creation of fermented whey milk drinks mixed

SCIENTIFIC WORKS
VOLUME LX
„FOOD SCIENCE, ENGINEERING AND
TECHNOLOGIES – 2013“
18-19 October 2013, Plovdiv
НАУЧНИ ТРУДОВЕ
ТОМ LX
“ХРАНИТЕЛНА НАУКА, ТЕХНИКА И
ТЕХНОЛОГИИ – 2013“
18-19 октомври 2013, Пловдив
СОЗДАНИЕ ФЕРМЕНТИРОВАННОГО СЫВОРОТОЧНО-МОЛОЧНОГО
НАПИТКА СМЕШАННОГО БРОЖЕНИЯ
Шингарева Т. И., Ажанилок А.А.
Могилевский государственный университет продовольствия
CREATION OF FERMENTED WHEY MILK DRINKS MIXED
FERMENTATION
Shingarеva T.I., Azhanilok A.A.
Mogilev State University of Foodstuff, Belarus
Abstract
Optimal composition of a mixture of serum enriched with lactulose, and skim milk for whey-fermented milk drink mixed
fermentation. The optimal process parameters of production of the drink, you always get the quality products that have
high consumer properties, defined a guaranteed shelf life.
Keywords: fermented drink, kefir starter, whey, lactulose, low fat milk
Введение
Сегодня все большую популярность у
потребителя приобретают напитки, полученные
на
основе
смешанного
брожения:
молочнокислого и спиртового. Однако сегодня
сегмент рынка таких продуктов не так богат. К
ним относят тан, айран и др., при получении
которых в качестве заквасочной микрофлоры
применяют Lbc. bulgаriсum, Stг. thеrmорhilus и
дрожжи. С другой стороны, среди заквасочной
микрофлоры, обеспечивающей смешанный вид
брожения, выгодно отличается кефирная закваска
–
естественный
симбиоз
молочнокислых
микроорганизмов, уксуснокислых бактерий и
дрожжей. Данная закваска используется сегодня
в основном для производства кефира – продукта
особенно популярного у населения стран
постсоветского пространства.
При
создании
конкурентоспособной
продукции
важным
аспектом
является
использование недорогого молочного сырья. В
этой связи интерес представляет применение в
качестве молочной основы для напитков
вторичного сырья: молочной сыворотки и
обезжиренного молока. Однако известно, что
применение сыворотки, как среды для развития
заквасочной микрофлоры, в сравнении с
натуральным
молоком,
является
менее
эффективным. С другой стороны известно, что
способностью
стимулировать
рост
и
метаболическую активность бактерий обладают
пребиотики. Поэтому можно ожидать, что
введение пребиотика в среду ферментации на
основе вторичного молочного сырья может
положительно сказаться на интенсификации
роста кефирной заквасочной микрофлоры.
Сегодня в молочной промышленности в
качестве пребиотика нашла широкое применение
лактулоза,
которую
получают
на
специализированных предприятиях. Собственные
исследования, проведенные в этом направлении,
позволили разработать менее затратный способ
обогащения молочной сыворотки лактулозой на
самих молочных предприятиях за счет частичной
изомеризации лактозы в лактулозу на стадии
получения сыворотки при производстве мягких
сыров на основе термокислотной коагуляции [1].
На основании вышеизложенного, целью
работы
явилось
создание
нового
вида
ферментированного
напитка
смешанного
брожения на основе вторичного молочного
сырья, включающего сыворотку, обогащенную
лактулозой,
и обезжиренное
молоко,
с
использованием
кефирной
заквасочной
микрофлоры.
Материалы и методы
Объектами исследований в работе явились:
молочная
сыворотка,
полученная
при
термокислотной коагуляции белков молока
(далее – сыворотка), обогащенная лактулозой
(0,4±0,05%) по способу [1]; обезжиренное молоко
(далее – ОБМ); кефирная закваска.
207
НАУЧНИ ТРУДОВЕ
ТОМ LX
“ХРАНИТЕЛНА НАУКА, ТЕХНИКА И
ТЕХНОЛОГИИ – 2013“
18-19 октомври 2013, Пловдив
В работе использованы стандартные методы
определения
физико-химических
и
микробиологических показателей.
Органолептическую оценку исследуемых
образцов проводили по разработанной условной
балльной шкале, представленной в таблице 1.
Каждый показатель: вкус и запах, внешний
вид и консистенция, газообразование –
Оценка, баллы
5
(отлично)
4
(хорошо)
3
(удовлетворительно)
2
(неудовлетворительно)
SCIENTIFIC WORKS
VOLUME LX
„FOOD SCIENCE, ENGINEERING AND
TECHNOLOGIES – 2013“
18-19 October 2013, Plovdiv
оценивали по условной 5-балльной шкале,
отражающей уровень качества, с учетом
коэффициента значимости этих показателей. При
этом
полученные
по
отдельным
органолептическим показателям баллы умножали
на коэффициент их значимости и далее получали
суммарную балльную оценку.
