Использование сухой молочной сыворотки в функциональных молочных продуктах

15-05-2014, 11:48

Сохранение здоровья населения, в том числе опосредованно через лечебно-профилактическое питание,— приоритетное направление государственной политики РФ. Реализация национального проекта «Здоровье» связана с пропагандой здорового образа жизни и культуры потребления продуктов питания. Важнейшим условием решения этой проблемы является создание технологической основы для производства продуктов специализированного назначения, не только удовлетворяющих физиологические потребности организма человека в пищевых веществах и энергии, но и выполняющих профилактические и лечебные функции.
Современные подходы к технологии кисломолочных напитков функционального питания связаны с использованием сухих молочных продуктов в ферментированном виде. Ряд отечественных ученых рекомендует применять в технологии ферментированных молочных продуктов гидролизаты молочных белков, которые можно использовать для активизации культур.
На кафедре технологии молока и молочных продуктов Омского ГАУ разработан «Продукт кисломолочный десертный». При производстве этого десертного продукта для активизации бактериального концентрата «Бифилакт-АД» использовали гидролизат сухого обезжиренного молока (СОМ) и сухой молочной сыворотки (СМС). Для приготовления гидролизата готовили смесь СОМ и СМС. Белковые композиции восстанавливали до категории продуктов с промежуточной влажностью (0,9-0,6), пастеризовали при температуре (85 ± 2) °С в течение 5-10 мин. и затем охлаждали до температуры 50-55 °С, которая является рекомендуемой для действия протеолитических ферментов: пепсин и панкреатин. Гидролиз проводили 14-16 ч, степень гидролиза составляла 55-60%.
Для активизации жизнеспособных клеток пробиотических культур бакпрепарат «Бифилакт-АД» вносили в гидролизованый белковый компонент и активизировали при температуре (37 ± 1) °С в течение 4-5 ч, затем активизированный бакпрепарат использовали для ферментации сливочно-растительной среды с морковным соком. Процесс ферментации проводили при стандартных условиях в течение 5 ч.
В настоящее время расширяются области применения олигосахаридов в качестве преби-отиков, причем основной сферой их использования остается молочная промышленность. Однако вопросы взаимодействия пребиотиков и заквасочной микрофлоры недостаточно изучены. Исследования, проведенные в СевКавГТУ с лактулозой, показали, что к основным факторам, влияющим на эти взаимодействия, относятся состав заквасочной микрофлоры, концентрация и форма внесения пребиотика, продолжительность сквашивания, созревания и хранения продуктов. Было изучено влияние лактулозы на развитие заквасочной микрофлоры отечественного производства, широко применяемой в молочной промышленности: КДС для сметаны (Lac. lactis ssp. cremoris, Lac. lactis ssp.lactis biovar diacetilactis)] MCT для творога (Lac. lactis ssp.lactis, Lac. lactis ssp. cremoris, Lac. lactis ssp.lactis biovar diacetilactis); для йогурта (Sb: thermophilus, Lb. delbrueckii ssp. bulgaricus). B качестве источника лактулозы использовали промышленно выпускаемые сиропы с массовой долей лактулозы 67 г в 100 мл. Закваски культивировали при оптимальных условиях для развития микрофлоры, после чего образцы охлаждали до (6 ± 2) °C и в дальнейшем хранили при этой температуре 14 сут. Результаты измерений активной и титруемой кислотности для всех видов заквасок показали, что внесение лактулозы незначительно влияет на изменение pH и титруемой кислотности: отклонения измеряемых значений не превышают 5%.
При культивировании закваски для сметаны количество микроорганизмов через 7 сут. находится на уровне 10в9, при добавлении лактулозы — на порядок выше, через 14 сут. — без внесения лактулозы 10в7 и 10в8 — с лактулозой. Кроме того, внесение лактулозы способствует образованию более плотного сгустка, что может свидетельствовать об образовании экзополисахаридов. Установлено, что внесение лактулозы может оказывать влияние на физико-химические свойства сметаны и использоваться для формирования устойчивой консистенции при производстве сметаны пониженной жирности.
