Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы. 6
1. 1. Соя - ценное сырье для производства комбинированных молочных про дуктов. 6
1. 1.1. Химический состав семян сои. 6
1. 1.2. Способы инактивации антипитательных веществ бобов сои . 9
1. 1.3. Индустрия соевых продуктов. 13
1. 1.4. Медико-биологическая ценность продуктов с использованием сои. 17
1. 2. Производство комбинированных молочных белковых продуктов. 21
1. 3. Производство мягких сыров без созревания -
перспективное направление в сыроделии. 31
1..4. Обоснование цели и задач исследования. 35
2. Объекты и методы исследования. 39
2. 1. Организация проведения эксперимента . 39
2. 2. Объекты исследования. 39
2. 3. Методы исследования. 41
3. Исследование свойств молочно-соевых сгустков с целью разработки рецептур и технологии мягких сыров без созревания . 45
3. 1. Изучение процесса коагуляции белков комбинированной смеси. 45
3. 2. Определение оптимального соотношения компонентов молочно-соевой смеси . 49
3. 3.Выбор степени гидролиза соевой эмульсии для производства мягких ком бинированных сыров. 70
3.4. Влияние дозы соевого белка на свойства мягких сыров с обогащением растительным белком. 82
3.5. Изучение структурно-механических свойств комбинированных сгустков. 94
4. Разработка рецептур и технологии мягких сыров без созревания с использованием продуктов переработки сои
4. 1. Технология производства кислотного комбинированного сыра. 104
4.2. Технология производства кислотно-сычужного комбинированного сыра . 112
5. Исследование свойств новых видов сыров. 122
5.1. Определение показателей качества продуктов. 122
5. 2 .Биологическая ценность мягких комбинированных сыров. 126
5.3. Клиническая апробация продуктов. 131
5.4. Изучение качественных показателей комбинированных продуктов в про
цессе хранения. 132
6. Экономические аспекты производства новых видов мягких сыров. 136
Выводы 139
Список литературы
- Способы инактивации антипитательных веществ бобов сои
- Организация проведения эксперимента
- Определение оптимального соотношения компонентов молочно-соевой смеси
- Технология производства кислотно-сычужного комбинированного сыра
Введение к работе
Актуальность темы, В настоящее время все большее внимание уделяется вопросу увеличения использования белковых ресурсов на пищевые цели, в том числе созданию биологически полноценных комбинированных продуктов. Целью создания комбинированных продуктов является не замена традиционных продуктов питання, а расширение ассортимента с учетом требований науки о питании и запросов населения.
Среди растительных культур, используемых в производстве комбинированных продуктов, предпочтение отдается бобовым, в частности, сое как источнику полно-цетгого и относительно дешевого растительного белка.
Анализ тенденций, существующих в странах с развитой молочной а агропище-вой индустрией, показывает, что в перспективе значительную часть пищевых продуктов будут составлять комбинированные.
Однако, в нашей стране комбинированные молочные продукты выпускаются в небольшом объеме, в скудном ассортименте, недостаточно отвечающем требованиям российского потребителя.
Важность и целесообразность разработки комбинированных молочных продуктов с введением растительного сырья обосновали в своих трудах И. А. Рогов, А. М. Уголев, М. Н. Волгарев, В. Г. Высоцкий, П. Ф. Дьяченко, 3. X. Дйланян, А. В. Гудков, Н. Н. Липатов, П. Ф. Крашенинин, К. С. Ладодо, Н. С. Королева, В. В. Семени-хина, Л. Н. Левачев, А. Г. Храмцов, Л. А. Остроумов.
В связи с этим в основу рабочей гипотезы положено предположение о возможности использования соевых продуктов как отечественных, так и импортных для получения биологически ценных продуктов питания, обладающих лечебными и лечебно-профилактическими свойствами и позволяющих частично восполнить имеющий ся дефицит белка.
Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования является раїра ботка рецептур и технологии мягких сыров без созревания с использованием прол} и-тов переработки сои.
