Аналіз сучасного стану використання полісахаридів як стабілізаторів консистенції сквашених сироваточних напоїв

Таблиця 2.1

Фізико-хімічні показники сироватки

Молочну сироватку використовували як основу та смакову речовину, яка надає готовому продукту приємний молочний присмак, підвищуючи його харчову цінність [14, с. 11].

На першому етапі було визначено співвідношення молочна сироватка - цукор.

Цукор додається до модельної системи у вигляді цукрового піску або цукрової пудри шляхом змішування його з молочною сироваткою в різних концентраціях та подальшим уварюванням. Модельні суміші, що складалися з молочної сироватки та цукру в різних співвідношеннях, зазнали пастеризації при температурі 90...95°С протягом (10...15)х60с. [12, с. 20]

У процесі термообробки цієї суміші цукор виявляє свою структуроутворюючу здатність, яка полягає в здатності утворювати розчини різної густини. Також цукор у процесі приготування рідкої основи для напівфабрикату спроможний підлягати кислотному гідролізу - інверсії. У менш концентрованих за цукром системах, при однакових умовах, гідроліз діє краще, ніж у більш концентрованих. Крім того, вміст цукру в суміші, що висушується, впливає на швидкість сушіння, а високий його вміст зумовлює отримання продуктів із вираженим коричневим кольором за рахунок накопичення продуктів реакції меланоі-диноутворення і карамелізації.

У зв'язку з цим зазнали пастеризації зразки модельних сумішей із додаванням цукру в кількості 25%, 50%, 75% до маси сироватки. Кількість сухих речовин перед висушуванням у них становила 15%, 30%, 45%.

Одним із напрямів промислової переробки молочної сироватки є її знесолення та отримання згущених сироваткових концентратів і сухої сироватки. Знесолювання молочної сироватки із застосуванням методу електродіалізу проходить достатньо інтенсивно до 75-90 %. Використання нанофільтрації найбільш доцільно для попереднього концентрування молочної сироватки під час виробництва згущених і сухих молочних продуктів, оскільки на цей процес витрачається на порядок менше енергоресурсів у порівнянні з вакуум-випарюванням і забезпечується одночасна часткова демінералізація молочної сироватки [14, с. 11].

В табл. 2.2 наведено порівняльну характеристику зразків сухої підсирної сироватки і двох зразків сухої сироватки після нанофільтрації та електродіалізу.

Рівень демінералізації молочної сироватки із застосуванням нанофільтрації становив близько 34 % і електродіалізу – 80 %.

В подальшому отриману сироватку можна використовувати як основу для продуктів дитячого харчування, морозива, традиційних кисломолочних продуктів, молочних консервів.

Таблиця 2.2

Порівняльна характеристика зразків сухої підсирної сироватки і двох зразків сухої сироватки після нанофільтрації та електродіалізу

Використання сироватки — перспективний напрям у виробництві продуктів функціонального призначення. Найпростішим способом застосування сироватки, при якому зберігаються всі її інгредієнти — створення напоїв на її основі [15, с. 7].

На кафедрі технології переробки продукції тваринництва та виробництва комбікормів БНАУ створено сироватковий напій прямого підкислення, що містить у своєму складі сироватку молочну з-під сиру кисломолочного, цукор та високоетерифікований цитрусовий пектин YM-100-L. Для створення кислого середовища, необхідного для проявлення стабілізуючої дії пектину, використано підкислювачі: лимонна кислота та яблучний сік.

Технологія напою складається з таких операцій: приймання сироватки, очищення, охолодження, приготування пектино-цукрової суміші та внесення її у сироватку; підігрівання суміші до 70 °С для повного розчинення; внесення підкислювачів та решти сироватки, гомогенізація, пастеризація при температурі (90±2) °С без витримки , охолодження, фасування [15, с. 8].

Досліджено органолептичні, фізико-хімічні та реологічні показники сироваткових напоїв. Виявлено, що застосування пектину покращує консистенцію продукту, а також змінює кислий смак напою на солодко-кислуватий. Найкращих результатів досягається при використанні композиції підкислювачів: лимонної кислоти та яблучного соку у співвідношенні 1:50, що забезпечує високі споживчі властивості виробів. Одноосібне застосування регуляторів кислотності спричиняє вади напоїв: лимонна кислота обумовлює вади органолептики та протікання процесів гелеутворення, яблучний сік – рідку нестабільну консистенцію. При застосуванні комбінації цих компонентів та внесенні пектину у кількості (0,4-0,5) % отримані напої мають солодко-кислуватий смак з вираженим яблучним смаком та ароматом, синерезис не вище 25 % та рН 3,3-3,6, стабільні протягом 5 діб.

2.2. Переваги та недоліки технологічної переробки

Значна частина рослинної сировини при виготовленні харчових продуктів йде на відходи, які нині вважають цінними вторинними матеріальними ресурсами через багатий склад, в тому числі біологічно активних речовин. У відходах рослинної сировини знаходиться один із полісахаридів – пектин, технологія отримання якого давно привертає до себе прискіпливу увагу науковців і виробників з усього світу [8, с. 12].

Полісахариди – складні вуглеводи, які за хімічною структурою є полімерами, побудованими із залишків багатьох тисяч молекул моносахаридів та їх похідних, об'єднаних за допомогою реакції поліконденсації. За особливостями хімічної будови ці сполуки поділяються на гомополісахариди та гетерополісахариди.