При культивировании закваски для йогурта через 7 сут. в продукте было 10в9 без лактулозы, при ее внесении — на два порядка выше, а через 14 сут. — 10в8 без лактулозы и 10в9 с лактулозой. Внесение лактулозы при использовании закваски для творога MCT показало, что жизнеспособность микроорганизмов осталась такой же, как и при производстве творога без лактулозы. Приведенные исследования подтверждают вывод о том, что на результат взаимодействия лактулозы и пробиотиков оказывает влияние не только видовой, но и штаммовый состав заквасок.
Симбиотические продукты линии «Для здоровья», разработанные в ГУ ЯГИЛМ-СП Г. Б. Гавриловым, выполняют наряду с общепринятыми функциями и нормализацию микрофлоры кишечника. Эта линейка продуктов обогащена пребиотиком лактулозой, которую вносили в виде концентрата «Лазет». С целью использования концентрата лактулозы «Лазет» в составе пищевых продуктов в Институте питания РАМН проведены исследования оценки его эффективности, которые показали наличие пробиотического эффекта, улучшение активности функционирования кишечника у 75 % лиц, способность улучшать баланс микробных популяций в толстом кишечнике, повышение продукции секреторного иммуноглобулина А, улучшение метаболизма витаминов. В табл. 19.41 представлен перечень разработанных продуктов указанной серии.

Предложенные технические решения внедрены в различных отраслях отечественной пищевой промышленности. Большинство из них имеет научную новизну, подтвержденную патентами Российской Федерации. Организация производства молочных продуктов с лактулозой возможна практически на любом молочном предприятии. С использованием КСБ-УФ/ЭД разработаны следующие продукты детского питания: «Новолакт-ММ» — для искусственного вскармливания недоношенных детей; «Бифидолакт» — для искусственного и смешанного вскармливания здоровых детей первого года жизни, а также ослабленных (с гипотрофией и дисбактериозом). По оценкам института питания потребность в концентратах в детском питании составляет 15 тыс. тонн в год сухого продукта.
Российскими биотехнологами синтезирован комплексный пребиотик «Лаэль», который состоит из фермента лизоцима и лактулозы, которые подавляют рост патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, нормализуя микрофлору кишечника, «Лаэль» также обладает гепатопротекторным действием, защищая печень от неблагоприятных факторов. В Донском государственном аграрном университете творческим коллективом под руководством доц. В.В. Крючковой разработана серия функциональных кисломолочных продуктов с комплексным пребиотиком «Лаэль»: напиток кефирный с «Лаэлем»; йогуртный; ряженковый и бифидосодержащий, творожный десерт и сметанный продукт. Использование комплексного пребиотика «Лаэль» в производстве кисломолочных продуктов: напитках, сметанных продуктах и творожных изделиях позволяет создать новые изделия с заданным составом, улучшить их органолептические, физико-химические, микробиологические показатели, увеличить срок хранения. Там же разработана линейка бифидосодержащих кисломолочных напитков бренда «Лактимос», обогащенных лактулозой и/или биопрепаратом «Лактоглобулин» (разработка Ростовского НИИ микробиологии и паразитологии). «Лактоглобулин» представляет собой лиофилизированную фракцию иммуноглобулинов молозивной сыворотки коров (не менее 96% глобулиновых фракций классов IgG, IgA и IgM). Технологическая схема производства обогащенных кисломолочных напитков «Лактимос» резервуарным способом представлена на рис. 19.19.

Сок облепихи вносится только в ряженковый напиток, так как в кефирном напитке кисломолочный вкус и запах не гармонируют с привкусом и ароматом облепихи. Сок облепихи (пастеризованный при температуре (75 + 2) °С в течение 10—15 мин) вводят в охлажденный сквашенный кисломолочный напиток для повышения биологической ценности продукта.