Таблица 1.
Условная бальная шкала органолептической оценки
Органолептические показатели
Внешний вид и
Вкус и запах
Газообразование
консистенция
Коэффициент значимости
0,5
0,3
0,2
наличие небольшого
чистый, кисломолочный,
жидкая, однородная,
количества пузырьков газа,
слегка щиплющий,
гомогенная
при встряхивании
ароматный
небольшое пенообразование
жидкая, слегка
наличие достаточно
неоднородная,
недостаточно выраженный,
большого количества
допускается небольшое
слегка кисломолочный,
пузырьков газа, при
количество белковых
щиплющий
встряхивании формирование
включений, исчезающих
устойчивой пены
после перемешивания
значительное
газообразование, при
невыраженный
встряхивании интенсивное
жидкая, неоднородная,
кисломолочный или
наличие белковых хлопьев
пенообразование или
кислый, острый
практическое отсутствие
газо- и пенообразования
интенсивное газо- и
жидкая, неоднородная, с
пресный или излишне
пенообразование или их
наличием белкового
кислый, сброженный
полное отсутствие даже при
осадка
интенсивном встряхивании
Результаты и обсуждение
На первом этапе работы изучали влияние
компонентного состава используемой молочной
основы, как среды ферментации, на развитие
кефирной заквасочной микрофлоры. Изучали
разное соотношение сыворотки, предварительно
обогащенной лактулозой, и ОБМ:
образец 1 – сыворотка, обогащенная
лактулозой без ОБМ;
образец 2 – сыворотка, обогащенная
лактулозой и ОБМ в соотношении 3:1;
образец 3 – сыворотка, обогащенная
лактулозой и ОБМ в соотношении 1:1.
Контролем явилась сыворотка, несодержащая
лактулозу, без ОБМ.
При исследовании параметров ферментации
исследуемых образцов в качестве аналога были
приняты технологические параметры получения
кисломолочного напитка – кефира, процесс
ферментации которого включает сквашивание
молока при температуре 18÷25 0С в течение
8÷12 ч и созревание при температуре 2÷6 0С
продолжительностью 8÷12 ч.
После ферментации в ходе проведения
органолептической
оценки
исследуемых
образцов было установлено, что образец 1 (без
добавления к сыворотке ОБМ) обладал излишне
выраженным сывороточным вкусом, а в
образце 3 (одна часть сыворотки и одна часть
ОБМ) наблюдался белковый осадок, что в том и
другом случае снижает потребительские свойства
продукции.
Лучшим
оказался
образец 2,
208
SCIENTIFIC WORKS
VOLUME LX
„FOOD SCIENCE, ENGINEERING AND
TECHNOLOGIES – 2013“
18-19 October 2013, Plovdiv
НАУЧНИ ТРУДОВЕ
ТОМ LX
“ХРАНИТЕЛНА НАУКА, ТЕХНИКА И
ТЕХНОЛОГИИ – 2013“
18-19 октомври 2013, Пловдив
состоящий из трех частей сыворотки и одной
части ОБМ, где был отмечен легкий
кисломолочный привкус и однородная и
гомогенная консистенция.
На
основании
выше
изложенного
в
дальнейших исследованиях было принято
решение использовать смесь, состоящую из 3-х
частей сыворотки, обогащенной лактулозой, и
1-й части ОБМ – образец 2.
Известно,
что
на
органолептические
показатели кисломолочных напитков помимо
компонентного состава молочной основы, влияет
вид используемой заквасочной микрофлоры,
интенсивность развития которой отражает
показатель
титруемой
кислотности.
Предварительными
исследованиями
было
установлено,
что
органолептические
характеристики напитков хорошо коррелируют с
их титруемой кислотностью. При этом у
напитков, получивших максимальную балльную
оценку титруемая кислотность составляла
65-75 0Т. Поэтому далее в работе для
установления
оптимальных
режимных
параметров ферментации смеси (температура и
продолжительность
сквашивания,
продолжительность созревания), состоящей из
сыворотки, обогащенной лактулозой, и ОБМ в
соотношении 3:1 (опыт) был спланирован
полный факторный эксперимент типа 23, где в
качестве
критерия
оптимальности
Y
рассматривалась титруемая кислотность смеси
после завершения процесса ферментации.
Условия планирования эксперимента и уровни
варьирования факторов приведены в таблице 2.
При этом выбрана методика рототабельного
центрально-композиционного планирования.
В качестве контроля служила смесь,
состоящая из сыворотки (без лактулозы) и ОБМ в
соотношении 3:1.
Для математической обработки результатов
эксперимента применялся пакет Statistica, с
помощью которого были построены карты
Парето
оценки
значимости
исследуемых
факторов, анализ которых показал, что
существенно влияющими на прирост титруемой
кислотности являются параметры процесса
сквашивания
(температура
X1
и
продолжительность X2), в то время как
продолжительность созревания X3 влияния на
характер изменения титруемой кислотности не
оказывает.
