Разработка технологии кисломолочных напитков с использованием белков растительного происхождения

Актуальность темы

исследований. Проблема обеспечения внутреннего рынка молочными составными и молокосодержащими напитками с диетическими свойствами, высокого качества и повышенной пищевой и биологической ценности является приоритетной для молочной промышленности России.

Отечественный и зарубежный опыт свидетельствует о том, что восстановление структуры питания, повышение его качества и безопасности традиционным путем практически невозможно. В связи с этим весьма актуально создание продуктов питания на основе комбинирования сырья животного и растительного происхождения [Рогов и др., 2000; Сизенко, 2001; Забодалова, 2001; Майоров и др., 2003; Тамим, Робинсон, 2003 и другие].

Молоко уже не расценивается только как составной компонент продуктов питания, но и является источником различных, в том числе принципиально новых обладающих уникальными свойствами пищевых компонентов, обеспечивающих полноценные профилактику и здоровье человека [Федеральный закон от 12 июня 2008 г № 88-ФЗ Технический регламент на молоко и молочную продукцию]. Широкое применение соевых белковых препаратов взамен части натурального молока — новый шаг в развитии этого направления.

Проблема использования в молочной промышленности компонентов сои в замен части натурального молока вызывает устойчивый интерес на протяжении ряда лет, так как ее решение позволяет не только создать дополнительные ресурсы сырья, но и увеличить выпуск и расширить ассортимент молочных продуктов [Забодалова, 2000, 2001; Сизенко, 2001; Антипова и др., 2001; Нититмайонг, 2001; Майоров и др., 2002; Остроумов и др., 2003; Рязанова и др., 2003; Лилашенцева, Сафронова, 2008 и другие].

Новое направление развития молочной отрасли в настоящее время особенно актуально для Российской Федерации, которая все еще занимает лидирующее положение в мире по объему импорта сухого цельного и сухого обезжиренного молока [Ежегодник Российского союза предприятий молочной отрасли, 2004]. Вместе с тем, при использовании восстановленного цельного и обезжиренного молока и компонентов сои в качестве основного сырья для выработки кисломолочных напитков с высокими качественными характеристиками предстоит вносить определенные коррективы в традиционные технологии их производства, прежде всего, в режимах отдельных технологических операций и в дозах внесения бактериальных культур в молочную систему.

Однако, несмотря на перспективность переработки зерен сои для получения комбинированных продуктов с молочным сырьем, зачастую они не находят широкого распространения на российском потребительском рынке. Причинами тому в основном являются: специфический бобовый привкус, наличие в бобах специфических веществ (уреазы, липоксидазы, салонины, эстрогены), ингиби-рующих переваривание белков, и наличие олигосахаридов в зернах сои, вызывающих скопление газов в кишечнике и расстройство желудочно-кишечного тракта особенно у детей и у людей пожилого возраста, а также присутствие соевой эмульсии в комбинированных напитках с молочным сырьем не обеспечивает стабильную однородную консистенцию при хранении — срок хранения без нарушения консистенции не превышает 50−60 часов при (6±2) °С [Забодалова, 2000; Антонова и др., 2001; Остроумов и др., 2003; Васильев, 2003 и др.].

Кроме того, производство молочных составных и молокосодержащих кисломолочных напитков на основе восстановленного обезжиренного молока и соевой эмульсии («соевого молока») с многочисленными наполнителями и ароматизаторами предполагает знание сущности процессов и особенностей технологии отдельных видов ферментированных напитков, изыскание надежных путей обеспечения безопасности продукта и его высоких потребительских свойств.

В этой связи исследования по разработке технологии новых пищевых продуктов с оптимальным комбинированием молочных и немолочных белоксо-держащих пищевых компонентов с получением высококачественных и дешевых продуктов питания, максимально приближенных по органолептическим,, физико-химическим и технологическим свойствам натуральному молочному продукту имеют определенный научный и практический интерес.

Приданию кисломолочным напиткам с использованием белков растительного происхождения заданной текстуры, консистенции, вкуса и аромата путем совершенствования технологических операций и с использованием натуральных пищевых добавок в процессе производства, а также установлению рациональных параметров и режимов обработки молочно-соевой смеси посвящена настоящая работа.

