Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследований 5
1.1 .Современное состояние и перспективы производства продуктов функционального питания 5
1.2. Особенности технологии бифидосодержащих кисломолочных продуктов 18
1.3. Способы повышения стойкости кисломолочных продуктов 25
1.4. Заключению по обзору литературы и задачи исследований 34
Глава 2. Организация проведения экспериментов. Материалы и методы исследований 37
2.1. Объекты исследований и постановка эксперимента 37
2.2. Биохимические методы исследований 41
2.3. Микробиологические методы исследований 42
2.4. Реологические методы исследований 43
2.5. Математическая обработка результатов 44
Глава 3. Исследование влияния стабилизаторов на качество кисломолочного продукта 47
3.1. Влияние желатина на биохимическую активность бифидобактерий и качество продукта 48
3.2. Влияние крахмала на рост бифидобактерий 55
3.3. Исследование влияния смеси крахмала с пектином на рост бифидобактерий и эффективность стабилизации сгустка 63
Глава 4. Разработка комбинированной закваски, состоящей из бифидобактерий и молочнокислых бактерий 72
4.1. Влияние соотношения культур на биохимическую активность комбинированной закваски 72
4.2. Влияние соотношения культур в закваске на структурно-механические свойства 77
4.3. Разработка схемы приготовления комбинированной закваски 78
Глава 5. Разработка технологии кисломолочных продуктов с длительным сроком хранения 82
5.1. Исследование и выбор наполнителя при производстве кисломолочных продуктов с длительным сроком хранения 82
5.2. Разработка технологии производства бифидосодержащих кисломолочных продуктов с наполнителем длительного срока хранения 85
5.3. Определение предельных сроков хранения готового продукта 92
Выводы 98
Библиография 99
- Особенности технологии бифидосодержащих кисломолочных продуктов
- Влияние крахмала на рост бифидобактерий
- Влияние соотношения культур на биохимическую активность комбинированной закваски
- Определение предельных сроков хранения готового продукта
Особенности технологии бифидосодержащих кисломолочных продуктов
Отечественными и зарубежными учёными разработано большое количество молочных, в том числе и кисломолочных продуктов. Исключительную роль в рациональном питании человека играют бифидосодержащие кисломолочные продукты, служащие важным фактором профилактики и лечения различных желудочно-кишечных и других заболеваний.
Полезные свойства бифидобактерий хорошо сочетаются с питательными и диетическими свойствами молока. В связи с этим проводится большая работа /1, 2, 20, 23,45/ по изучению методов селекции и культивирования бифидобактерий в молоке, созданию специальных заквасок, а также различных комбинаций культур бифидобактерий, вносимых в молочные продукты для получения хороших органолептических и реологических свойств.
В настоящее время учёными предложен ряд способов получения различных продуктов, содержащих бифидобактерий. Так, продукты, в которые добавляют жизнеспособные клетки бифидобактерий, не размножающиеся в них, теряют свою биологическую ценность. Кроме этого вырабатывают продукты, в производстве которых активизация роста бифидобактерий достигается обогащением молока бифидогенными факторами различной природы. Также получают продукты смешанного брожения, чаще всего сквашенные совместными культурами бифидобактерий и молочнокислых микроорганизмов. Ассортимент таких продуктов достаточно широк. Это различные виды кисломолочных напитков, творог, быстросоз-реваюший сыр, масло, сливочные кремы, национальные продукты и другие 1611
Разнообразные продукты на основе молока, обогащенные бифидобактериями предназначены как для детского питания, так и для массового потребления выпускаются в Германии, Франции, Чехии, Польше и особенно в Японии /61/. В России разработкой новых технологий продуктов и препаратов, содержащих бифидобактерии занимаются Московский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г.Н. Габричевского (МНИИЭМ), Всероссийский научно-исследовательский молочный институт (ВНИМИ), Всероссийский научно-исследовательский институт детского питания (ВНИИДП), Научно-производственное объединение Всероссийского научно-исследовательского института масло- и сыроделия (НПО ВНИИМС) «Углич», Восточно-Сибирский государственный технологический университет (ВСГТУ) и др.