Современные подходы к питанию диктуют необходимость создавать, наряду с традиционными, и новые кисломолочные продукты на комбинированной основе, в том числе — замороженные с пребиотиками, в частности, с лактулозой. Так, в странах Европы и Америки достаточно широко распространено производство кисломолочного мороженого. К наиболее популярному продукту этой группы в мире можно отнести замороженный йогурт. В России кисломолочное мороженое составляет на рынке менее 1 %. В МГУПБ создан новый консорциум пробиотических культур (L.rhamnosus, L.acidophilus и Str. thermophilus) и обоснованы условия его применения в технологии мороженого «Кисломолочное мороженое без сахарозы» и «Мороженое без сахарозы». Присутствие в смеси стандартного количества сахарозы (18%) на два порядка сдерживает развитие стартовых культур. Частичная замена сахарозы в рецептуре мороженого на лактулозу в виде препарата «Лаэль» (содержит 40% лактулозы) позволила активизировать развитие культур в смесях для мороженого (количество клеток в среднем увеличивается в 100 раз) и улучшить органолептические показатели готового продукта.
Для повышения биологической ценности и лечебно-профилактического действия кисломолочных продуктов можно использовать в составе рецептуры молочные концентраты, содержащие молочные белки и лактулозу. Такие продукты позволяют улучшить сбалансированность по аминокислотному составу, снизить калорийность, содержание насыщенных жирных кислот и холестерина. Среди молочных концентратов особый интерес представляет пищевой деминерализованный бифидогенный концентрат «Лактобел-ЭД». На основе данного концентрата в СевКавГТУ были разработаны рецептуры кисломолочных напитков «Кре-мола» (заквасочная микрофлора — термофильный стрептококк и ацидофильная палочка) и «Ацилак» (заквасочная микрофлора — кефирная закваска и ацидофильная палочка). Установлено, что внесение «Лактобел-ЭД» в кисломолочные напитки способствует повышению их влагоудерживающей способности и вязкости сгустка. При этом, чем выше концентрация бифидогенного концентрата, тем больше значения этих показателей (табл. 19.42).

По органолептическим показателям оптимальной концентрацией является доза 8 %, дальнейшее увеличение концентрации приводит к чрезмерно плотной консистенции и появлению порока вкуса — ощущается мучнистый привкус. Было изучено влияние функциональных свойств напитка «Кремола», на антипатогенную и антираковую активность. «Кремола» дает положительную, устойчивую динамику подавления роста болезнетворной микрофлоры — E. coli, штаммы EPEC и VTEC, Salmonella tiphimurium, Clostridia difficile и S. aureus. Через 24 ч культивирования наблюдалось полное подавление этих патогенных микроорганизмов, кроме E. coli, штаммы EPEC и VTEC. Установлено, что внесение кисломолочного напитка «Кремола» в образец, содержащий раковые клетки, снижает количество клеток с поврежденным ДНК.
Среди многообразия пищевых добавок при производстве продуктов функциональной направленности в последнее время особое внимание уделяется белковым препаратам, в частности, сывороточным белкам. Сывороточные белки стимулируют иммунную систему, повышают уровень инсулиноподобного фактора роста, понижают содержание холестерина в крови сильнее, чем казеин и соевый белок.
Критериями выбора белковых препаратов (концентрат, изолят, гидролизат) для создания функциональных напитков являются физико-химические характеристики, биологическая ценность и стоимость. Требования к физико-химическим характеристикам белка различаются в зависимости от вида производимого напитка и технологии. Наиболее важными физикохимическими характеристиками белка при производстве функциональных напитков являются: растворимость, вязкость, эмульсионные свойства и диспергируемость.
Сывороточные белки обладают высокой растворимостью, однако во время нагревания и обработки химическими веществами белковых растворов необходимо соблюдать определенную осторожность. Тепловая обработка в интервале температур 60-140 °С вызывает значительное изменение структуры и растворимости сывороточных белков, в том числе сравнительно термостабильных α-лактальбумина и β-лактоглобулина. Чувствительность к тепловой денатурации в большей степени зависит от pH. Белки наиболее чувствительны к тепловой обработке при pH 4,6, а также в интервале 5,8-6,2, а наиболее стабильны при pH 2,5-3,5 и выше 6,5.
