Инновации в технологии изготовления кисло молочных продуктов

 

 

Сыр занимает особое место  среди молочных продуктов. Приемы его изготовления позволили концентрировать представляющие наибольшую ценность жировую и белковую часть молока, а затем сохранять этот концентрат. Популярность сыров объясняется их высокой питательной и биологической ценностью. В последнее время получены данные о высокой биологической активности короткоцепочечных пептидов, которые сравнивают с витаминами и гормонами [13].

Мягкие сычужные сыры вырабатывают из молока высокой зрелости, используя при этом повышенные дозы закваски (1–3%). Для сохранения высокой влажности сырное зерно должно быть крупным (1–5 см).

Второе нагревание и  прессование не применяют. В начальный период созревания в сырах достигается высокая кислотность (рН 4,7–4,9), в результате чего биохимические процессы сильно затормаживаются. По мере развития на сырах поверхностной микрофлоры кислотность снижается, и активность ферментов возрастает. Сыры, созревающие со слизью на поверхности, имеют аммиачный привкус. Для усиления развития поверхностной микрофлоры мягкие сыры вырабатывают небольших размеров с большой удельной поверхностью и неполной замкнутостью верхнего слоя сырной массы. Технология свежих сыров отличается от технологии творога только сычужным свертыванием молока и посолкой. Мягкие сычужные сыры вырабатывают из молока высокой зрелости, используя при этом повышенные дозы закваски (1–3%). Для сохранения высокой влажности сырное зерно должно быть крупным (1–5 см). В сырах, созревающих с участием плесени, накапливается большое количество продуктов липолиза (кислоты, альдегиды, кетоны, спирты и другие органические соединения), способствующих образованию перечногрибного вкуса. Одной из проблем в сыроделии являются потери белка и жира с сывороткой, отделяемой от сгустка после свертывания молока и, как следствие, снижение выхода сыра. Причиной этого является недостаточная влагоудерживающая способность казеина в коагулированном состоянии. Для повышения гидрофильных свойств сгустка возможно введение в состав смеси белковых и углеводных компонентов растительного и животного происхождения: изоляты и концентраты растительных и животных белков (соевые, рисовые, овсяные, кукурузные), яичный белок, белок крови и т. д.

Исследована возможность использования растительных белковых продуктов с целью увеличения выхода сыра, улучшения его диетических свойств. Было изучено влияние смесей молока, соевых и комбинированных растительных (соево-овсяных, соево-нутовых, овсяно-ореховых, соево-кукурузных) белковых продуктов на свертывание сычужным ферментом, динамика синерезиса сгустка, содержание сухих веществ в сыворотке в зависимости от концентрации белковых добавок, температуры и рН смеси, а также структурно-механические показатели сгустка. Проведенные исследования показывают, что добавка протеината кальция, соево-молочного концентрата, соевой основы к молоку не влияет на характер процесса синерезиса сгустка, а вызывает лишь его некоторое замедление. Показано, что смеси молока с соевыми белковыми продуктами хорошо свертываются сычужным ферментом, добавки не влияют на характер синерезиса сгустка, однако, увеличение концентрации добавки, увеличение рН и снижение температуры вызывает уменьшение объема выделенной сыворотки, при этом изменяется и содержание сухих веществ в сыворотке, что приводит к изменению структурно-механических свойств сгустка [14].

Оптимизация свойств  сычужного сгустка (длительность сычужного свертывания) показала, что концентрация белка, температура и кислотность смеси, т. е. все три фактора влияют на реологические свойства сгустка. Установленная зависимость показывает, что чем выше концентрация белка и температура и ниже кислотность смеси, тем структурные свойства сгустка выше.

Однако увеличение содержания белка в смеси более, чем на 1%, что соответствует повышению содержания белка в смеси приблизительно на 25%, приводит к крошливой консистенции сыра и ухудшает органолептические свойства сыра [15].

На основании уравнений, графических зависимостей, органолептических показателей установлено, что оптимальная концентрация комбинированных растительных белков в смеси 0,75%. Температура образования сгустка 42°С и рН 6,0. При этих параметрах содержание сухих веществ в сыворотке минимально, а выход сыра в сравнению с контрольным опытом увеличивается.

В результате проведенных  исследований был разработан способ производства сыра, включающий пастеризацию молока, охлаждение до температуры свертывания, внесение бактериальной закваски, хлористого кальция, сычужного фермента, получения сгустка, обработку, посолку и созревание, отличающийся от традиционного тем, что с целью экономии молока и повышения выхода сыра в молоко перед пастеризацией вносят соевую белковую добавку в количестве 0,75%.

