НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ РАЗРАБОТКИ БИОТЕХНОЛОГИИ ТВОРОЖНЫХ ПРОДУКТОВ НА ОСНОВЕ КОЗЬЕГО МОЛОКА
Рубрики: ТЕХНОЛОГИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ
Авторы:
1.
ФГБОУ ВО «Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина»
2.
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
Тип:
Статья
Страницы:
с 27
по 32
Статус:
Опубликован
Получено:
30.12.2017
Одобрено:
30.12.2017
Опубликовано:
30.12.2017
Классификаторы:
УДК 637.146:60
УДК 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
УДК 60 Прикладные науки. Общие вопросы
УДК 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
УДК 60 Прикладные науки. Общие вопросы
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
Коровье молоко, козье молоко, ферментация, творожный продукт, функциональные ингредиенты
Аннотация (русский):
В статье обоснована актуальность выбранного направления исследования. В связи с расширением объемов производства козьего молока в России и Казахстане необходима разработка инновационных технологий производства продуктов с его использованием. Цель исследований - разработка биотехнологии творожного продукта на основе козьего молока для специализированного питания. Объектами исследований были: молоко коровье, козье и их смеси. Для процесса ферментации объектов исследования использовали закваску DVS PB AC, в составе которой следующие культуры: L. acidophilus , сопровождающая Str. thermophilus и бифидобактерии B. longum , B. bifidum , B. infantis . В процессе ферментации объектов исследований определены качественные показатели, характеризующие этот процесс: химические и органолептические. Изучение микробиологических показателей ферментированных объектов свидетельствует о том, что пробиотические микроорганизмы более активно развиваются в опыте 1 (козье молоко) lg общего количества КОЕ/г - 9,2, в том числе бифидобактерий - 8,3. В процессе ультрафильтрации была получена молочно-белковая основа творожного продукта, которая обогащена функциональным ингредиентом - пробиотическими микроорганизмами в количестве не < 1 · 107 КОЕ/г, что соответствует требованиям ГОСТа «Продукты пищевые функциональные». Компонентный состав творожного продукта такжесодержит антиоксидант «Оксилик», состоящий из витаминов С, Е, β-каротина, ликопина и селена, что повышает биологическую ценность творожного продукта. Ассортиментный ряд продукта предложено расширить путем внесения в молочно-белковую основу вкусовых наполнителей в виде ягодных экстрактов черники, смородины или брусники.
В статье обоснована актуальность выбранного направления исследования. В связи с расширением объемов производства козьего молока в России и Казахстане необходима разработка инновационных технологий производства продуктов с его использованием. Цель исследований - разработка биотехнологии творожного продукта на основе козьего молока для специализированного питания. Объектами исследований были: молоко коровье, козье и их смеси. Для процесса ферментации объектов исследования использовали закваску DVS PB AC, в составе которой следующие культуры: L. acidophilus , сопровождающая Str. thermophilus и бифидобактерии B. longum , B. bifidum , B. infantis . В процессе ферментации объектов исследований определены качественные показатели, характеризующие этот процесс: химические и органолептические. Изучение микробиологических показателей ферментированных объектов свидетельствует о том, что пробиотические микроорганизмы более активно развиваются в опыте 1 (козье молоко) lg общего количества КОЕ/г - 9,2, в том числе бифидобактерий - 8,3. В процессе ультрафильтрации была получена молочно-белковая основа творожного продукта, которая обогащена функциональным ингредиентом - пробиотическими микроорганизмами в количестве не < 1 · 107 КОЕ/г, что соответствует требованиям ГОСТа «Продукты пищевые функциональные». Компонентный состав творожного продукта такжесодержит антиоксидант «Оксилик», состоящий из витаминов С, Е, β-каротина, ликопина и селена, что повышает биологическую ценность творожного продукта. Ассортиментный ряд продукта предложено расширить путем внесения в молочно-белковую основу вкусовых наполнителей в виде ягодных экстрактов черники, смородины или брусники.
