Красноярск, Красноярский край, Россия
В работе представлены усовершенствованные рецептуры и технологии биойгурта с использованием гидроксилированного (водорастворимого) фуллерена С60(ОН)20-24. Составлена рецептура опытных образцов биойогурта 3,2 %-й жирности с введением его в молочную смесь на этапе нормализации (0,04 и 0,08 % от массы смеси). Фуллерен производили с помощью биологического синтеза в Институте физики им. Л.В. Киренского СО РАН в лабораториии аналитических методов исследования вещества. Для получения водорастворимых фуллеренов в установке килогерцового диапазона частот при атмосферном давлении была синтезирована фуллеренсодержащая сажа. Синтез гидроксилированного (растворимого) фуллерена выполнялся с использованием азотной кислоты с последующим гидролизом полинитроинтермедиатов водой. Молоко – сырье для производства бийогурта использовали с зоофермы Института прикладной биотехнологии и ветеринарной медицины Красноярского ГАУ. Качественные показатели молока коровьего сырого и готового продукта определяли стандартизированными методами, действующими на территории РФ. Использование гидроксилированного фуллерена в рецептуре биойогурта позволяет сократить процесс сквашивания на 0,5–1,5 ч, улучшить процесс ферментации и увеличить количество молочнокислых микроорганизмов в готовом продукте. По самому весомому показателю вкуса и аромата опытные образцы не отличались от контрольного и были типичны для качественного готового продукта. Введение 0,08 % (II опытный образец) водорастворимого фуллерена в молочную смесь способствовало при сквашивании незначительному выделению сыворотки. Появление незначительной крупинчатости в опытных образцах готового продукта можно предотвратить его подготовкой (выдержкой фуллерена в обезжиренном молоке в течение 2–4 ч и последующей гомогенизацией). Это распределит вводимое вещество в готовом продукте более однородно. Вносить фуллерен рекомендуется на этапе пастеризации для соблюдения санитарно-гигиенических условий производства.
нормализованная смесь, биойогурт, термостатный способ производства, гидроксилированный (растворимый) фуллерен С60(ОН)20-24, органолептическая оценка, количество молочнокислых микроорганизмов.
Введение. На протяжении последних трех лет в Красноярском крае наблюдается рост производства цельномолочной продукции, в том числе йогурта (биойогурта). В 2019 г. стали производить на 5 % больше йогурта по сравнению с 2017 г., следовательно, спрос на этот продукт возрастает [1].
Биойогурт – кисломолочный продукт с повышенным содержанием сухих обезжиренных веществ молока, произведенный с использованием смеси заквасочных микроорганизмов – термофильных молочнокислых стрептококков и болгарской молочнокислой палочки, концентрация которых должна составлять не менее чем 107 КОЕ в 1 г продукта, с добавлением бифидобактерий или молочнокислой ацидофильной палочки или других пробиотических микроорганизмов, концентрация которых должна составлять не менее 106 КОЕ в 1 г продукта, или/и пребиотиков, с добавлением или без добавления различных немолочных компонентов [2].
Из специальных продуктов для здорового питания биойогурт превратился в популярную пищу [3].
Особый интерес представляет для исследований использование новых веществ фуллеренов, которые перспективны для использования в пищевой промышленности. Исследователи Сколтеха и Института проблем химической физики РАН вместе с учеными из Католического университета Левена нашли способ создавать растворимые в воде (гидроксилированные) соединения фуллеренов. Фуллерены представляют собой одну из аллотропных модификаций углерода: сферические молекулы обычно из 60 или 70 атомов. Соединения на основе фуллеренов считаются перспективной основой для создания новых лекарств, продуктов питания [4]. Так, анализ литературных источников показал, фуллерены имеют способность проявлять свойства антиоксиданта или окислителя. В качестве антиоксидантов они превосходят действие всех известных антиоксидантов в 100–1000 раз. Были проведены опыты на крысах, которых кормили фуллеренами в оливковом масле. При этом крысы жили вдвое дольше обычных и к тому же демонстрировали повышенную устойчивость к действию токсических факторов [5]. Ряд российских авторов исследовали влияние фуллерена С-60 на технологический процесс и качество ржаного хлеба [6].
Исследований использования водорастворимого фуллерена в рецептурах и технологиях пищевых продуктов проводится недостаточно, поэтому данное направление является перспективным.
Цель исследований. Изучить влияние гидроксилированного (водорастворимого) фуллерена С60(ОН)20-24 на процесс сквашивания (ферментации) молочной смеси в технологии биойогурта и оценить качество готового продукта.
Задачи исследований: совершенствовать технологию биойогурта с использованием гидроксилированного (водорастворимого) фуллерена С60(ОН)20-24, определить качественные показатели готового продукта.