Дель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлась разработка технологии производства кисломолочных напитков с использованием белков растительного происхождения.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

• Обосновать выбор молочного сырья и технологических параметров его обработки для создания молочно-соевых систем;

• Изучить влияние различных факторов на интенсивность извлечения растворимых веществ, в том числе ингибиторов протеаз, из растительного сырья в процессе гидратации, а также разработать технологию получения соевой эмульсии как составного компонента, обеспечивающую стабильность органо-лептических, физико-химических свойств и санитарного состояния в процессе хранения при температуре (4±2) °С в течение не менее семи суток;

• Экспериментально установить рациональное соотношение между молочной системой (восстановленное обезжиренное молоко) и соевой эмульсией в комбинированной смеси и изучить условия, обеспечивающие стабильность ее органолептических, физико-химических и микробиологических показателей при хранении;

• Теоретически обосновать и изучить влияние дозы, стадии приготовления заквасок (первичная и вторичная производственная), соотношения бактериальных культур в йогуртовых и кефирных заквасках и продолжительности сквашивания на их кислотообразующую способность, вязкость и органолептические свойства сгустков, полученных на основе комбинированной смеси при разном соотношении молока и соевой эмульсии;

• Изучить влияние стабилизаторов и природных подсластителей на вязкость и органолептические показатели комбинированного кисломолочного напитка типа «йогурт» и разработать технологию их внесения;

• Оценить изменение аминокислотного состава в соевой эмульсии, молоч-но-соевой системе и кисломолочных напитках в процессе термической обработки;

• Обосновать технологическую схему получения кисломолочных напитков на основе молочно-соевой системы и установить условия и сроки их хранения;

• Произвести расчет экономической эффективности производства кисломолочных напитков;

• Использовать полученные результаты и установленные закономерности для разработки нормативной документации на кисломолочные напитки йогурт-ные и кефирные.

Научная новизна работы. Обоснована технология производства кисломолочных напитков типа «йогурт» и «кефир», позволяющая направленно регулировать качественные показатели продуктов.

Выделены, исследованы и обоснованы основные факторы, влияющие на качественные показатели восстановленного обезжиренного молока, соевой эмульсии, молочно-соевой смеси, на процесс сквашивания и получение кисломолочных напитков с использованием белков растительного происхождения.

Научно обоснованы и экспериментально установлены параметры получения восстановленного обезжиренного молока, соевой эмульсии и молочно-соевой смеси, обеспечивающие максимально приближенную к натуральному молоку пищевую ценность, устойчивую стабильность органолептических свойств и санитарного состояния в процессе хранения при температуре (4±2) °С в течение не менее семи суток.

Обоснованы дозы, стадии приготовления и соотношение бактериальных культур в йогуртовых и кефирных заквасках, продолжительность сквашивания в средах с различным соотношением восстановленного обезжиренного молока и соевой эмульсии, а также виды и дозы стабилизаторов и природных подсластителей, обеспечивающие высокие качественные показатели кисломолочных напитков и устойчивость сгустка к синерезису.

Получена совокупность новых научно обоснованных данных, позволяющая создать молочно-соевые сквашенные напитки умеренной кислотности.

Практическая значимость работы. Разработана технология кисломолочных напитков на основе восстановленного обезжиренного молока и соевой эмульсии, максимально приближенных по органолептическим, физико-химическим и технологическим свойствам натуральному молочному продукту.

Разработан и обоснован ассортимент сквашенных комбинированных напитков на основе восстановленного обезжиренного молока с использованием белков растительного происхождения.

Разработаны проекты СТО на кисломолочные напитки типа «йогурт», мо-лочно-соевую смесь, соевую эмульсию.

Результаты исследований внедрены в учебный процесс при прохождении лабораторных работ по дисциплинам «Исследовательская работа», «Технология продуктов из животного сырья», «Технология, продуктов из растительного сырья».

Реализация результатов исследований:

При внедрении результатов исследований проведены производственные испытания на предприятии ООО «Союшка» (см. приложение 1), выпущены кисломолочные йогуртовые и кефирные напитки объемом по 50 л.

Апробация работы:

Материалы диссертации представлялись и обсуждались на:

— V региональной конференции «Проблемы и перспективы Азиатско-Тихоокеанского региона» (г. Находка, ИтиБ, 2004 г);

— 4 международной конференции молодых ученых «Россия и страны АТР: институциональные преобразования в период перехода к рынку» (г. Владивосток, ДВГТРУ, 2004г);

— 4 конференции молодых ученых, аспирантов и специалистов ИЖ и ВМ (г. Уссурийск, ПГСХА, 2005г);

— Региональной межвузовской научно-практической конференции «Проблемы бизнеса и технологий в Дальневосточном регионе» (г. Находка, ИтиБ, 2006г);

— IV международной конференции-выставке «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации» (г. Москва, 2006 г);

— Международном симпозиуме «Мировое сельское хозяйство: современное состояние, актуальные проблемы и тенденции развития» (г. Уссурийск, ПГСХА, 2008);

— Международной конференции с элементами научной школы для молодежи (г. Владивосток, ТГЭУ, 2010 г);

— Конференции «Молодые ученые — агропромышленному комплексу Дальнего Востока» (г. Уссурийск, ПГСХА, 2010);

— Региональной научно-практической конференции молодых ученых «Проблемы бизнеса и технологий в Дальневосточном регионе» (г. Находка, ИТиБ, 2011).