Для достижения поставленной цели были определены основные задачи исследования:
исследовать возможность использования различных продуктов переработки сои : отечественной эмульсии соевой пищевой, разработанной ВНИИжиров и импортных сухих соевых продуктов марки «Супро» фирмы Protein Technologies International для частичной замены молочного сырья, а также изолированного соевого белка марки "Супро" для обогащения молочных компонентов при производстве мягких сыров без созревания;
изучить зависимость технологических свойств сгустков и качества готового продукта от способа коагуляции белков комбинированной смеси (кислотный, кислотно-сычужный и сычужный способы коагуляции белков);
исследовать влияние соотношения молочных и растительных компонентов, а также массовой доли соевого белка в исходной смеси на свойства мягких сыров;
отработать параметры технологического процесса производства сыров;
определить свойства и биологическую ценность комбинированных сыров;
изучить качественные показатели новых видов продуктов в процессе хранения;
разработать нормативно-техническую документацию на мягкие сыры без созревания с использованием продуктов переработки сои.
Научная новизна работы. Изучено влияние степени замены молочного сырья соевыми продуктами п количества соевой добавки в исходной смеси на органолеп-тические, физико-химические, синеретические свойства продуктов и расход сырья. Получены математические модели, описывающие эти процессы.
Научно обоснована целесообразность использования при производстве комбинированных сыров гидролизованной соевой эмульсин со степенью гидролиза. 10 % .
Исследована биологическая ценность новых видов белковых продуктов. Впервые получен аминокислотный состав кислотных и кислотно-сычужных сыров с частичной заменой молочных компонентов различными соевыми продуктами, что позволяет считать ігх продуктами высокой биологической ценности
Практическая значимость. На основании проведенных исследований разработаны рецептуры и технологии мягких сыров без созревания с использованием продуктов переработки сои. Дан сравнительный расчет экономических показателей продуктов с частичной заменой молочного сырья отечественными и импортными соевыми продуктами. На новые виды комбинированных сыров имеется проект нормативно-технической документации.
Результаты клинической апробации разработанных продуктов позволяют рекомендовать их для лечения больных язвенной болезнью с целью усиления репара-тивных процессов и улучшения общего состояния.
Апробация работы. Основные положения работы и ее результаты доложены и обсуждены на научно-технических конференциях СПбГАХПТ (Санкт-Петербург, 1995,1996), международной конференции «Лечебно-профилактическое и детское питание» (Санкт-Петербург, 1996), научно-практической конференции «Проблемы создания нового поколения отечественных продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности - продукты XXI века» (Углич, 1998), международной научно-практической конференции «Продовольственный рынок и проблемы здорового питания» (Орел, 1999), конкурсе грантов для студентов, аспирантов, .молодых ученых и специалистов Санкт-Петербурга за 1999 г (получен диплом АСП № 299344). Образцы разработанных продуктов были представлены на годичном собрании Российской Сельхоз. Академии и заслужили высокую оценку.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 8 печат
ных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения и 6 глав, в том числе обзора литературы, методов исследования, результатов исследования, выводов, списка литературы, включающего 140 наименований работ отечественных и зарубежных авторов и 13 приложений.
Основной текст работы изложен на 138 страницах, включая 54 таблицы и 28 рисунков.
Способы инактивации антипитательных веществ бобов сои
Прогресс в более широком использовании белка сои в пищу человека в значительной степени сдерживается наличием антипитательных веществ. В се менах сои имеются компоненты, вызывающие плохое пищеварение, посторонний запах в продукте, тормозящие рост организма. К ним относятся ингибитор трипсина, геммаглютенины, аллергены, стеролы, олигосахара, изофлавоны и другие.
Ингибиторы трипсина (около 6% от общего содержания белка) - это белки с молекулярной массой от 8 до 25 тыс. и с повышенным содержанием цис-тина. Они обладают уникальной способностью соединяться с пищеварительными ферментами с образованием устойчивых комплексов и тем самым уничтожать протеолитическую активность последних. Для увеличения перевариваемо-сти соевых белков необходимо неоднократно подвергать сою тепловой обработке.
Геммаглютенины (4-10% от общего содержания белка), содержащиеся в бобах сои, оказывают токсическое действие, тормозят рост, снижают биологическую ценность продуктов в том случае, если их не подвергнуть тепловой обработке паром.
В семенах сои содержится также фермент липоксигеназа, ответственный за неприятный запах, описываемый как "подобный запаху зеленых бобов".