Во МНИИЭМ им. Габричевского создана первая коллекция бифидобактерии различных видов, насчитывающая свыше 500 штаммов. В отечественной молочной промышленности для производства продуктов, обогащенных бифидобакте-риями, используют три вида бифидобактерии: В. Bifidum, В. Longum, В. adoles-centis, так как эти штаммы обладают способностью быстро сквашивать молоко и относятся к видам, наиболее физиологичным для детей / 48 /.
Исследователями этого же института в 1996 году удалось получить первый и пока единственный в мире полноценный кисломолочный бифидопродукт нового поколения «Бифилайф», содержащий все известные производственно-ценные виды бифидобактерии / 89 /. По оценкам экспертов, этот продукт является самым перспективным из всех бифидопродуктов как наиболее совершенный и высокорентабельный.
В 1981 году в лаборатории биологии бифидобактерии МНИИЭМ был получен лечебно-диетический продукт- молочный бифидумбактерин, вырабатываемый на основе коровьего молока / 58 /.
Семинихина В.Ф. и соавторы / 76 / разработали технологию производства кисломолочного напитка «Бифидин», который вырабатывают сквашиванием обезжиренного молока чистыми культурами молочнокислых стрептококков и бифидобактериями в соотношении 1:4. В 1984 году создан кисломолочный продукт «Би-филин», вырабатываемый из смеси молока, сливок и различных компонентов /76 /.
Во ВНИИМС НПО «Углич» разработана технология кисломолочных напитков «Вита» и «Угличский» /21 /на основе обезжиренного молока или пахты. Заквасочными культурами для напитка «Вита» являются бифидобактерии и ацидофильная палочка, для напитка «Угличский»- бифидобактерии и молочные стрептококки.
Специалистами Кубаньагропромсоюза разработаны несколько видов сметаны с применением заквасок бифидобактерии, молочнокислых бактерий, ацидофильной палочки- сметана «Южная» 8%-ной жирности и «Новороссийская» 20-25%-ной жирности / 25 /.
Оригинальная технология бифидогенного концентрата из молочной сыворотки, содержащего лактулозу и Р-форму лактозы, разработана в Ставропольском государственном техническом университете / 87 /.
Для детей, находящихся на искусственном вскармливании, с целью повышения их иммунитета и нормализации биоценоза кишечника во ВНИИДП разработаны специальные биологически активные добавки. Эти добавки готовят на основе обезжиренного молока с введением различных факторов роста бифидобактерии /93/.
Исследования Борисовой Г.В. и Буиловой Л.А. /11 / показали, что использование закваски с бифидобактериями для детского творога способствует получению более плотного и вязкого сгустка с хорошими органолептическими показателями.
В ВСГТУ разработана технология производства диетической сметаны на основе комбинированной закваски из ацидофильной палочки и бифидобактерии в соотношении 0,5:10. Продукт характеризуется хорошими органолептическими свойствами и улучшенными структурно-механическими показателями III.
В этом же университете создана технология кисломолочного продукта «Тараг обогащенный» с бифидобактериями / 83 /, разработаны технологии получения лечебных кисломолочных продуктов «Бифивит», «Бифисанус», «Бифидное молоко» и другие. С целью активизации роста бактерий при изготовлении закваски для этих продуктов молоко обрабатывают ферментным препаратом Р-галактозидазой /84/.
Здесь же разработана закваска, содержащая культуры мезофильных и термофильных молочнокислых стрептококков и бифидобактерий в соотношении 1:1:2 для производства творога, обогащенного бифидобактериями / 47 /. Творог, полученный с использованием такой закваски обладает более высокой стойкостью при хранении, чем творог обычной технологии. Кроме того, разработана технология детского творога, обогащенного бифидобактериями, с использованием закваски, состоящей из бифидобактерий и ацидофильной палочки в соотношении 3:1161.
