонентами заключается во внесении 2 % инулина перед процессом пастеризации и сиропа лактулозы (1 %) - после сквашивания смеси для кисломолочного мороженого ацидофильной палочкой. Таблица 2 женого при использовании в качестве заквасочной культурыацидофильнойпалочки. Так, через 6 часов Рецептура кисломолочного мороженого сквашивания смеси в образце с с пребиотиками 1 % лактулозы титруемая кислотность была на Компонент смеси мороженого Содержание, % Основа для мороженого (СОМО 12,5 %; сахара 18,5 %) 56,3 Масло сливочное крестьянское (жира 72,5 %) 6,0 Мука - высший сорт 0,5 Сахар-песок 5,0 Стабилизатор (кремодан SE) 0,2 Закваска 5,0 Инулин 2,0 Сироп лактулозы 1,0 Вода 16,0 Вафельный стакан 8 11,9 %, с 2 % - на 16,4 %, с 3 % - на 20,9 % выше, чем в контрольном образце. Выявлено, что при производстве мороженого внесение лактулозы в концентрации 1 % позволяет повысить выживаемость микроорганизмов закваски L. acidophilus через 8 месяцев хранения при температуре -18 °С на уровне 6,11 КОЕ/см3. Более высокие концентрации лактулозы использовать нецелесообразно, так как это не приводит к существенному повышению выживаемости. Использование инулина в количестве 1 % повышает вязкость смеси для мороженого на 20,9 %, в количестве 2 % - на 43,3 % и в количестве 3 % - на 70,9 % по сравнению с контрольным об разцом. Выявлено, что образцы с инулином прояв Выводы ляют более высокую устойчивость к таянию: при Экспериментально обоснован выбор закваски и внесении 1 % инулина массовая доля плава через пребиотических компонентов для кисломолочного 2 часа была на 10,9 % ниже, 2 % - на 14 %, 3 % - на мороженого. Установлено, что для производства 19,3 % ниже, чем в контрольном образце. Для прокисломолочного мороженого целесообразно ис-изводства кисломолочного мороженого оптимальпользовать закваску БК-Углич-АВ (L. acidophilus), ным является использование 2 % инулина, посколькоторая позволяет быстро, в течение 4-6 часов про-ку применение более высоких концентраций не вести процесс ферментации смеси до титруемой приведет к существенному улучшению структурнокислотности 70-90 °Т и накопить за это время до-механических и органолептических свойств, но постаточно высокое (108 КОЕ/г) количество живых высит стоимость продукта. Установлено, что комклеток заквасочной микрофлоры, необходимого для бинированное применение инулина и лактулозы в обеспечения нормируемых микробиологических технологии кисломолочного мороженого позволяет показателей кисломолочного мороженого после улучшить консистенцию и вкус, а также повысить фризерования смеси и в процессе длительного хра-выживаемость микрофлоры закваски в процессе нения при низких температурах. Внесение лактуло-хранения мороженого при температуре (-18±1) °Св зы ускоряет процесс ферментации смеси для моро-течение 6 месяцев.