Возможности использования белковых продуктов на основе полножирной сои (соевое молоко, эмульсии, пасты) в диетическом и лечебно-профилактическом питании ограничены уровнем концентрации растворимых углеводов, объединенных названием олигосахариды. К ним относятся сахароза, рафиноза, стахиоза, вербаскоза (табл. 1. 3.). Их содержание в семенах сои может достигать 7%. Некоторые олигосахариды способствуют метеоризму и сопутствующим явлениям дискомфорта в организме человека.
Во ВНИИжиров изучались различные способы инактивации антипитательных веществ, в том числе снижения содержания олигосахаридов : автокла-вирование, обработка в поле токов высокой частоты, замачивание и ферментативная обработка семян. Лучшие результаты были получены после замачивания и ферментативной обработки соевых семян, что позволило уменьшить количество нежелательных веществ без ощутимых потерь и изменений белков и других нутриентов сои [ 19 ].
Ферментация семян растений - и, особенно, бобов сои с помощью различных микроорганизмов - исконная практика на Востоке, служащая основой для приготовления многих кулинарных изделий и блюд. Микроорганизмы, действующие посредством их ферментов, изменяют структуру растительного материала, удаляют первоначальные привкусы и запахи, а также токсичные вещества и приводят к получению более приемлемых и питательных продуктов.
В настоящее время ферментация превратилась в одно из эффективных средств для получения наиболее желательных функциональных и питательных свойств пищевых белков. Широкое применение находят протеазы, полученные из экстрактов животного, растительного и микробного происхождения. Это: пепсин, трипсин, химотрипсин - животного происхождения, папаин и фитин -растительного происхождения, а также бактериальные экстракты, дрожжи, плесневые грибы - микробного происхождения.
Гидролиз белков с известной или неизвестной структурой позволил также уточнить специфичность действия ряда таких ферментов. Эта информация дает возможность контролировать степень гидролиза, а также характер получаемых пептидов, т.е. их среднюю молекулярную массу, характер аминокислот по расположению карбоксильных или аминных групп и т.п.
Организация проведения эксперимента
Исследования по разработке рецептур и технологий мягких сыров без созревания с использованием продуктов переработки сои проводились в лаборатории кафедры технологии молока и молочных продуктов Санкт-Петербургской Государственной Академии Холода и Пищевых Технологий
Сухие соевые продукты и белки были предоставлены фирмой Protein Technologies International (Приложения 1-3 ) [ 10 ]. Эмульсия соевая пищевая производилась во ВНИИжиров [ 21,108 ].
При использовании сухих соевых продуктов их восстанавливали водой до массовой доли белка 3,0-3,2 % и затем комбинировали с молоком. Контролем служил образец, приготовленный на молоке.
Экспериментальные исследования проводились в трех-пятикратных по-вторностях. Полученные данные обрабатывали методом математической статистики [ 40 ].
Исследования проводились по схеме, представленной на рис.2. 1. В соответствии с целями и задачами объектами исследования служили : - молоко коровье заготовляемое не ниже второго сорта по ГОСТ 13264-88 ; - молоко коровье обезжиренное кислотностью не более 19Т, плотностью не менее 1030 кг/м , получаемое при сепарировании заготовляемого коровьего мо лока, соответствующего требованиям, предъявляемым к молоку для сыроделия по ГОСТ 13264-88; - сухой соевый продукт «Супро плюс 2600» (заменитель сухого обезжиренного молока), имеющий следующие показатели: массовая доля белка, % 35; массовая доля жира, % 2,5; массовая доля влаги, % 4; рН (10 % раствор) 7,0. - сухой соевый продукт «Супро плюс 2640» (заменитель сухого цельного моло ка), имеющий следующие показатели: массовая доля белка, % 26; массовая доля жира, % 26; массовая доля влаги, % 3; рН(13%раствор) 7,0. - изолированный соевый белок «Супро 760», имеющий следующие показатели: массовая доля белка, % не менее 90; массовая доля жира, % не более 0,5; массовая доля влаги, % не более 5,5; - эмульсия соевая пищевая (ЭСП) по ТУ 1461660033453497; - гидролизованная эмульсия соевая пищевая (ГЭСП); Соевые эмульсии должны соответствовать требованиям и нормам: массовая доля сухих веществ, % не менее 15,0; массовая доля белка, % не менее 6,0; массовая доля жира, % не менее 2,25; рН 6,5-7,0; - вода питьевая по ГОСТ 2874; - концентрат бактериальный сухой молочнокислых и ароматообразующих стрептококков по ТУ 49559; - закваска из культур болгарской палочки по ТУ 10-02-02-789-65; - сыворотка молочная по ОСТ 10-02-02-3; - сычужный порошок по ТУ 10-02-824; - кальций хлористый по ТУ 6-09-4711; - сахар-песок по ГОСТ 21; - ванилин по ГОСТ 16599-71; - желатин пищевой по ГОСТ 11293-89; - стабилизатор «палсгаард» № 5846 (Приложение 7 а); -какао по ГОСТ 108; - сиропы плодовые и ягодные по ОСТ 18-112-73 ; - соль поваренная пищевая не ниже первого сорта, молотая до ГОСТ 13830.