Материал и методы исследований. Молоко коровье сырое для производства биойогурта отбирали и подготовливали к анализу на зооферме Института прикладной биотехнологии и ветеринарной медицины Красноярского ГАУ по ГОСТ 13928-84. В молоке сыром определяли массовую долю жира по ГОСТ 5867-90, белка – ГОСТ 25179-2014, сухого обезжиренного молочного остатка – ГОСТ Р 54761-2011, титруемую кислотность – ГОСТ Р 54669-2011, плотность – ГОСТ Р 54758-2011 [7].
Отбор проб готового продукта проводили по ГОСТ 26809.1-2014, органолептические показатели – по 20-балльной шкале, утвержденной Американской Ассоциацией по молочным продуктам, титруемую кислотность – ГОСТ 31976-2012, количество молочнокислых микроорганизмов – ГОСТ 10444.11-2013, гидроксилированный (водорастворимый) фуллерен С60(ОН)20–24 получали методом химического синтеза.
Результаты исследований и их обсуждение. На первом этапе при производстве биойогурта с внесением в рецептуру гидроксилированного фуллерена провели оценку качества молока коровьего сырого (табл.1).
Таблица 1
Физико-химические показатели молока коровьего сырого
|
Показатель |
ТР ТС 033/2013 |
ГОСТ 31449-2013 |
ГОСТ Р 52054-2003 |
Исследуемый образец |
|
Массовая доля белка, %, не менее |
2,8 |
2,8 |
2,8 |
2,8 |
|
Массовая доля жира, %, не менее |
2,8 |
2,8 |
– |
3,6 |
|
Массовая доля сухих обезжиренных веществ молока (СОМО), %, не менее |
8,2 |
8,2 |
– |
8,2 |
|
Кислотность, °Т |
16-21 |
16-21 |
16-21 |
17 |
|
Плотность, кг/м3, не менее |
1027 |
1027 |
1027-1028 |
1027,5 |
Как видно из таблицы 1, качество молока сырого соответствовало требованиям, установленным нормативными правовыми актами, действующими на территории РФ. В биойогурте массовая доля белка должна составлять не менее 3,2 %, СОМО – не менее 9,5 % [2]. В связи с этим была составлена рецептура молочной смеси опытных образцов биойогурта (табл. 2).
Таблица 2
Рецептура при производстве йогурта 3,2%-й жирности,
кг на 100 кг продукта без учета потерь
|
Сырье |
Образец |
||
|
Контрольный |
I опытный |
II опытный |
|
|
Молоко цельное 3,6 %-й жирности |
90,5 |
90,5 |
90,5 |
|
Молоко обезжиренное сухое (93 % сухих веществ) |
4,5 |
4,5 |
4,5 |
|
Молоко обезжиренное 0,05 %-й жирности |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
|
Порошок гидроксилированного (водорастворимого) фуллерена С60(ОН)20–24 |
– |
0,00010 |
0,00019 |
|
Итого |
100 |
100 |
100 |
В лабораторных условиях производили модельные образцы биойогурта по 250 г каждый. Закваска состояла из лиофильно высушенных штаммов — Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus, Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium lactis. Всего в эксперименте было три образца биойогурта: контрольный производили по рецептуре таблицы 2, в I опытный образец на этапе нормализации вносили 0,00010 кг от массы смеси сухого порошка фуллерена С60(ОН)20–24, во II – 0,00019 кг.
Технологическая схема производства модельных образцов биойогурта представлена на рисунке 1.
Как видно из рисунка 1, последовательность операций при производстве опытных образцов биойогурта до заквашивания была традиционной и включала приемку и подготовку сырья, нормализацию по массовым долям жира и СОМО (способом смешивания в соответствии с рассчитанными рецептурами таблицы 2), очистку, гомогенизацию, пастеризацию и охлаждение до температуры заквашивания. На этапе заквашивания в подготовленную нормализованную смесь вносили лиофилизированную закваску (0,5 г на 1 кг смеси). Одновременно с закваской вводили в смесь сухой порошок гидроксилированного фуллерена (0,04–0,08 % от массы смеси), тщательно перемешивали в течение 15 мин и ставили в термостат при температуре 41±2 °С для сквашивания. Окончание сквашивания (ферментации) определяли по титруемой кислотности (табл. 3).