Добавление растительного  белка позволяет увеличить степень использования сухих веществ молока, так как соевые белки обладают хорошей гидрофильной способностью связывая влагу, удерживают растворенные в ней вещества. Большая водоудерживающая способность может быть использована для увеличения влажности сыров, особенно если получают сыры с низким содержанием жира.

Введение соевого белка  в смесь можно осуществлять путем смешивания коровьего молока с соевой основой («соевым молоком»), представляющей собой водную эмульсию белков, жиров и других водорастворимых веществ соевых бобов, полученную путем их водной экстракции в нейтральной или слабо щелочной среде. Оптимальное соотношение соевой основы и коровьего молока 1:2, температура образования сгустка 43°С, рН смеси 5,3. Использование соевой основы в сыроделии при выработке сыров с применением плесневой микрофлоры, например сыра рокфор, позволяет получить продукт с высокими органолептическими показателями [16].

 

 

2.4 Белковые наполнители на основе микробной конверсии вторичного сырья молочной промышленности

 

 

Одним из актуальных и  перспективных направлений в решении проблемы коррекции питания для поддержания адаптивно-компенсаторных механизмов организма человека является использование пищевых белковых или минокислотных добавок. Они способствуют повышению пищевой ценности продуктов питания и позволяют создавать сбалансированные продукты и напитки функционального направления.

Проведенные ранее исследования позволили разработать первый этап технологии, основанной на использовании осмоустойчивых штаммов пекарных дрожжей, характеризующихся высокой скоростью роста.

I этап включает следующие  стадии:

– приготовление питательной среды;

– получение лабораторной чистой культуры;

– выращивание маточных дрожжей;

– выращивание товарных дрожжей;

– разрушение клеточных оболочек;

– сгущение полученной суспензии;

– сушка комплексного препарата.

Если технологические  операции по культивированию пекарных дрожжей на гидролизованной молочной сыворотке, сгущению полученной биомассы и ее высушиванию соответствуют в основном принципам выращивания пекарных дрожжей на традиционном сырье, то реализация стадии разрушения клеточных оболочек решена по-новому.

Известно, что разрушение клеточных оболочек технически сложная задача. При этом питательная ценность дрожжевой биомассы ограничена низкой доступностью внутриклеточных компонентов, для полноценного усвоения которых необходимо деструктировать полимеры клеточных стенок.

Известно, что клеточная  стенка дрожжей трудно разрушается ферментами пищеварительного тракта человека, так как она выполняет не только структурную, но и защитную функцию клетки. Это определяет особенности строения и состава клеточных стенок. Клеточная стенка — это многослойная оболочка, состоящая из разных по своему химическому составу слоев. Таким образом, задача разрушения клеточной оболочки многофункциональна и требует использования комбинированного воздействия с учетом ее сложного состава.

В настоящий момент можно  выделить следующие основные методы разрушения клеточных стенок: биологические, химические, физические, механические и комбинированные. Все представленные способы характеризуются определенной совокупностью достоинств и недостатков. Нами для моделирования в лабораторных условиях было выбрано разрушение под воздействием комбинированных воздействий, а именно, гидродинамическое разрушение ультразвуком с последующим автолизом или ферментолизом.

Международная электротехническая комиссия (МЭК) рекомендует использовать при получении пищевых продуктов ультразвуковое воздействие с плотностью акустической энергии не более 0,03–0,6 Вт / см.

 

Таблица 2

Влияние способа обработки  дрожжевой биомассы на деструкцию полимеров клетки (накопление аминного азота и растворимых сухих веществ)

Показатель	Объем, мл.	рН	СВ, %	Аминный азот, мг%	Растворимые СВ,%
Исходные дрожжи	1000	4,72	6,71	21,0	0,31
Суспензия после  ультразвуковой  обработки	1000	5,64	5,7	73,5	1,29
УЗ+ плазмолиз  (0,25% NaCl на Д25)	1000	5,2	5,6	232,0	3,8
Суспензия после  ферментолиза	1000	5,65	5,6	203,0	3,63
Суспензия после  сепарации УЗ+плазмолиз	900		3,76	190,3	5,06
Суспензия после сепарации (ферментолиз)	900		3,88	185,5	4,78

 

При постоянном уровне воздействия  акустической энергии, эффективность  разрушения клеточных оболочек зависит  от времени воздействия, этот параметр был выбран в качестве переменного. Эффективность разрушения клеточных оболочек оценивали по содержанию аминного азота в суспензии.

В результате моделирования  была установлена зависимость между временем обработки и содержанием «мертвых» клеток в дрожжевой суспензии, а также эффективностью последующего автолиза.

Количество «мертвых»  клеток определяли микроскопированием с использованием метода окрашивания  метиленовой синью (по Финку).