Комплексные исследования сырья, сгустков и готового продукта проводились по показателям, описанным ниже.
Определение массовой доли жира, плотности, титруемой кислотности проводили по общепринятым методикам и соответствующим стандартам [31,42] .
Остальные исследования проводились в соответствии со следующими методиками: - массовая доля влаги с помощью влагомера Чижовой и методом высушивания; - массовая доля сухих веществ методом высушивания; - молочнокислые стрептококки подсчитывали на гидролизованном агаре (по Богданову)
Исследования биологической ценности разработанных сыров проводили следующим образом: Гидролиз белковых продуктов осуществляли бнормальной соляной кислотой в течение 24 часов при Т 110С в атмосфере азота.
Определение оптимального соотношения компонентов молочно-соевой смеси
Основная причина, затрудняющая широкое применение растительных белков, и в частности, белков сои, в питании человека, состоит в их низкой привлекательности для потребителя. Белки сои обладают характерным для них запахом и вкусом, непривычными для российского потребителя, хотя традиционно входят в продукты питания многих стран мира. Поэтому возникает задача разработки нового продукта, содержащего компоненты молочного и растительного происхождения, который должен обладать хорошими потребительскими свойствами, максимально приближенными к традиционным продуктам питания. В связи с этим в настоящем исследовании большое внимание было уделено изучению органолептических показателей сыров .
Для решения этой задачи в ходе эксперимента по разработке рецептур и технологии комбинированных сыров с частичной заменой молочного сырья соевым количество молочных и растительных компонентов в исходной смеси варьировали в соотношении 2:1,1:1,1:2. Органолептические показатели продуктов исследовали согласно методике проф. Остроумова Л. А., результаты их представлены в таблицах 3.3.-3.8. Оценка максимального количества баллов составляет 30 (15 - вкус и запах, 10 - консистенция, 3- цвет теста, 2 - внешний вид).
Максимальная оценка консистенции кислотных сыров отмечена при комбинировании молока и ГЭСП в соотношении 2 : 1 (9,3) . Замена молочного сырья ЭСП в той же пропорции уменьшала оценку этого показателя до 8,8 баллов. Использование соевых продуктов «СП 2600» и «СП 2640» в качестве заменителя молока на 1/3 обеспечивало также достаточно высокую оценку консистенции 9,0 и 8,6 соответственно.
При изготовлении кислотно-сычужных комбинированных сыров максимальную оценку консистенции получили образцы с заменой молочного сырья на 1/3 ГЭСП (9,2) и ЭСП (9,0).
Увеличение замены молочного сырья соевым на 1/2 ведет к уменьшению бальной оценки консистенции сыров в среднем на 1,1 балла. Комбинирование молочного и растительного сырья в соотношении 1 : 2 понижает этот показатель на 2,9 балла.
Лучшую оценку вкуса и запаха кислотных сыров получили образцы с заменой молока «СП 2600» и «СП 2640» на 1/3 (14,5 и 14,0 соответственно). Немного уступают им комбинированные сыры с использованием ГЭСП и ЭСП с тем же уровнем замены молочного сырья (13,7 и 13,5 соответственно) из-за наличия в эмульсии привкуса бобов, который передается готовому продукту. В процессе эксперимента отмечено, что интенсивность привкуса увеличивается с повышением доли эмульсии.