Растворимость в воде зависит от способа получения препаратов сывороточных белков. Растворимость большинства УФ-концентратов сывороточных белков составляет около 90 % в интервале pH 3,0-8,0 (максимальная — до 96% наблюдается при pH 6,5). Растворимость концентратов сывороточных белков, полученных термокоагуляцией, при pH 2,5-3,0 составляет 78%, а при pH 3,5-51 %. Белковые изоляты, выделенные по технологии нанофильтрации, имеют растворимость 98 % при pH 3,0 и лишь 35 % при pH 4,5.
Использование ультрафильтрации позволяет получить из молочной сыворотки концентраты в нативной форме (КСБ-УФ) с различным содержанием белка (от 35 до 80%). Выделенные концентраты хорошо растворяются в воде в широком диапазоне pH. Это позволяет использовать их в производстве кисломолочных напитков различной кислотности. КСБ можно вносить в молочную основу двумя путями. Первый — предварительное восстановление КСБ в воде и составление смеси с молочным сырьем. Такой путь предпочтительно использовать молокоперерабатывающим заводам при дефиците молока-сырья или работающим с сухими молочными ингредиентами. Второй путь — восстановление КСБ непосредственно в молоке. При внесении КСБ в молочную основу необходимо уделить особое внимание нормализации смеси по белку. Это один из основных факторов, определяющих стабильность и качество структуры кисломолочного геля.
КСБ перед использованием предварительно восстанавливают в воде. Соотношение КСБ и молока зависит от режимов тепловой обработки нормализованной смеси. Следует учитывать, что сывороточные белки влияют на устойчивость белков молока и повышают титруемую кислотность. Тепловая обработка смеси при производстве кисломолочных напитков должна проводиться при температуре не ниже 85 °С (от 85 до 95 °С), что способствует наибольшей активности закваски и образованию сгустка более высокой вязкости и плотности. Повышение содержания КСБ в молочной основе до 50 % при тепловой обработке 85 °С в течение 15 мин приводит к расслоению образцов КСБ и коагуляции белка. Модельные композиции с содержанием КСБ от 20 до 40 % выдерживают тепловую обработку, предназначенную для выработки кисломолочных напитков.
На реологические показатели кисломолочных напитков влияние оказывают состав и свойства заквасок. Для кисломолочных напитков, вырабатываемых резервуарным способом, когда происходит перемешивание готового сгустка, требуются;
— достаточно высокая вязкость сгустка после сквашивания;
— умеренная степень перемешивания;
— способность сгустка в максимальной степени восстанавливать структуру после перемешивания;
— способность при хранении удерживать сыворотку.
При выработке кисломолочных напитков резервуарным способом рекомендуется применять закваски вязкого типа с пониженной тенденцией к синерезису, например, Streptococcus tkermophilus, Lactobadltus acidophilus, заквасочную культуру для йогурта, заквасочную культуру для ряженки и симбиотическую закваску, приготовленную на кефирных грибках. Процесс сквашивания контролируют по изменению активной и титруемой кислотности.
Установлено, что увеличение содержания КСБ в молочной основе от 20 до 40 % не влияет на процесс сквашивания и соотношение видов заквасочной микрофлоры. Наилучшими органолептическими и физико-химическими показателями обладают кисломолочные напитки с соотношением КСБ : молоко 30:70 при использовании культуры ацидофильной палочки
При выработке йогурта концентрат можно вносить при нормализации смеси или в процессе сквашивания продукта. С точки зрения безопасности производства лучше вносить КСБ в молоко до пастеризации, так как это исключит возможное обсеменение посторонней микрофлорой. При добавлении к молоку КСБ от 2 до 4 % наблюдается повышение плотности готового кисломолочного напитка и снижение тенденции к синерезису при хранении. Однако при добавлении в молоко КСБ выше 4 % ощущается заметный привкус сывороточных белков. Молочная смесь с 4 % КСБ выдерживает тепловую обработку при 85 °C в течение 15 мин и соответствует требованиям эффективности пастеризации. Увеличение дозы внесения КСБ не влияет на соотношение видов заквасочной микрофлоры. При внесении концентрата в процессе сквашивания видовой состав заквасочной микрофлоры остается без изменений. Поэтому предпочтительнее вносить КСБ при нормализации смеси,
В зависимости от способа внесения КСБ в молочную основу могут варьироваться дозы внесения КСБ и вид заквасочной микрофлоры. Полученные кисломолочные продукты отличались приятным вкусом, соответствующим виду заквасочной микрофлоры, и имели хорошую консистенцию.