Установлено, что оптимальным  временем гидродинамического воздействия  на клеточные оболочки с точки  зрения эффективности последующего автолиза является время 10 мин. В таблице 3 приведены показатели дрожжевого автолизата и экстракта, полученных из пекарных дрожжей, выращенных на гидролизате молочной сыворотки. Из приведенных данных видно, что содержание аминного азота после сепарации суспензии увеличивается почти на 40%.

 

Таблица 3

Характеристика автолизата и экстракта, полученных из дрожжевой биомассы

Наименование  показателя	Характеристика и норма
	Автолизат  Экстракт	Автолизат  Экстракт
Внешний вид	порошок	порошок
Цвет	светло-желтый	светло-бежевый
Запах	приятный свойственный молочным продуктам	без запаха
Концентрация сухих веществ, %, не менее	94,0	94,0
Концентрация  аминного  азота, % СВ	3,0–3,8	3,5–6,0
рН	5,0–6,0	5,0–6,0

 

Полученные по этой технологии дрожжевые автолизаты и экстракты характеризовались высокими потребительскими свойствами. Они либо не имели запаха, либо обладали приятным запахом и характеризовались микробиологической чистотой.

 

 

2.5 Использование пшеничных зародышевых хлопьев в производстве сметанного продукта

 

 

Одно из перспективных  направлений развития молочной промышленности — создание комбинированных продуктов, обладающих предпочтительным набором и соотношением компонентов, максимально приближенных к физиологическим потребностям организма. Решить эту задачу можно с помощью комбинирования молочного и растительного сырья. Особый интерес в этом отношении представляют злаки. Введение злаковых добавок в молочную основу позволяет заменить часть белка животного происхождения растительным, повысить биологическую и витаминную ценность, улучшить минеральный состав, обогатить продукт пищевыми волокнами и другими ценными компонентами [17].

Создаются комбинированные молочные продукты со злаковыми добавками, в частности с пшеничными зародышевыми хлопьями. Пшеничные зародышевые хлопья содержат белков от 23,8 до 41,3%; липидов — от 7,4 до 21,4%; углеводов — от 28,5 до 46,0%, в том числе пищевых волокон (клетчатки, лигнина, гемицеллюлозы, пектиновых веществ) — 17,3–17,9%; минеральных веществ — 4,5–6,5%. Отличительной особенностью липидных фракций пшеничных зародышевых хлопьев является высокое содержание в них полиненасыщенных жирных кислот (линолевой, лииноленовой и арахидоновой), на долю которых приходится около 63,6%. Богат минеральный и витаминный состав пшеничных зародышевых хлопьев. Пшеничные зародышевые хлопья отличаются высоким содержанием магния, железа, меди, цинка, брома, селена, алюминия, бария и кобальта. Содержание тиамина в них равно 1,5–6,2 мг / 100г, что в 2–3 раза выше, чем в муке высшего сорта, рибофлавина — 0,2–1,5 мг / 100г, ниацина — 7,5–8,0 мг / 100г, пиридоксина — 3,3–5,0 мг / 100г. Особенно высоко содержание в ПЗХ витамина Е. Оно составляет 12,3–13,0 мг / 100г.

На основании проведенных  исследований в качестве базовой молочной основы для обогащения пшеничных зародышевых хлопьев была выбрана сметана. Из кисломолочных продуктов сметана выделяется высокими пищевыми достоинствами. Благодаря изменениям, происходящим с белковой частью в процессе сквашивания, сметана усваивается быстрее и легче, чем сливки соответствующей жирности. Некоторые молочнокислые бактерии в процессе сквашивания сметаны способны синтезировать витамины группы В, поэтому в сметане по сравнению с молоком выше содержания этих витаминов.

Однако сметана имеет  непродолжительный срок годности, который, согласно нормативным документам, составляет 72 ч с момента окончания технологического процесса.

Для повышения стойкости кисломолочного продукта при хранении можно использовать инактивацию ферментов методом термической обработки продукта (термизацию). Но при традиционном способе производства кисломолочных продуктов термическая обработка не допустима, так как нагревание приводит к уплотнению ничем не защищенной пространственной сетки молочнобелкового геля, сопровождающегося выделением влаги из продукта. Проблему можно решить, если использовать стабилизаторы, обладающие высокой влагоудерживающей способностью. Пшеничные зародышевые хлопья обладают хорошей влагопоглотительной способностью, что позволило их использовать не только в качестве обогащающей зерновой добавки, но и в качестве стабилизатора при производстве термизиированного молочного продукта на основе сметаны. В соответствии с действующими техническими нормативными правовыми актами такой продукт называется сметанным продуктом.