Определена максимальная оценка вкуса и запаха кислотно-сычужных сыров при замене молока на 1/3 ГЭСП (13,9) и ЭСП (13,7)
Бальная оценка вкуса и запаха комбинированных сыров с использованием продуктов переработки сои уменьшается в среднем на 1,2 балла (при замене молока на 1/2) и на 1,8 балла (при замене молока на 2/3).
Таким образом, высокую бальную оценку показали образцы при комбинировании молочного и растительного сырья в исходной смеси в соотношении 2:1. При производстве кислотных сыров общий балл равнялся: 28,2 и 27,0 с использованием соевых продуктов «СП 2600» и «СП 2640» соответственно; 27,8 и 27,1 с применением ГЭСП и ЭСП соответственно. При изготовлении кислотно-сычужных сыров в той же пропорции молочных и соевых компонентов в исходной смеси общий балл составил 27,9 и 27,5 с использованием ГЭСП и ЭСП соответственно.
Увеличение доли соевых продуктов в исходной смеси привело к снижению изучаемого показателя: при замене молока на Уг в среднем на 2,5 балла и при замене молока на 2/3 - 4,7 балла.
В процессе эксперимента изучали влияние различного соотношения компонентов молочно-соевой смеси на процесс синерезиса комбинированных сгустков. Результаты проведенного исследования отображены на рис. 3.1.-3.8.
По характеру кривых можно судить об интенсивности процесса синерезиса комбинированных сгустков с различным соотношением молочных и растительных компонентов. С увеличением содержания сои в исходной смеси интенсивность процесса синерезиса уменьшается. К моменту окончания самопрессования сгустков (30 минут для кислотных и 60 минут для кислотно-сычужных сгустков) отмечено разное количество выделившейся сыворотки в зависимости от степени замещения молока соевыми продуктами : меньше, чем в контроле при замене молока на 1/3 - в среднем на 8 и 7 %, при замене на Уг - на 17 и 13%, при замене на 2/3 - на 32 и 25 % при производстве кислотных и кислотно-сычужных сыров соответственно.
При производстве кислотных сыров у образцов с ГЭСП и «СП 2600» отделение сыворотки происходит лучше, чем у образцов с ЭСП и «СП 2640» . Отличается характер кривых, отображающих процесс синерезиса сгустков с использованием соевой эмульсии и продуктов марки «Супро» с заменой молочного сырья на 1/3 (рис. 3. 5.).
Технология производства кислотно-сычужного комбинированного сыра
В случае замены молока ЭСП, либо обогащении молока соевым белком кислотность комбинированной смеси на стадии ее подготовки к процессу сквашивания/свертывания не отличалась от кислотности контрольного образца. Поэтому, такие смеси целесообразно подвергать созреванию при 10 С в течение 12 часов после их тепловой обработки.
Формирование мягких кислотно-сычужных сыров во многом определяется уровнем молочнокислого процесса. Вследствие медленного кислотонакопле-ния в процессе сквашивания/свертывания смеси молока и ЭСП необходимо было интесифицировать этот процесс с целью сокращения технологического процесса производства мягкого комбинированного сыра и получения продукта хорошего качества. Для изучения процесса коагуляции белков молочно-соевой смеси варьировали дозы молокосвертывающего фермента и бактериальной закваски. Установлено, что применение сычужного фермента выше нормы (более 1-1,2 г активностью 100 тыс. ед. на Ітонну смеси) не оказало столь существенного влияния на интенсивность молочнокислого процесса в комбинированном сыре, как количество закваски. Это согласуется с результатами исследования по изучению различных способов совместной коагуляции белков молочно-соевой смеси (глава 3. 1.).
Увеличение дозы закваски интенсифицировало процесс кислотонакопле-ния и рост заквасочной микрофлоры в продукте (табл. 4. 7.). Продолжительность процесса составляла 10 часов.
Следует отметить, что доза закваски 1% недостаточна для нормальной активизации молочнокислого процесса. Использование 5% закваски приводит к преобладанию кислотной коагуляции белков молочно-соевой смеси над сычужным свертыванием , что повышает уровень кислотности готового продукта и ухудшает его качественные показатели. Необходимая интенсивность и направленность молочнокислого процесса в сыре с использованием ЭСП достигается при внесении 3% закваски.