Использование концентрата сывороточных белков при производстве йогурта и ацидофильных напитков позволяет улучшить органолептические показатели кисломолочных напитков и придать им функциональные свойства.
При производстве йогуртных продуктов десертного типа молочную основу можно готовить из смеси сухого обезжиренного молока (СОМ) и концентрата сывороточных белков в соотношении 70 : 30. Рецептура кисломолочного продукта из сухих компонентов составлена на основе стандартной рецептуры йогурта нежирного ароматизированного с учетом того, чтобы массовая доля COMO не была ниже 9 %. Кисломолочный продукт вырабатывают по технологии йогурта. В начале сухие молочные компоненты, сахар и стабилизаторы (пектин, ксантановая камедь и каррагинан в соотношении 1:1:1) растворяют в питьевой воде при температуре (45 ± 2) °С и постоянном перемешивании в течение 20-30 мин. Подготовленную молочную смесь подогревают до температуры 60-65 °С и гомогенизируют в течение 3 мин., затем охлаждают до 40-42 °С и заквашивают закваской в количестве 5 % от массы молочной смеси. Состав закваски: ацидофильная палочка и термофильный стрептококк, взятые в соотношении 1:1. Сквашивание проводят в течение 3-4 ч. Применение данной технологии частично изменяет структуру продукта, дробя белковые агломераты, улучшая свойства эмульсии, развивая поверхность раздела фаз и достигая стабильных условий, когда коллоидные системы встроены друг в друга, а их взаимодействия максимальны. Применение КСБ в составе кисломолочного продукта способствует повышению влагоудерживающей способности продукта, это связано с тем, что сывороточные белки обладают лучшими гидрофильными свойствами по сравнению с казеином.
Обезжиренные и низкожирные молочные продукты являются основой диетического питания. На отечественном рынке представлен довольно широкий ассортимент такой продукции. При этом актуальной остается проблема улучшения органолептических свойств до уровня классических продуктов. Один из перспективных способов улучшения их качества — использование микропартикулированных сывороточных белков (КДСБ). Внесение КДСБ влияет на консистенцию и реологические характеристики белковых продуктов за счет наличия гидрофильных участков молекул сывороточных белков, которые даже при денатурации способны стабилизировать коллоидную систему.
Сывороточные белковые концентраты применяют пока в основном для обогащения белком питьевого молока, йогурта, освежающих напитков, молока для производства сыра, плавленых сыров, картофельного шоре, макаронных изделий и мороженого. Возможно применение сухого концентрата в составе плавленых сыров и сливочного масла в качестве заменителя сухого обезжиренного молока.
Ценные функциональные свойства КСБ, такие, как способность к пено- и гелеобразованию, до сих пор в кондитерской промышленности не использовались. Причина этого заключается в том, что пена из сывороточного белкового концентрата (показатель взбитости 400-760%) разрушается уже при 3 %-ной массовой доли жира. При содержании жира 1-2%, напротив, взбитость повышается с 490 до 520%, пена сохраняется в течение 30 мин. После гидролиза сывороточного белкового концентрата, например, с помощью препарата «Бионраза» (препарат из Вас. subtilis) взбитый гидролизат можно использовать для приготовления десерта и кондитерских изделий.
Рассмотренные в этом разделе кисломолочные продукты функционального питания — это продукты нового поколения. Данное направление в производстве продуктов питания является технологической платформой модернизации молочного дела и полностью соответствует приоритетам национальных проектов в области АПК, образования и медицины.