В последние годы в разных странах проводится работа по изучению механизмов селекции и культивирования бифидобактерий, созданию специальных заквасок, а также различных комбинаций культур бифидобактерий, вносимых в молочные продукты для получения высоких органолептических, реологических и терапевтических свойств.
Широкий ассортимент молочных продуктов с бифидобактериями выпускается в Германии, где отмечается нарастающий спрос на кисломолочные продукты / 97 /. Ассортимент молочных продуктов в ФРГ включает кисломолочные продукты «Биогурт», «Биогарде».
«Биогурт»- это кисломолочный продукт, вырабатываемый с помощью культур молочнокислых бактерий Lactobacillus acidophilus, Streptococcus thermophilus. Кисломолочный продукт «Биогарде» содержит наряду с микрофлорой «Биогурта» бактерии Bifiduobacterium bifidum.
Большие возможности для коррекции кишечной микрофлоры представляют питание человека и пищевые продукты, содержащие вещества, которые стимулируют (или промотируют) рост бифидобактерий кишечника, например, пищевые волокна/ 7, 136 /.
Кисломолочный продукт «Бифигурт» вырабатывается в Германии с 1983 года. Отличительными свойствами этого нового кисломолочного напитка являются высокое содержание жизнеспособных микроорганизмов В.bifidum, содержащие более 95% Ц+) молочной кислоты, очень мягкий кисломолочный вкус, тонкая кремообразная структура /137 /.
Из кисломолочных напитков наибольшее применение нашли бифидобактерий при приготовлении различных видов йогурта, где их вносят в сочетании L. thermo-philus, и L. buigaricum и др. Йогурт, приготовленный с бифидобактериями, отличается хорошими органолептическими и реологическими свойствами, а также более высокими диетическими характеристиками /114 /.
Влияние крахмала на рост бифидобактерий
В связи с тем, что желатин значительно понижает активность воды при производстве кисломолочного продукта наблюдается торможение бифидоброжения. Поэтому в дальнейших исследованиях изучали возможность использования в качестве стабилизатора модифицированного крахмала.
Анализ литературных данных показал, что крахмал позволяет повысить вязкость кисломолочных продуктов и увеличить прочностные свойства молочно-белкового сгустка / 53 /. Кроме того, известно, что крахмал, являясь полисасари-дом пищевых волокон, стимулирует рост нормальной микрофлоры, основу которой составляют бифидобактерий / 59 /.
В связи с этим изучали влияние крахмала на активность ферментации молока бифидобактериями и формирование структуры сгустка в зависимости от различных режимов тепловой обработки молока, поскольку функциональные свойства крахмала зависят от температуры клейстеризации. Экспериментальные исследования проводили при следующих режимах: температура пастеризации молока 75, 85,95С с выдержкой 30 мин.; массовая доля крахмала - 0,7; 1,0; 1,2 %.
Полученные данные представлены на рис. 3.2.1.(а, б, в).
Результаты проведенных исследований свидетельствуют, что при увеличении дозы крахмала от 0,7 до 1,2 % сопровождается повышением кислотообразующей способности бифидобактерии. При этом увеличение дозы стабилизатора до 1,0 % сопровождается активным кислотообразованием ( контроль 50 Т, опыт 58 Т ), дальнейшее повышение дозы крахмала до 1,2 % незначительно сказывается на конечной кислотности продукта (60 Т ).