Ключевые слова:
Коровье молоко, козье молоко, ферментация, творожный продукт, функциональные ингредиенты
Коровье молоко, козье молоко, ферментация, творожный продукт, функциональные ингредиенты
Введение Первостепенная задача каждого государства, как подчеркивает министр сельского хозяйства Российской Федерации А. Н. Ткачев, - обеспечить население доступным и качественным продовольствием [1]. Агропромышленный комплекс страны - это крупнейший межотраслевой комплекс, базовой отраслью которого является сельское хозяйство, чья деятельность направлена на решение вышеуказан- ной задачи - обеспечение продовольственной безопасности населения страны [2]. Значимость и важность данной проблемы также получили отражение в документе «Стратегия повышения качества пищевой продукции в Российской Федерации до 2030 года» [3]. В данном документе особо отмечается, что «качество и безопасность пищевых продуктов - приоритет инновационного развития АПК и формирования у населения здорового типа питания». Пищевая ценность продукции является одним из важнейших показателей качества. Она характеризу- ется химическим составом, т. е. содержанием основных пищевых веществ (белка, жира и углеводов), витаминов, минеральных и минорных биологически активных веществ, которые отражают пищевую ценность продуктов. Каждый пищевой продукт имеет определенный индивидуальный химический состав, который может колебаться в некотором диапазоне. В зависимости от преимущественного содержания того или иного компонента продукты делятся на группы [4]. В последние годы получило динамичное развитие производство специализированной пищевой продукции, обогащенных и функциональных пищевых продуктов [17, 18]. Для стабильного повышения эффективности АПК страны, а также сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности разработана и утверждена «Федеральная научно-техническая программа развития сельского хозяйства на 2017-2025 гг.» [5]. Важным фактором деятельности АПК как России, так и Казахстана является устойчивая тенденция роста межгосударственного и реги- онального партнерства, усиления политики импортно-экспортного сотрудничества [6]. Практической реализации этой тенденции способствуют государственные соглашения и нормативные документы, действующие на межгосударственном уровне [7, 8, 9, 10, 17]. В число важнейших продуктов здорового питания входят молоко и молочные продукты. Среди них творог - кисломолочный продукт, который относится к наиболее востребованным в рамках растущего интереса населения страны к здоровому питанию. В связи с этим в настоящее время одним из главных трендов пищевой промышленности считается разработка биотехнологий инновационных продуктов, и прежде всего на молочной основе: функциональных и обогащенных для специа- лизированного питания. Специалисты института статистических исследований и экономики знаний Высшей школы экономики в числе современных глобальных технологических трендов описали три перспекти- вных направления, сочетающих как традицион- ные, так и новые методы для создания базы производства пробиотических микроорганизмов, функциональных продуктов питания и пищевых продуктов на базе вторичного пищевого сырья. Такие биотехнологии позволяют улучшить питание людей и защитить их от болезней [11]. Цель исследований - разработка биотехнологии творожного продукта на основе козьего молока для специализированного питания. Объекты и методы исследований В настоящее время происходит активная реализация целевой программы «Развитие овцеводства и козоводства в России на 2012-2014 гг. и на плановый период до 2020 г.». В качестве целевых индикаторов в этой программе обозначено постепенное увеличение поголовья молочных коз и, соответственно, козьего молока в 1,6-1,8 раза. В рамках реализации данной программы планируется получение в перспективе дополнительного объема молока в количестве до 420-500 тыс. т в год к имеющимся в стране ресурсам коровьего молока. В Республике Казахстан также в стадии развития находится сегмент агропромышленного комплекса по числу поголовья коз и увеличения объема производства козьего молока. Основным недостатком данного сегмента является рас- средоточенность поголовья коз на фермах и в личных хозяйствах, что затрудняет сбор молока для промышленной переработки на продукты питания для лиц, нуждающихся в специализи- рованной пище: детей дошкольного и школьного возраста; взрослого населения старшего возраста для продления их творческого долголетия; лиц, страдающих непереносимостью лактозы коровьего молока [12, 13, 18]. Вышеизложенное позволяет считать актуальным