Микробиологические исследования показали, что наибольшее количество бактерий в сырах наблюдали при использовании 5% закваски ( 5,0х109) в грамме). Содержание микрофлоры в сырах, полученных при использовании 1 и 3 % закваски было несколько меньшим (1,5x10 9; 2,9x10 9 соответственно), что явилось следствием различной направленности молочнокислого процесса.
Определенный интерес представлял также выбор оптимальной температуры сквашивания/свертывания комбинированной смеси с использованием продуктов переработки сои. Влияние температуры коагуляции на изменения титруемой и активной кислотности молочно-соевой смеси в процессе ее сквашивания/свертывания показано на примере образца с ЭСП (табл. 4. 8., 4. 9.). Пределы температур свертывания смеси составляли от 25 до 40С (с интервалом 5С). Для свертывания молочно-соевой смеси использовали сычужный фермент из расчета 1-1,2 г на 100кг и бактериальную закваску молочнокислых стрептококков в количестве 3%.
Значения активной кислотности смеси во время сквашивания / свертывания дают возможность судить о продолжительности процесса. При температуре свертывания молочно-соевой смеси 30С он занимал 10 ч. При других температурах свертывания процесс затягивался (при 25С на 30 %, при 35С - 20 %, при40С-40%).
Аналогичные результаты исследования по изучению влияния температуры сквашивания/свертывания молочно-соевых смесей на продолжительность процесса коагуляции показали и другие опытные образцы с частичной заменой молочного сырья ГЭСП и с обогащением молочных компонентов соевыми в установленной пропорции.
Из приведенных данных видно, что оптимальной температурой для развития молочнокислых стрептококков в комбинированной смеси является 30С.
В остальном выбранная технология оказалась приемлемой для производства кислотно-сычужного мягкого сыра без созревания с использованием продуктов переработки сои (рис. 4. 2.).
Нормализованное молоко смешивают с соевыми продуктами в заданной пропорции и тщательно перемешивают. Приготовленную комбинированную смесь пастеризуют при 86С в течение 20-25с. Затем смесь охлаждают до 10С и помещают в резервуар для созревания в течение 12 часов при той же температуре (при замене молока ЭСП и обогащении соевым белком).
Подготовленную таким образом смесь направляют в сыроизготовитель , нагревая ее до температуры сквашивания/свертывания (30-32).
Бактериальную закваску из молочнокислых и ароматобразующих стрептококков (в количестве 3%) вносят в начале заполнения сыроизготовителя молочно-соевой смесью, тщательно перемешивают. Добавляют водный 40%-ный раствор хлористого кальция из расчета 200-300 г безводной соли на 1 т смеси и раствор сычужного фермента из расчета 1-1,2 г активностью 100 тыс. ед. на 1 т смеси. Смесь перемешивают 10 минут .
Температуру заквашивания и сквашивания смеси устанавливают в пределах 28-32 С. Продолжительность сквашивания молочно-соевой смеси 10-12 ч в зависимости от ее качества и активности бактериальной закваски. Конец сквашивания и готовность сгустка определяют по активной кислотности, которая должна быть в пределах рН 4,7. Титруемая кислотность сыворотки не менее 60 Т, а сгустка - не менее 90 Т.
Готовый сгусток разрезают и выдерживают 5 минут для лучшего отделения сыворотки. Для получения белковой массы с требуемым содержанием влаги (78-80 %) ее подвергают самопрессованию и прессованию при режимах, установленных в главе 4. 1. Такой способ производства является трудоемким из-за малой массы сыров и недостаточной механизации технологических процессов.
В настоящее время при выработке мягких сливочных сыров в промышленных условиях, в основном, применяют поточно-механизированную линию, перерабатывающую до 25 т молока и выпускающую до 3 т сыра в смену.
Независимо от способа производства мягкого сыра белковую массу охлаждают и добавляют по рецептурам наполнители и специи. При производстве кислотно-сычужного комбинированного сыра, обогащенного растительным белком следуют согласно технологической инструкции по производству традиционного сыра сливочного .