Рост кислотообразующей способности бифидобактерии в случае использования крахмала объясняется тем, что он может стимулировать рост бифидобактерии. Этот факт подтверждается специалистами Центра питания в Кембридже. Они установили, что нерасщепленныи крахмал достигает полости толстой кишки, где подвергается гидролизу до образования короткоцепочных карбоновых кислот ( уксусной, пропионовой ) микрофлорой кишечника, основным представителем которой являются бифидобактерии / 59 /. Однако, активность кислотообразования зависит не только от дозы крахмала, но и от режима тепловой обработки молока. Так, при температуре пастеризации 75С и 85С формирование структуры сгустка происходит за 8 ч., а повышение режима тепловой обработки молока до 95 С сокращает время ферментации на 1 ч.
Анализ количественного содержания жизнеспособных клеток бифидобактерий показал, что внесение в молоко крахмала стимулирует развитие бифидофлоры и повышает количество бифидобактерий на порядок по сравнению с контролем ( рис. 3.2.2.). Причем с увеличением дозы стабилизатора количество клеток повышается. Изменение режимов тепловой обработки молока не оказало существенного влияния на данный показатель.
Оценка консистенции кисломолочного продукта при использовании крахмала в качестве стабилизатора показала (табл. 3.2.1.), что способность разрушенного сгустка к тиксотропии проявляется в меньшей степени, чем при применении желатина. Кроме того, было отмечено, что консистенция продукта при комнатной температуре ухудшается.
Вероятно, это явление, с одной стороны, связано с ограниченной термодинамической совместимостью системы молочный белок и анионактивный полисахарид (крахмал). С другой стороны, в ферментированном продукте имеются органические кислоты, способствующие процессу кислотного гидролиза стабилизатора, сопровождающего разрушением структуры продукта.
Исследование качества продукта при хранении показало, что в течение 14 суток органолептические, физико-химические и микробиологические показатели изменились незначительно, чего нельзя отметить при оценке структурно-механических свойств продукта.
Таким образом, анализ полученных результатов показал, что использование крахмала в качестве стабилизатора благоприятно сказывается на ходе ферментации молока бифидобактериями. Режим тепловой обработки молока 95 С с выдержкой 30 минут обеспечивает сокращение процесса ферментации до 7 часов при массовой дозе стабилизатора 1 %. При этом продукт характеризуется приятным кисломолочным вкусом и высоким содержанием жизнеспособных клеток бифидо-бактерий. Однако стабилизирующее действие крахмала при производстве кисломолочного продукта проявляется недостаточно.
Влияние соотношения культур на биохимическую активность комбинированной закваски
Главная роль заквасок при производстве кисломолочных продуктов заключается в способности микроорганизмов сбраживать лактозу с образованием молочной кислоты. Разные авторы предлагают для оценки кислотообразующей активности заквасочных культур различные показатели и критерии, в частности, энергию кислотообразования или скорость кислотообразования, оцениваемую по приросту титруемой или активной кислотности ферментированного молока за определенный промежуток времени; предельную титруемую кислотность, активность сквашивания / 53 /.
В производстве ферментированных молочных продуктов решающее значение имеет интенсивность накопления кислоты микрофлорой закваски, поэтому большинство исследователей считают энергию кислотообразования важнейшей характеристикой культур и заквасок в целом.
В связи с этим при подборе соотношения заквасочных культур - В. bifidum 791 и Leuc. cremoris В-1420 - была изучена кислотообразующая способность бактерий, а также влияние различных комбинаций микроорганизмов на активность ферментации молока, ароматообразование, количественное содержание микроорганизмов в закваске.
Результаты исследований представлены на рис. 4.1.1., 4.1.2. и табл. 4.1.1.
Полученные данные свидетельствуют, что в заквасках с большим содержанием Leuc. cremoris в процесс образования сгустка сокращается. Так, в комбинированной закваске с соотношением культур В. bifidum и Leuc. cremoris 75 : 25 образование сгустка происходит интенсивнее на 2 часа по сравнению с контролем. Для всех опытных образцов характерна низкая кислотность сгустка : от 50 до 67 С.