Рис. 1. Технологическая схема производства биойогурта с гидроксилированным фуллереном
Таблица 3
Кислотность молочного сгустка и продолжительность сквашивания
опытных образцов биойогурта
|
Показатель |
Образец |
||
|
контрольный |
I опытный |
II опытный |
|
|
Кислотность молочного сгустка, °Т |
74 |
81 |
80 |
|
Продолжительность сквашивания, ч |
8,0 |
7,0 |
6,5 |
Как видно из данных таблицы 3, процесс сквашивания прекращали при титруемой кислотности 74–80 °Т и направляли продукт на охлаждение до температуры 4±2 °С. Продолжительность сквашивания у II опытного образца была на 1,5 ч меньше по сравнению с контрольным. Это позволит экономить затраты на производство биойогурта. Таким образом, можно предположить, фуллерен, входящий в состав молочной смеси стимулировал рост и размножение молочнокислой закваски, используемой в эксперименте.
На заключительном этапе производства оценивали качество полученного продукта по органолептическим показателям (рис. 2).
Рис. 2. Органолептическая оценка качества опытных образцов биойогурта
Как видно из рисунка 2, минимальное количество баллов было установлено у II опытного образца биойгурта (18 баллов) по сравнению с контрольным (20 баллов), это связано с незначительным выделением сыворотки на поверхности сгустка (нежелательный синерезис), крупинчатостью сгустка и нетипичным сероватым цветом готового продукта. При оценке I опытного образца были получены такие же органолептические характеристики, за исключением сыворотки на поверхности сгустка. В опытных образцах биойгурта фуллерен набух, стал мягким, но его частички неравномерно распределялись в сгустке и придавали сероватый цвет продукту. В целом, если нивелировать крупинчатость и нетипичный оттенок опытных образцов биойогурта, по вкусу, аромату и консистенции они были идентичны контрольному образцу. Необходимо проводить дальнейшие исследования по определению этапа внесения данного вещества.
Для исследования количества молочнокислых микроорганизмов в готовом продукте опытные образцы были направлены в испытательный центр ФБУ «Красноярский ЦСМ». Результаты протоколов испытаний представлены в таблице 4.
Таблица 4
Количество молочнокислых микроорганизмов в биойогурте в конце срока хранения, КОЕ/г
|
Показатель |
Норма по ТР ТС 033/2013 |
ГОСТ 31981-2013 |
Образец |
||
|
Контрольный |
I опытный |
III опытный |
|||
|
Кол-во молочнокислых микроорганизмов |
Не менее 1·106 |
Не менее 1·106 |
3,0·106 |
4,0·107 |
5,0·107 |
Из таблицы 3 видно, количество молочнокислых микроорганизмов в конце срока хранения (5-е сутки) во всех опытных образцах возрастало по сравнению с контрольным: в I опытном образце – в 13,3 раза (при внесении 0,04 % фуллерена от массы смеси), во II – в 16,6 раза (при внесении 0,08 % фуллерена). Значительный рост молочнокислых микроорганизмов в опытных образцах по сравнению с котрольным можно объяснить использованием в рецептуре биойогурта гидроксилированного фуллерена (0,04–0,08 % от массы смеси).
Выводы. На основании проведенных исследований можно заключить, что при производстве биойгурта использование в рецептуре гидроксилированного фуллерена С60(ОН)20–24 (0,08 % от массы смеси) позволяет провести процесс сквашивания за 6,5 ч, что на 1,5 ч меньше по сравнению с контрольным образцом, способствует качественному повышению количества молочнокислых микроорганизмов в 16,6 раза, при незначительном ухудшении цвета на 2 балла (нетипичный для молочных продуктов) и крупинчатости сгустка.
1. Красноярский краевой статистический ежегодник 2020. URL: https://krasstat.gks.ru/ folder/30015 (дата обращения: 21.09.2021).
2. ГОСТ 31981-2013. Йогурты. Общие технические. URL: https://docs.cntd.ru/document/ 1200107778 (дата обращения: 21.09.2021).
3. Тамим А.Й., Робинсон Р.К. Йогурт и аналогичные кисломолочные продукты: научные основы и технологии / пер. с англ. под науч. ред. Л.А. Забодаловой. СПб.: Профессия, 2003. 664 с.
4. Создан новый метод получения растворимых фуллеренов. URL: https://indicator.ru/ chemistry-and-materials/sozdan-novyi-metod-polucheniya-rastvorimykh-fullerenov-13-03-2020.htm (дата обращения: 22.09.2021).
5. Потехин В. Фуллерен, его производство, свойства и применение. URL: https://втораяиндустриализация.рф/fulleren-allotropnaya-forma-ugleroda (дата обращения: 20.09.2021).
6. Влияние водорастворимого фуллерена С-60 на качество ржаного хлеба / А.И. Машанов, Г.Н. Чурилов, Н.В. Присухина [и др.] // Вестник КрасГАУ. 2021. № 4. С. 148–153.
7. Федорова Е.Г. Методы исследования молока и молочных продуктов: учеб. пособие / Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2017. 83 с.