проведение совместных исследований по разработке биотехнологий творожных продуктов на основе козьего молока и его смеси с коровьим. Объектами исследований являлись: молоко козье сырое по ГОСТ 32940-2014; молоко коровье сырое по ГОСТ 31449-2013; закваска DVS PB AC по действующей нормативной документации. При выполнении экспериментальных и анали- тических исследований использовался комплекс общепринятых и стандартных методов исследо- ваний: физико-химических, микробиологических и органолептических. Определяли: массовую долю жира по ГОСТ 5867-90; массовую долю белка по ГОСТ 25179-90; содержание минеральных веществ (методом атомной абсорбции на спектрофотометре шведской фирмы «Perkin Elmer-360») по ГОСТ 27996-88; массовую долю общего фосфора по ГОСТ Р 51458-99; общее количество молочнокислых микро- организмов и бифидобактерий, смешанных с молочнокислыми микроорганизмами, определяли методом предельных разведений на агаризованной питательной среде с гидролизованным молоком (АГМ) и среде для определения общего количества мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов (ТУ 9229-026-04610209-94) глубинным посевом. Повторность экспериментов 3-5-кратная. Результаты обработаны методами математической статистики. Результаты и их обсуждение В соответствии с ТР ТС 033/2013 творог - кисломолочный продукт, произведенный с использованием заквасочных микроорганизмов (лактококков или смеси лактококков и термофильных стрептококков) и методов кислотной или кислотно- сычужной коагуляции молочного белка с последующим удалением сыворотки путем самопрессования, и (или) ультрафильтрации с добавлением или без добавления составных частей молока (до или после сквашивания) в целях нормализации молочных продуктов. Основным недостатком традиционных способов производства творога является переход от 45 до 55 % сухих веществ в сыворотку. Более прогрессивным является способ получения молочно-белковой основы творожных продуктов методом ультрафильтрации ферментированной нормализованной смеси или его концентрирования в вакуум-выпарной установке с последующим обогащением творожной основы функциональными и корригирующими ингредиентами [14, 15]. В данных экспериментальных исследованиях пробы коровьего и козьего молока отбирали в хозяйствах, подвергали двойной фильтрации для очистки, помещали в стерильные емкости, термостатировали при температуре (55 ± 5) С в течение 15-20 мин в соответствии с рекомендациями С. В. Симоненко [16], затем пробы транспортировали в лабораторию для определения химического состава и свойств объектов исследований. Кроме проб коровьего и козьего молока были составлены их смеси: 50:50 и 70:30. Результаты определения среднестатистических данных представлены в табл. 1 Из молока коровьего получали творог традиционным кислотным способом, температура свертывания (32 ± 1) С. Закваска для творога CHN-22, которая содержит смесь множественных штаммов Lactococcus lactis subsp. cremoris, Lactococcus lactis subsp. lactis, Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris и Lactococcus lactis subsp. diacetylactis. Все объекты исследования пастеризовали при температуре 72-74 С, охлаждали до температуры (33 ± 1) С и вносили CaCl2 в виде 40%-ного водного раствора и закваску DVS PB AC в активизированной форме. Активизацию закваски проводили на стерильном обезжиренном молоке при температуре (37 ± 1) С в течение 1,5-2,0 с. В составе закваски пробиотическая культура acidophilus, сопровождающая Str. thermophilus и бифидобактерии B. longum, B. bifidum, B. infantis. Процесс ферментации объектов исследования длился (6,0 ± 0,5) ч. Качественные показатели, характеризующие процесс ферментации, предста- влены в табл. 2. Таблица 1 - Химический состав и свойства объектов исследования Table 1 - Chemical composition and properties of research subjects Показатель Молоко коровье - контроль Молоко козье - опыт 1 Смесь коровье : козье молоко 50:50 - опыт 2 70:30 - опыт 3 Сухие вещества, мас.