Kemerovo, Kemerovo, Russian Federation
Krasnoyarsk, Russian Federation
The purpose of research is to study the practical foundations and patterns of technological regimes for the production of a fermented milk drink with prebiotic properties. Objectives: to develop a biotechnology for the production of prophylactic fermented milk products based on prebiotics; study the physico-chemical properties of the developed products. The objects of research are fermented milk drinks of mixed fermentation, which are distinguished by high biological value, enriched with prebiotic substances in the form of lactulose syrup "Lactusan". The composition and properties of the syrup "Lactusan" have been studied. A biotechnology for the production of biokefir with prebiotic substances (lactulose) has been developed. High-temperature treatment of the milk mixture at 92–95 °C with exposure for 2–8 min forms a dense protein clot with insignificant syneresis. The taste, smell of the drink, activation and growth of the starter biomass are formed in the process of fermentation at moderate conditions of 20–25 °C and further maturation at low temperatures of 8–12 °C. Lactulose concentrate is added to the ripened clot in the amount of 5 kg per 1 ton of the product. The general production cycle lasts for 22–24 hours. The features of organoleptic and physico-chemical properties are established. The fermented milk drink kefir with lactulose has an increased level of lactobacilli 108 CFU/1 g, has pronounced bifidogenic properties, the concentration of bifidobacteria or other probiotic microorganisms is 107 CFU/1 g. properties and having in its composition an increased level of lactic acid bacteria, probiotic microorganisms. Biokefir enriched with lactulose satisfies not only the physiological needs of the body, but also promotes the improvement of the intestinal microflora and is a preventive product.
biokefir, lactulose, prebiotics, bifidobacteria
Введение. Концепция оздоровления человека и предупреждения старения организма путем включения в рацион кисломолочных продуктов была выдвинута русским микробиологом И.И. Мечниковым. По его мнению, продолжительность жизни людей возрастает при удалении гнилостной микрофлоры из кишечника с помощью антагонистически активных молочнокислых микроорганизмов, вследствие прекращения всасывания в кровь токсических метаболитов [1].
При этом надежным защитным барьером от болезнетворных микроорганизмов является микрофлора бифидо- и лактобактерий. В свою очередь, наряду с ее количественным и качественным составом, значительное влияние на стабилизацию и устойчивость организма оказывают «бифидогенные факторы» – использование композиций, повышающих устойчивость и развитие естественной бифидофлоры организма человека. Использование биологически активных веществ в составе продуктов питания перспективно для поддержания здоровья и увеличения продолжительности жизни человека [2].
Одним из известных и проверенных средств решения этого вопроса является использование лактулозы. При этом лактулоза может использоваться как в виде самостоятельной пищевой добавки, так и в сочетании с бактериальными бифидосодержащими концентратами.
Кисломолочные продукты, содержащие полезные культуры микроорганизмов, традиционно используются в питании людей различного возраста. Потребители отдают предпочтение кефиру, кефирным продуктам, обогащенных различными функциональными ингредиентами, бифидобактериями. Биокефир отличается от традиционного высокой концентрацией бифидобактерий. Биокефир – это не что иное, как «здоровая жизнь». В производстве используются специальные заквасочные культуры, состоящие из термофильных и мезофильных молочнокислых стрептококков, ацидофильных палочек (Lactobacillus acidophilus), бифидобактерий (Bifidobacterium bifidum), они достаточно жизнестойки, чтобы не разрушаться под действием желудочного сока, а попадать в кишечник. Бифидобактерии являются естественной микрофлорой кишечника человека [1, 3–6].
Создание новых продуктов профилактической направленности с использованием пребиотических веществ, которые будут играть важную роль в профилактике и терапии различных заболеваний, является актуальным.
Цель исследования – изучение практических основ и закономерностей технологических режимов производства кисломолочного напитка с пребиотическими свойствами.
Задачи: разработать биотехнологию производства кисломолочных продуктов питания профилактической направленности на основе пребиотиков; изучить физико-химические свойства разработанных продуктов.
Объекты и методы. Объектами исследования были выбраны кисломолочные напитки смешанного брожения, отличающиеся высокой биологической полноценностью, обогащенные пребиотическими веществами в форме сиропа лактулозы – «Лактусан». В настоящее время наиболее изученным и востребованным бифидогенным пищевым материалом является лактулоза.
Для исследования использовались общепринятые стандартные методы.