В результате статистического анализа
получены уравнения регрессии, описывающие
процесс ферментации сывороточно-молочной
смеси, представленные формулами (1) и (2), а
также построены поверхности отклика (рис. 1 и
2).
Контроль:
Υ = 15,23 ⋅ Χ 1 − 0 ,31 ⋅ Χ 12 + 3,86 ⋅ Χ 2 − 170,11 ; (1)
Образец 2:
Υ = 16 ⋅ Χ 1 − 0 ,34 ⋅ Χ 1 2 + 4 ,36 ⋅ Χ 2 − 158,51 ; (2)
где Y – титруемая
кислотность
готового
продукта, оТ;
аi – эмпирические коэффициенты;
X1 – температура сквашивания, оС;
X2 – продолжительность сквашивания, ч.
Установлено, что уравнения регрессии
являются
адекватными,
коэффициент
вероятности для исследуемых моделей выше
75%.
Таблица 2.
Пределы варьирования факторов
эксперимента
Уровни
варьирования
факторов
эксперимента
Верхний
уровень
Нижний
уровень
Основной
уровень
Пределы варьирования факторов
эксперимента
ТемпераПродолжи- Продолжитура
тельность
тельность
сквашивасквашивасозревания, ОС,
ния, ч
ния, ч
(X1)
(X2)
(X3)
30
12
12
15
4
0
22,5
8
6
Рисунок 1. Зависимость титруемой
кислотности продукта от исследуемых
факторов (контроль)
209
НАУЧНИ ТРУДОВЕ
ТОМ LX
“ХРАНИТЕЛНА НАУКА, ТЕХНИКА И
ТЕХНОЛОГИИ – 2013“
18-19 октомври 2013, Пловдив
Рисунок 2. Зависимость титруемой
кислотности продукта от исследуемых
факторов (опыт)
Из рисунка 2 видно, что для достижения в
процессе ферментации опытным образцом
титруемой кислотности 65-75оТ, требуется
проводить сквашивание при температуре 22-26°С
в течение 8-10 ч. При повышении или понижении
данной
температуры
продолжительность
сквашивания увеличивается.
Исходя из уравнений регрессии следует, что
достижение в процессе ферментации титруемой
кислотности
65-75 оТ
при
одинаковой
температуре сквашивания в опытном образце
происходит в 1,5-2 раза быстрее в сравнении с
контролем,
несодержащем
лактулозу.
Интенсификация
развития
заквасочных
микроорганизмов
в
сывороточно-молочной
смеси может быть связана с чем, что в процессе
изомеризации
лактозы
в
сыворотке
накопливаются наряду с лактулозой и побочные
вещества, в частности продукты гидролиза
белков, что приводит к образованию более
доступных для микроорганизмов источников
азота [2].
На основании полученных результатов
исследований
разработан
технологический
регламент
получения
нового
вида
ферментированного напитка
на основе
SCIENTIFIC WORKS
VOLUME LX
„FOOD SCIENCE, ENGINEERING AND
TECHNOLOGIES – 2013“
18-19 October 2013, Plovdiv
вторичного молочного сырья, включающего
сыворотку, обогащенную лактулозой, и ОБМ в
соотношении 3:1, с использованием кефирной
заквасочной микрофлоры.
Для
исследования
хранимоспособности
ферментированного
сывороточно-молочного
напитка
смешанного
брожения
образцы
расфасовывали в потребительскую тару и
храненили при температуре 4±2˚С. В процессе
хранения изучали изменение органолептических,
физико-химических
и
микробиологических
показателей. На основании комплексной оценки
исследуемых
показателей
установлен
гарантированный срок годности нового вида
ферментированного
сывороточно-молочного
напитка смешанного брожения не более 7 суток
при температуре 4±2˚С.
Заключение
Подобран
оптимальный
состав
смеси,
состоящей
из
сыворотки,
обогащенной
лактулозой, и обезжиренного молока для
получения ферментированного сывороточномолочного напитка смешанного брожения.
Установлены оптимальные технологические
параметры производства напитка, позволяющие
получить
качественную
продукцию,
обладающую
высокими
потребительскими
свойствами, определен гарантированный срок
годности.
Литература
[1] Шингарева, Т.И. Способ обогащения молочной
сыворотки лактулозой: пат. 14308 Респ. Беларусь,
МПК7 А23С 21/00 / Т.И. Шингарева,
О.И. Купцова, А.А. Ажанилок, В.В. Автушенко;
заявитель Мог. гос. ун-т продовольствия. № а 20091612; заявл. 16.11.09; опубл. 30.04.11 //
Афiцыйны бюл. / Нац. цэнтр iнтэлектуал.
уласнасцi. – 2011. – №2. – C. 45.
[2] Храмцов, А.Г. Лактоза и ее производные /
А.Г. Храмцов,
Б.М. Синельников,
И.А. Евдокимов, С.А. Рябцева, А.В. Серов; науч.
ред. акад. РАСХН А.Г. Храмцов. – СПб.:
Профессия, 2007. – 768 с.
210