% 12,14 ± 0,12 15,25 ± 0,10 13,75 ± 0,15 13,07 ± 0,11 В том числе жир 3,81 ± 0,14 5,30 ± 0,12 4,52 ± 0,05 4,26 ± 0,04 белки 3,22 ± 0,04 4,18 ± 0,02 3,70 ± 0,02 3,51 ± 0,02 лактоза 4,45 ± 0,15 4,57 ± 0,13 4,51 ± 0,11 4,49 ± 0,11 Кислотность: титруемая, Т 17,30 ± 0,50 17,00 ± 0,10 17,10 ± 0,10 17,20 ± 0,10 активная, ед. рН 6,50 ± 0,02 6,60 ± 0,01 6,55 ± 0,05 6,56 ± 0,05 Таблица 2 - Качественные показатели ферментированных объектов исследования Table 2 - Quality parameters of the fermented research subjects Объекты исследования Кислотность Органолептические показатели титруемая, Т активная, ед. рН Контроль 95 ± 2 4,60 ± 0,01 сгусток кисломолочный, плотный Опыт 1 75 ± 2 4,85 ± 0,01 сгусток кисломолочный, вязкий Опыт 2 86 ± 2 4,68 ± 0,01 сгусток кисломолочный, вязкий Опыт 3 90 ± 2 4,60 ± 0,01 сгусток кисломолочный, в меру плотный Анализ данных, характеризующих процесс кислотообразования исследуемых объектов, позволяет заключить, что по мере снижения в смеси количества коровьего молока качество сгустка становится менее прочным, вязким или слабовязким, что позволяет считать его пригодным для процесса ультрафильтрации. Микробиологические показатели ферменти- рованных объектов представлены на рис. 1. Экспериментальные данные, представленные на рис. 1, свидетельствуют о том, что козье молоко является благоприятной питательной средой для эффективного развития пробиотических микроорганизмов, вследствие чего, по мере снижения его количества в ферментированной смеси, общее количество молочнокислых бактерий (так же, как и бифидобактерий) несколько снижается, но при этом находится в количестве, соответствующем предъявляемым требованиям к пищевым функциональным продуктам. Опытные ферментированные продукты подогревали до температуры (52 ± 2) С с выдержкой 3-5 мин, охлаждали до (48 ± 1) С и подвергали ультрафильтрации на лабораторном стенде: рабочее давление при подаче ферментированного продукта на мембраны рулонного типа с размером пор от 1 до 100 мкм создавали специально отрегу- лированным насосом в пределах 1,5-2,0 бар. В процессе эксперимента обеспечивали коэф- фициент концентрации 2,5. Химический состав молочно-белковых концентратов и контрольного образца представлен в табл. 3. Химический состав молочно-белковой основы творожного продукта (ретентат) отличается высоким содержанием белков и молочного жира, при этом лактоза распределяется примерно равномерно между ретентатом и пермеатом, который может быть использован как самостоятельный кисломолочный напиток. Эффект концентрирования обеспечен в соответствии с заданным режимом. Анализ ретентата по микробиологическим показателям свидетельствует о том, что в процессе ультрафильтрации не только сохранилось общее количество микроорганизмов, но и достигнуто некоторое увеличение значений (lg КОЕ/г): в опыте 1 - 9,6; в опыте 2 - 9,0; в опыте 3 - 8,7. Так как творожный продукт предназначен для специализированного (геродиетического) питания, то кроме пробиотической микрофлоры подобран антиоксидант «Оксилик», в состав которого входят витамины С, Е, β-каротин, ликопин и селен, который повышает биологическую ценность творожного продукта. Ассортиментный ряд нового продукта предложено расширить путем внесения в молочно-белковую основу различных вкусовых наполнителей в виде ягодных экстрактов черники, или смородины, или брусники, в количестве 10 % от массы молочно-белковой основы. Логарифм количества жизнеспособных клеток, lg КОЕ/г Молочно-кислые бактерии Бифидобактерии Рисунок 1 - Микробиологические показатели ферментированных объектов Figure 1 - Microbiological parameters of the fermented research subjects Таблица 3 - Химический состав объектов исследования после ультрафильтрации (в сравнении с контролем) Table 3 - Chemical composition of the research subjects after ultrafiltration (compared with the reference sample) Объекты исследования Химический состав, % сухие вещества в т. ч. белки Контроль 31,0 ± 0,5 16,0 ± 0,5 (цельное молоко) - творог с м. д. ж. 11 % - сыворотка 5,5 ± 0,1 0,8 ± 0,1 Опыт 1 (козье молоко) 28,6 ± 0,5 10,45 ± 0,05 - ретентат - пермеат 9,5 ± 0,5 0,08 ± 0,02 Опыт 2 (смесь коровье : 25,78 ± 0,12 9,25 ± 0,05 козье молоко - 50:50) - ретентат - пермеат 8,6 ± 0,5 0,06 ± 0,02 Опыт 3 (смесь коровье : 24,51 ± 0,11 8,77 ± 0,05 козье молоко - 70:30) - ретентат - пермеат 8,17 ± 0,09 0,05 ± 0,02 Новизна технологии нового продукта отражена в заявке на изобретение «Творожный продукт на основе козьего молока» (получен приоритет). Для производства творожного продукта разработана нормативная документация. Выводы В результате экспериментально-аналитических исследований изучены технологические качества козьего молока и его смеси с коровьим для производства ферментированных продуктов. Определены закономерности биотехнологии производства молочно-белковой основы, обогащен- ной пробиотическими микроорганизмами в количестве не < 1 · 107 КОЕ/г. Разработана технология творожного продукта для специализированного (геродиетического) питания. Для расширения ассортимента в его рецептуру включены антиоксидант «Оксилик» и разнообразные ягодные экстракты, регулирующие биологическую ценность и органолептические показатели нового продукта.