Результаты и их обсуждение. Все используемое сырье было подвергнуто входному контролю. Молоко, используемое для производства биокефира, полностью соответствовало требованиям ТР ТС 033/2013. Кроме того, отвечало по всем показателям качества рекомендуемым нормам, предъявляемым к сырому молоку для производства кисломолочных продуктов.
Цельное коровье молоко имело свойственные ему органолептические показатели, без посторонних привкусов и запаха, без осадка и хлопьев, с высоким содержанием СОМО и белка, не содержало ингибирующих веществ, было не ниже второго сорта и кислотностью не более 19 °Т.
Лактулоза – химический изомер лактозы, относится к классу олигосахаридов, является синтетическим дисахаридом, состоящим из одной молекулы галактозы и одной молекулы фруктозы, соединенных β-гликозидной связью. Лактулоза представляет собой белое кристаллическое вещество, не имеющее запаха, хорошо растворимое в воде. Она имеет сладкий вкус и в 1,5 раза слаще лактозы. Является продуктом глубокой переработки молока: производится из молочного сахара – лактозы. Так как лактулоза хорошо растворяется в воде, она обычно применяется в форме сиропа. Состав и свойства концентрата лактулозы сиропа «Лактусан» (ТУ 9229-004-43576397-04) приведены в таблице 1.
Таблица 1
Состав и свойства концентрата «Лактусан»
|
Показатель |
Свойство |
|
Внешний вид и консистенция |
Однородная, вязкая жидкость |
|
Вкус и запах |
Сладкий, чистый, без посторонних привкусов и запахов |
|
Цвет |
От бесцветного до желтого |
|
Массовая доля сухих веществ, %, не менее |
55,0 |
|
Массовая доля лактулозы, %, не менее |
35,0 |
|
Массовая доля ост. углеводов, %, не более |
19,0 |
|
Массовая доля золы, %, не более |
1,0 |
Технология получения биокефира с лактулозой представляет собой совокупность операций, выполняемых в строго определенной последовательности, обеспечивающей высокое качество готового продукта. При выработке молочных продуктов с использованием кефирной или мезофильной заквасок (кефир, сметана, творог и др.) внесение концентрата лактулозы целесообразно после процесса сквашивания в готовый продукт, так как данные виды микроорганизмов активно метаболизируют лактулозу. Следствием исследований производства напитка профилактической направленности явилась разработка биотехнологии производства биокефира с пребиотическими веществами (лактулоза), представленная на рисунке 1.
Массу компонентов нормализации определяют по формулам материального баланса, осуществляя путем добавления к цельному молоку обезжиренного молока или сливок. Нормализованное по жиру молоко пастеризуют при температуре 92–95 °С с выдержкой в течение 2–8 мин.
Затем смесь охлаждают до температуры заквашивания 20–25 °С. В подготовленное молоко вносят закваску в количестве 5 % от объема заквашиваемой смеси, приготовленной на кефирных грибках. Видовой состав заквасочных культур представляет симбиоз следующих микроорганизмов: лактококки (Lactococcus lactis supsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris, L. lactis supsp. lactis biovar diacetylactis); молочнокислые палочки; Leuconostoc; дрожжи, сбраживающие и не сбраживающие лактозу; уксуснокислые бактерии Acetobacter aceti.
В результате молочнокислого брожения повышается уровень молочной кислоты и титруемая кислотность продукта увеличивается до 80–100 °Т. Образуется плотный белковый сгусток с незначительным отделением сыворотки. Продолжительность процесса сквашивания должна составлять 8–12 ч. Затем сгусток охлаждают до температуры 8–12 °С и направляют на созревание в течение 9–13 ч. В созревший сгусток вносят концентрат лактулозы в количестве
|
Приемка молока, оценка качества |
6–10 °С
|
|
Насос центробежный, цифровой расходомер |
|
Подогрев молока |
35–45 °С |
|
Пластинчатая пастеризационно-охладительная установка |
|
Нормализация и очистка молока |
(43±2) °С |
|
Сепаратор-нормализатор |
|
Пастеризация |
t = 92±2 °С, 2–8 мин |
|
Пластинчатая пастеризационно-охладительная установка |
|
Гомогенизация |
t = 45–85 °С p = 15±2.5 МПа |
|
Гомогенизатор ОГБ-10 |
|
Заквашивание, сквашивание молочной смеси |
18–25 °С, 12 ч, до 85–100°Т |
|
Резервуар для кисломолочных продуктов |
|
Охлаждение до температуры созревания, перемешивание |
|
|
|
Резервуар для кисломолочных продуктов |
|
Созревание |
8–12 °С, 10–12 ч |
|
Резервуар для кисломолочных продуктов |
|
Расфасовка, упаковка, маркировка |
8–12 °С |
|
Автомат фасовки |
|
Хранение |
t = 4±2 °С |
|
Холодильная камера |
Рис. 1. Технологическая схема производства биокефира,
обогащенного лактулозой с пребиотическими свойствами
Анализ результатов исследования свидетельствует о том, что органолептические свойства образцов по вкусу и запаху были идентичны классическому продукту, а консистенция была более густой и вязкой (табл. 2).