Гомополісахариди — складні вуглеводи, мономерами яких є залишки однакових моносахаридів (найчастіше глюкози) або їх похідних. Гомополісахариди поділяються на вуглеводи тваринного (глікоген, хітин), рослинного (крохмаль, клітковина, інулін, пектини)та мікробного (декстран) походження.

Гетерополісахариди — складні вуглеводи, утворені з різних за хімічною структурою мономерів — похідних гексоз.

Відповідно до фізіологічних функцій полісахариди можна поділити на структурні, які утворюють опорні тканини (целюлоза, пектинові речовини, хітин); резервні, що поступово споживаються в процесі обміну (крохмаль, глікоген, інулін); захисні, що утворюються у відповідь на ушкодження рослин (слизи і камеді).

Дослідження полісахаридів пов'язане з великими труднощами. На цей час добре вивчені лише окремі гомополісахариди – крохмаль, глікоген і целюлоза.

Крохмаль — рослинний гомополісахарид, що складається з двох фракцій — амілози та амілопектину, які становлять 15-20 % та 80-85 % загальної маси крохмалю, відповідно.

Крохмаль - найважливіший гомополісахарид рослин із загальною формулою (C6H1005)n. Це білий порошок, нерозчинний у воді, без смаку і запаху. У гарячій воді утворює колоїдний розчин, що забарвлюється йодом у синій колір [18, с. 35].

Крохмаль утворюється в процесі фотосинтезу в зелених листях рослин і відкладається в насіннях, плодах і стовбурах. Особливо багато його міститься в зернах рису, пшениці, кукурудзи і бульбах картоплі. В організм людини і тварин крохмаль потрапляє з їжею (картопля, хліб і ін.).

Амілоза — лінійний полісахарид, молекули якого містять від 200 до 1000 мономерів (залишків глюкози); м.м. амілози—40-160 кД. У складі амілози мономери сполучені а-1,4-глікозидними зв'язками. Гомополімери амілози формують спіральні структури, кожен виток яких включає шість молекул глюкози. Специфічні кольорова реакція на крохмаль із йодом (синє забарвлення) зумовлена включенням молекул-йоду в молекулярні канали всередині спіралей амілози.

Амілопектин — розгалужений полісахарид з м.м. від 1 до 6 млн. Головний ланцюг амілопектину утворений а-1,4-глікозидними зв'язками; розгалуження формуються а-1,6-глікозидними зв'язками. Між точками розгалужень містяться 20-30 глюкозидних мономерів. Співвідношення зв'язків 1,4 до 1,6 складає приблизно 25:1. Тому молекула амілопектину має розгалужену структуру [18, с. 36].

Крохмаль є основним джерелом резервної енергії в рослинних клітинах, що утворюється внаслідок фотосинтезу і відкладається в коренях, бульбах і насінні Крохмаль — головний вуглевод в харчуванні людини, який міститься в значних кількостях у хлібних злаках, картоплі, бобових рослинах.

Технології отримання пектинових препаратів, з одного боку, спрямовані на повніше переведення пектину в екстракт, а з іншого, – на збереження його нативної структури або ж модифікацію її таким чином, щоб зберегти або поліпшити багато корисних для людини властивостей цього полісахариду. Йдеться про використання пектину як драглеутворювача. Набагато ціннішим є широке застосовування пектинів як природних іонообмінників, нешкідливих й звичних для людського організму, які дають змогу ефективно попереджувати й лікувати багато захворювань та запобігати шкідливому впливові радіонуклідів. Це зумовить використання пектинових препаратів як харчових добавок до багатьох харчових продуктів [3, с. 101].

Усі схеми отримання пектинових препаратів достатньо відомі і вирізняються високими енерго- і ресурсозатратами, пов’язаними з екстракцією, очищенням, конценруванням та виділенням пектину. Жорсткі умови екстракції за допомогою кислот досі застосовують багато світових лідерів пектинового виробництва для отримання желеутворювального пектину, який у загальному обсязі пектинових препаратів займає понад 90%. Ферментативні способи екстрагування менш агресивні, але перебувають лише на стадії наукових досліджень. Лужний гідроліз-екстрагування не знайшов широкого застосування через паралельно діючу деструкцію (b-елімінування) і багатостадійність наступного очищення і осадження продукта (солі полівалентних металів).

Проблему виробництва пектинових речовин із збереженням найкращого ефекту поглинання багатьох токсичних елементів можна вирішити з набагато меншими затратами, якщо орієнтуватися на їхні сорбційні та комплексоутворювальні властивості [3, с. 102].

Відомо, що пектинові біополимери легше взаємодіють з лугами, ніж з кислотами. Наприклад, для деструкції протопектину і переведення його у водорозчинний стан необхідні жорсткі умови екстракції. Це температура 85–90 °С і час 1,5–2 години в присутності сильних мінеральних кислот, зазвичай, соляної, сірчаної, азотної. Органічні кислоти неефективні. Кислі екстракти пектину за класичною схемою очищають після охолодження фільтруванням, адсорбцією й запарюють для економії осаджувальних реагентів (спирту, солей полівалентних металів). У результаті значно руйнуються нативні властивості пектину багато в чому руйнуються і втрачається молекулярна маса, знижується вихід продукту.

Експериментально встановлено, що лужний гідроліз має незаперечні переваги перед кислотним, якщо брати до уваги комплексоутворення пектину, що визначається молекулярною масою і, особливо, ступенем етерифікації макромолекули пектину. Деетерифікація карбоксильних груп у лужному середовищі відбувається ефективніше, а отже, можна одержати з вихідного пектину препарат із більшою кількістю вільних карбоксильних груп, ніж при взаємодії з кислотами.