Кроме этого было отмечено, что все рассмотренные комбинации характеризуются содержанием ароматических соединений, летучих кислот и углекислого газа, количество которых прямо пропорционально увеличению дозы Leuc. cremoris.
Однако, при увеличении дозы лейконостока более чем на 20 % (комбинация № 5) наблюдается уменьшение количества жизнеспособных клеток бифидобакте-рий в закваске. При всех прочих соотношениях культур количество жизнеспособных клеток бифидобактерий превалирует. Как показывают данные диаграммы увеличение доли лейконостока в комбинированной закваске до 20 % не приводит к заметному подавлению роста бифидобактерий, их количество при этом соотношении составило 5 109 к.о.е. в 1 см .
Вследствие этого для производства закваски было выбрано соотношение В. bifidum и Leuc. cremoris 80 : 20, которое обеспечивает высокую биохимичесую активность микроорганизмов в процессе ферментации и способствует формированию вкусового букета закваски.
Определение предельных сроков хранения готового продукта
Известно, что по хранимоспособности кисломолочные напитки относятся к группе портящихся продуктов, в которых активность воды составляет 0,91-0,95. Поэтому способность сохранять первоначальные свойства в процессе хранения представляется важным для кисломолочных продуктов.
В процессе хранения кисломолочных продуктов в первую очередь изменяются микробиологические показатели и, как следствие, органолептические и физико-химические. Рекомендуемый срок хранения кисломолочных продуктов составляет 4 суток при температуре (6±2) С .
Нами изучены изменения показателей качества разработанных бифидосодер-жащих кисломолочных продуктов с наполнителями и стабилизаторами в процессе хранения. Результаты исследований изменения качественных показателей кисломолочного продукта «Бифивит» с наполнителями представлены в табл.5.3.1.
Данные табл.5.3.1. показывают, что при хранении кисломолочного продукта с наполнителем в течение 14 суток наблюдается незначительное повышение титруемой кислотности и уменьшение количества жизнеспособных клеток бифидо-бактерий, органолептические показатели остаются без изменений. Лишь на 15 сутки хранения выявлены изменения органолептических свойств кисломолочного продукта - появился нечистый посторонний привкус).
Титруемая кислотность продукта изменилась на 4Т, количество жизнеспособных клеток бифидобактерий сохранилось на достаточно высоком уровне - 3-Ю9 к.о.е. в 1см3. Поэтому предельный срок хранения кисломолочного продукта составил 14 суток.
Изменение качественных показателей кисломолочных напитков «Бифимикс» и «Бифимикс» с наполнителем коррелирует с данными исследований изменения характеристики кисломолочного продукта «Бифивит» с наполнителем в процессе хранения. Общая картина изменения титруемой кислотности, эффективной вязкости и количества клеток бифидобактерий в продуктах в процессе хранения представлена на рис. 5.3.1. и 5.3.2.
Как показывают данные табл. 5.3.1. титруемая кислотность продуктов изменилась незначительно и в конце хранения составила 67 Т. Показатель эффектов-ной вязкости продуктов в течение 7 суток хранения остается прежним (208 10 Па с), далее наблюдается небольшое снижение данного показателя до 199 103 Па с. На 15 сутки хранения эффективная вязкость продукта составила 191- 103 Па с. В течение 14 суток хранения количество клеток бифидобактерий остается на достаточно высоком уровне и составило 3-Ю9 к.о.е. в 1 см3 продукта.
Таким образом, в результате проведенных исследований разработаны технологии бифидосодержащих кисломолочных продуктов «Бифивит» с наполнителем и «Бифимикс» длительного срока хранения. Увеличение срока хранения данных продуктов объясняется использованием композиции стабилизаторов крахмал -пектин в соотношении 1 : 0,2. Предлагаемое соотношение стабилизаторов обеспечивает более полный перевод свободной воды в связанное состояние, что обеспечивает замедление микробиологических процессов и увеличение срока хранения кисломолочных продуктов.