Публикации:

По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 1 статья в издании рекомендованном ВАК.

Объем и структура диссертации:

Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 149 страницах машинописного текста и содержит 37 таблиц, 16 рисунков и 7 приложений.

Список литературы

включает 195 наименований, из них 26 на, иностранном языке.

выводы.

1 Разработана технология кисломолочных напитков на основе молочно-соевой смеси, позволяющая получить продукты с органолептическими и физико-химическими показателями, приближенными к показателям подобных продуктов из восстановленного обезжиренного молока.

2 Изучен процесс гидратации сои и параметры термической обработки суспензии для полной инактивации в ней' токсических веществ и антиметаболитов.

Показано, что термическая обработка соевой суспензии при температуре (120±2) °С в течение 20−30 минут обеспечивает полное разрушение антипитательных веществ, устранение специфического привкуса и запаха сои.

3 Научно обосновано рациональное соотношение между восстановленным обезжиренным молоком и соевой эмульсией в комбинированной смеси и изучены условия, обеспечивающие стабильность ее органолептических, физико-химических и микробиологических показателей.

Показано, что содержание основных питательных веществ в молоке и соевой эмульсии зависит от концентрации в них воды, и установлено, что при соотношении между сухое молоко/вода 1:10 и соя/ вода 1:9 при последующем смешивании молока с соевой эмульсией в соотношении 7:3 обеспечивается максимальное приближение молочно-соевой смеси к обезжиренному молоку по органолептическим показателям, по содержанию сухих веществ и белка, а также более высокое качество кисломолочных напитков типа «йогурт» и «кефир».

Использование же восстановленного обезжиренного молока и соевой эмульсии с более высокой концентрацией воды, нормализованных по сухому веществу и сахару, обеспечивает более высокую вязкость и улучшение органолептических характеристик кисломолочных напитков, существенно увеличивая выход готовых продуктов.

4 Установлено влияние вида, дозы и кратности пересадок йогуртовых и кефирных заквасок на кислотообразующую способность, вязкость и органолепг тические характеристики сгустков, полученных от сквашивания молочно-соевой смеси разного соотношения (7:3 и 1:1, соответственно).

Показано, что двукратная пересадка йогуртовый и кефирных заквасок и внесение их в дозе 5 г/100г обеспечивает повышение вязкости продукта от 4,8 до 13,1% и скорости образования молочной кислоты, при этом в мол очно-соевой смеси в соотношении- 7:3 повышение вязкости более существенно, чем? при 1:1, а однонаправленная зависимость между вязкостью и образованием молочной кислоты отмечается только^ под, воздействием дозы заквасок, но в одинаковых условиях среды (соотношение восстановленного обезжиренного молока/ соевой эмульсии, режим обработки и кратность пересадки закваски).

5 Кислотообразующаяспособность, вязкость и органолептические характеристики сгустков формируются под воздействием соотношения бактериальных культур в заквасках их дозы и продолжительности сквашивания.

Продукты выработанные с различными соотношениями бактериальных культур в заквасках (для йогуртовых: 1:1 и 4:1, а также с внесением бифидобак-терий в соотношениях соответственно 3:1:1- для кефирных — кефирные грибки в чистом виде и с добавкой бифидобактерий в соотношении 4:1), обеспечивают наличие в них специфических вкуса и аромата, что создает возможность для расширения ассортимента продуктов.

Результаты опыта позволяют рекомендовать выработку кисломолочных напитков, из молочно-соевой смеси в соотношении 7:3 или 1:1, с использованием бактериальных культур Str. thermophilus и Ь. delbrueckii подвида bulgaricus (соотношение 1:1) для йогуртовых и кефирных грибков и бифидобактерий в соотношении 4:1 в количестве 5% от массы. Рациональной продолжительностью сквашивания являются для йогуртового и кефирного напитков 4 и 12 ч, соответственно:

6 Разработана и обоснована технология внесения обогащающих, вкусокор-ректирующих добавок и стабилизаторов в молочно-соевую основу, обеспечивающую улучшение органолептических характеристик и стабильность консистенции кисломолочных йогуртовых напитков.

7 На основании исследований разработаны проекты нормативных документов на выпуск 3 наименований напитков: соевых, молочно-соевых и сквашенных.