Таблица 2
Органолептические показатели кисломолочных напитков
|
Показатель |
Биокефир |
Биокефир с лактулозой |
|
Вкус и запах |
Чистые кисломолочные, вкус слегка острый, с дрожжевым привкусом |
|
|
Внешний вид и консистенция |
Однородная жидкость, незначительное газообразование |
Густая. Допускается газообразование в виде единичных пузырьков |
|
Цвет |
Молочно-белый, равномерный по всей массе |
Молочно-белый, слегка кремовый, равномерный по всей массе |
Таблица 3
Физико-химические показатели кисломолочных напитков
|
Показатель |
Биокефир |
Биокефир с лактулозой |
|
Кислотность, °Т |
110 |
118 |
|
Вязкость, с |
56 |
63 |
|
Степень синерезиса, % |
20 |
18 |
Органолептические и физико-химические свойства формируются окончательно на последней стадии цикла производства. Общеизвестно, что во время созревания накапливаются продукты спиртового брожения, происходит гидратация белков, сопровождающаяся уплотнением сгустка. Под влиянием ферментов грибковой закваски происходит частичный гидролиз белков, с образованием пептонов и аминокислот, повышая биологическую ценность продукта [1–6].
Исследования показали, что кисломолочный напиток кефир с лактулозой имеет повышенный уровень лактобактерий на уровне 108 КОЕ в 1 г продукта, и в отличие от обычного вида кефира обогащенный кефир обладает выраженными бифидогенными свойствами, поскольку в его составе концентрация бифидобактерий или других пробиотических микроорганизмов была на уровне 107 КОЕ/1 г продукта.
Заключение. Разработаны технологические режимы производства кисломолочного напитка с пребиотическими свойствами – биокефир, обогащенный сиропом лактулозы. Новый продукт может стать хорошей альтернативой как классическому кефиру, так и биокефиру, он отличается выраженными бифидогенными свойствами и имеет в своем составе повышенный уровень молочнокислых бактерий, пробиотических микроорганизмов. Биокефир, обогащенный лактулозой, удовлетворяет не только физиологические потребности организма, но и способствует оздоровлению кишечной микрофлоры и является продуктом профилактической направленности.
1. Buyanova I.V., Gordeeva Yu.V. Issledovanie i razrabotka kislomolochnyh napitkov s ispol'zovaniem ekstrakta chagi // Pischevye innovacii i biotehnologii: sb. tez. VIII Mezhdunar. nauch. konf. studentov, aspirantov i molodyh uchenyh. Kemerovo, 2020. S. 96–98.
2. Velichko N.A., Mashanov A.I., Buyanova I.V. Vozmozhnost' ispol'zovaniya kapusty brokkoli dlya obogascheniya myasnyh rublenyh polufabrikatov // Vestnik KrasGAU. 2018. № 3. S. 160–164.
3. Bisengaliev R.M., Sadykov R.S., Akbatyrova E.T. Probiotiki i prebiotiki kak osnova funkcional'nogo pitaniya // Molodoy uchenyy. 2016. № 8. S. 185–188.
4. Ganina V.I., Ionova I.I. K voprosu o funkcional'nyh produktah pitaniya // Molochnaya promyshlennost'. 2018. № 3. S. 44–46.
5. Golubeva L.A., Dolmatova O.I., Ivancova M.I. Kislomolochnyy produkt funkcional'nogo naznacheniya // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo inzhenernyh tehnologiy. 2016. № 1. S. 148–152.
6. Katz G., Merin U., Bezman D., Lavie S., Lemberskiy-Kuzin L., Leitner G. (2016). Real-time evaluation of individual cow milk for higher cheese-milk quality with increased cheese yield. Journal of Dairy Science, 99 (6), 4178–4187. DOI:https://doi.org/10.3168/jds.2015-10599.
