Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Анализ состояния вопроса 9
1.1 Современные тенденции в производстве продуктов здорового питания 9
1.2 Направления совершенствования технологии и ассортимента мороженого функционального назначения 17
1.3 Ассортимент и способы получения кисломолочного мороженого 22
1.4 Значение и применение пребиотических компонентов в функциональных продуктах питания 28
ГЛАВА 2 Организация работы, объекты и методы исследований
2.1 Организация работы и объекты исследований 40
2.2 Методы исследований 44
ГЛАВА 3 Исследование влияния пребиотиков на развитие мезофильных лактококков в смесях для мороженого
3.1 Обоснование выбора пребиотиков и закваски для мороженого 48
3.2 Влияние лактулозы на развитие мезофильных лактококков 51
3.3 Влияние лактулозы на свойства кисломолочного мороженого 56
3.4 Влияние галактоолигосахаридов на развитие мезофильных лактококков 60
3.5 Влияние инулина на развитие мезофильных лактококков 64
Глава 4 Исследование влияния вида заквасочной микрофлоры на свойства смеси для мороженого 69
4.1. Влияние вида заквасочной микрофлоры на процесс ферментации смеси для мороженого 69
4.2 Влияние концентрации сахарозы в смесях для мороженого на развитие заквасочной микрофлоры
4.3 Влияние вида заквасочной микрофлоры на антиоксидантную активность смесей для мороженого 80
ГЛАВА 5 Исследование влияния инулина и лактулозы на процесс получения и свойства мороженого с использованием ацидофильной палочки 86
5.1 Влияние лактулозы на свойства смеси и кисломолочного мороженого 86
5.2 Влияние инулина на свойства смеси и кисломолочного мороженого 95
5.3 Влияние инулина и лактулозы на свойства кисломолочного мороженого 101
ГЛАВА 6 Разработка технологии производства кисломолочного мороженого с пребиотиками
6.1 Обоснование технологических режимов, последовательности процессов и критических контрольных точек производства кисломолочного мороженого с пребиотиками 106
6.2 Состав и свойства разработанного кисломолочного мороженого с пребиотиками 118
6.3 Оценка экономической эффективности разработанной технологии 121
Заключение 134
Список использованной литературы
- Направления совершенствования технологии и ассортимента мороженого функционального назначения
- Методы исследований
- Влияние лактулозы на развитие мезофильных лактококков
- Влияние концентрации сахарозы в смесях для мороженого на развитие заквасочной микрофлоры
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время структура питания человека претерпела существенные изменения, что связано с употреблением в пищу большого количества жира, недостатком полноценного белка, применением антибиотиков, ухудшением экологической ситуации и другими факторами.
Одним из приоритетных направлений молочной отрасли на сегодняшний день является расширение ассортимента продуктов широкого потребления, которые бы соответствовали не только вкусовым предпочтениям потребителей, но и обладали повышенной биологической и энергетической ценностью, являясь продуктами лечебно-профилактической направленности.
В связи с этим, разработка технологии обогащенного низкожирного мороженого является перспективным при создании лечебно-профилактических и функциональных продуктов.
Степень проработки темы исследования. Теоретические и практические основы в области исследований проблемы получения функциональных молочных продуктов с применением компонентов вторичного молочного сырья и пробиотических микроорганизмов заложены в работах ученых «Северо-Кавказского федерального университета» (г. Ставрополь), ФГБНУ "ВНИМИ" (г. Москва) и других отечественных и зарубежных институтов: А.В. Банниковой, В.И. Ганиной, И.А. Евдокимова, Е.И. Мельниковой, Ю.А. Оленева, А.А. Твороговой, С.А. Рябцевой, В.Д. Харитонова, М.А. Федотовой, А.Г. Храмцова, Gadaga Т.Н., R.T. Marshall, Norman S. Senger и др.
Цели и задачи исследований. Целью диссертационной работы являлась разработка технологии обогащенного низкожирного мороженого.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:
на основании анализа научно-технической и патентной литературы обосновать использование белковых добавок и пробиотических культур в технологии низкожирного функционального мороженого;
изучить влияние различных белковых добавок на физико-химические и органолептические свойства смесей для мороженого и их пищевую ценность;
провести подбор пробиотических культур для производства обогащенного кисломолочного мороженого путем исследования закономерностей развития пробиотических бактерий разных видов и их консорциумов в смесях для мороженого;
исследовать влияние технологических параметров процесса производства мороженого на выживаемость пробиотических бактерий;
изучить показатели качества и безопасности обогащенного мороженого с пробиотическими культурами и обосновать сроки его хранения;
разработать технологию низкожирного обогащенного мороженого с
микропартикулятом сывороточных белков (МПСБ), соответствующую
нормам ТР ТС 033/2013 «О безопасности молока и молочной продукции» и
требованиям НАССР;
провести анализ современного рынка мороженого, оценить
экономическую эффективность и экологическую безопасность разработанной
технологии обогащенного мороженого с МПСБ.
Научная новизна. Теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность совместного использования микропартикулята сывороточных белков и комплексных культур, содержащих пробиотические микроорганизмы при создании обогащенного низкожирного мороженого.
Установлено, что применение и казеина, и микропартикулята сывороточных белков позволяет получить продукт, сбалансированный по аминокислотоному составу; в то время как, микропартикулят сывороточных белков обеспечивает получение продукта с большим показателем рациональности использования аминокислот на анаболические нужды, без затрат на биосинтез заменимых аминокислот и компенсацию энергозатрат организма.