1. Продовольственная независимость России : в 2 т. / Под ред. А. В. Гордеева. - М.: Технология ЦД, 2016. - Т. 1 - 560 с.
2. Об утверждении Доктрины продовольственной безопасности Российской Федерации : Указ Президента РФ от 30 янв. 2010 г. № 120 // Российская газета. - 2010. - 3 февр.
3. Стратегия повышения качества пищевой продукции в Российской Федерации до 2030 года : Распоряжение Правительства РФ от 29.06.2016. № 1364-р. - Собрание законодательства РФ. - 2016. - № 28. - Ст. 4758.
4. Тутельян, В. А. Качество и безопасность пищевых продуктов - приоритет инновационного развития АПК и формирования у населения здорового типа питания / В. А. Тутельян, А. К. Батурин // Продовольственная независимость России : в 2 т. / Под ред. А. В. Гордеева. - М. : Технология ЦД, 2016. - Т. 1. - С. 113-144.
5. Об утверждении Федеральной научно-технической программы развития сельского хозяйства на 2017-2025 годы : Постановление Правительства Российской Федерации от 25 авг. 2017 г. № 996 // Собрание законодательства РФ. - 2017. - № 36. - Ст. 5421.
6. Ушачев, И. Г. Отечественная продовольственная безопасность в условиях межгосударственной и региональной интеграции // Продовольственная независимость России : в 2 т. / Под ред. А. В. Гордеева. - ООО «Технология ЦД», - М., 2016. - Т. 1. - С. 49-79.
7. ТР ТС 033/2013. О безопасности молока и молочной продукции : прин. Решением Совета Евразийской экономической комиссии от 9 окт. 2013 г. № 67. - 148 с.
8. ТР ТС 027/2012. О безопасности отдельных видов специализированной пищевой продукции, в том числе диетического лечебного и диетического профилактического питания : прин. Решением Совета Евразийской экономической комиссии от 15 июня 2012 г. № 34. - 26 с.
9. ГОСТ 31449-2013. Молоко коровье сырое. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2013. - 8 с.
10. ГОСТ 32940-2014. Молоко козье сырое. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2015. - 8 с.
11. Еда как источник здоровья // Глобальные технологические тренды. Трендлеттер. - 2015. - № 15 [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http://issek.hse.ru/trendletter.
12. Нурпеисова, М. М. Анализ рынка молочной продукции в Республике Казахстан / М. М. Нурпеисова // Ізденістер, нəтижелер - Исследования, результаты. - 2016. - № 3 (71). - С. 325-329.
13. Ишекенова, Б. Казахстану нужна стратегия развития молочного фермерства / Б. Ишекенова // Сайт LS - Финансовый журнал [Электронный ресурс]. - Режим доступа : https://lsm.kz/moloko.
14. Вальтер, Г. Ф. Технология творожных продуктов на основе концентрированного молока / Г. Ф. Вальтер, Н. Б. Гаврилова. - Омск : Ютон, 2011. - 123 с.
15. Гаврилова, Н. Б. Производство молочных продуктов по мембранным технологиям / Н. Б. Гаврилова, М. А. Игнатьев, Д. В. Мирончиков // Молочная промышленность. - 2008. - № 11. - С. 66-67.
16. Симоненко, С. В. Научные аспекты переработки козьего молока и получения продуктов общего и специального назначения: дис. ... д-ра техн. наук : 05.18.04 / Симоненко Сергей Владимирович. - М., 2010. - 297 с.
17. Козлов, С. Г. Особенности старения сывороточных гелей в присутствии органических коллоидов / С. Г. Козлов, А. Ю. Просеков, А. С. Сорочкина // Журнал прикладной химии. - 2004. - Т. 77, № 7. - С. 1107-1111.
18. Studying of Lactulose Hygroscopicity and Microstructure after Spray Dehydration / A. Lisitsyn [et al.] // Oriental Journal of Chemistry. - 2016. - Т. 32, № 2. - С. 867-874.