Доказано положительное влияние микропартикулята сывороточных белков на развитие и выживаемость пробиотических культур при пониженных температурах.
Реализована технология низкожирного обогащенного мороженого с использованием пробиотических микроорганизмов, согласно которой процесс сквашивания необходимо проводить при температуре (38±2) С до достижения титруемой кислотности (70-73) Т, обеспечивая количество молочнокислых микроорганизмов на конец срока хранения не менее 1*106КОЕ/г.
Теоретическая и практическая значимость работы. На основании теоретических проработок и полученных результатов исследований разработана технология низкожирного пробиотического мороженого с МПСБ.
Результаты исследований внедрены в учебном процессы ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет», и используются в курсовом и дипломном проектировании студентов кафедры прикладной биотехнологии.
Методология и методы исследований. Методологической основой диссертационного исследования являются классические законы научного познания и комплексный системный анализ с применением стандартных, общепринятых и модифицированных методов исследований физико-химического состава, биотехнологических, органолептических и микробиологических показателей функционального продукта на всех стадиях производства. Математическая обработка экспериментальных данных, статистический и регрессивный анализы выполнены с помощью пакета прикладных программ Statistica 6.0 и Microsoft Excel 2010.
Положения, выносимые на защиту:
-
Теоретические аспекты и научно-технические предпосылки использования белковых добавок на основе вторичного молочного сырья и пробиотических микроорганизмов в технологии обогащенного низкожирного мороженого.
-
Результаты исследований по влиянию белковых добавок на органолептические, физико-химические свойства мороженого.
-
Результаты оценки рациональности аминокислотного состава и количественного распределения незаменимых аминокислот в продукте с различными белковыми добавками на основе вторичного молочного сырья.
4. Результаты анализа выживаемости пробиотических
микроорганизмов в низкожирном мороженом в присутствии МПСБ при
пониженных температурах.
5. Оптимизированные технологические параметры производства.
Степень достоверности и апробация результатов. Подтверждается 3-
5-кратной повторностью, воспроизводимостью и математической обработкой экспериментальных данных, полученных в ходе исследований, а также результатами лабораторных и опытно-промышленных выработок.
Разработана технология продукта низкожирного пробиотического мороженого с микропартикулятом сывороточных белков (СТО 02067965-001-2015), прошедшая апробацию на ЗАО «Хладокомбинат» (г. Краснодар).
Основные результаты работы доложены и обсуждены на различных научно-практических конференциях: IX международная научно-практическая конференция «Молочная индустрия мира и Российской Федерации» (г. Москва, 2011); Международная научно-практическая конференция «Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья» (г. Краснодар, 2011), Республиканская конференция молодых ученых «Наука. Образование. Молодежь», посвященной 55-летию АТУ (Казахстан, г. Алматы. АТУ, 2012); III международная научно-практическая конференция «21 век: фундаментальная наука и технология» (г. Москва, 2014); II ежегодная научно-практическая конференция «Университетская наука - региону». Биоразнообразие, биоресурсы, биотехнологии и здоровье населения Северо-Кавказского региона (г. Ставрополь, СКФУ, 2014).
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 3 статьи в реферируемых ВАК РФ изданиях.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, включающего 182 наименований источников, в том числе 58 иностранных. Работа изложена на 226 страницах машинописного текста, включает 35 таблиц, 33 рисунка и 10 приложений.
Направления совершенствования технологии и ассортимента мороженого функционального назначения
В соответствии с Техническим регламентом Таможенного союза «Безопасность молока и молочных продуктов» [126] к мороженому относится пять видов: молочное, сливочное, пломбир, кисломолочное и с заменителем молочного жира. Вся остальная продукция относится к «десертам»: десерты фруктовые, овощные и фруктово-овощные; шербеты (1 -3% жира); сорбеты (с повышенным содержанием сухих веществ фруктов); сладкие пищевые льды (не взбитые, на основе Сахаров) [95].
За последние годы ассортимент мороженого стал гораздо шире как по используемому сырью, так и по наполнителям. Расширяется сегмент продукции, ориентированной на здоровый образ жизни - мороженое с пониженным содержанием жира и сахара, а также с функциональными добавками (витаминизированное, йодированное, обогащенное кальцием и т.д.). Несмотря на увеличение количества россиян, обращающих внимание на натуральность мороженого при покупке, у большинства из них спросом пользуются традиционные виды мороженого [48]. Однако эти виды характеризуются повышенной калорийностью, обусловленной высоким содержанием сахара и жира, что снижает физиологическую ценность мороженого и увеличивает его стоимость [5].
Перспективной является разработка технологий новых видов мороженого с лечебно-профилактическими, функциональными и диетическими свойствами. Однако ассортимент мороженого с вышеперечисленными свойствами весьма ограничен и не в полной мере способен удовлетворить потребности населения нашей страны [96].
Проводимые во всем мире исследования в области физиологии человека все чаше рекомендуют предлагать пищевую продукцию с определенными свойствами, предназначенную для употребления различными группами населения, в том числе имеющими какие-либо проблемы со здоровьем. Такие рекомендации распространяются и на мороженое. На сегодняшний день существуют виды мороженого, которые могут способствовать восстановлению сердечно-сосудистой системы, замедлять процессы старения, снижать вероятность возникновения воспалительных и онкологических заболеваний и так далее [94].
Например, разработано мороженое для людей с избыточным весом, в состав которого входят низкокалорийные ингредиенты или специальные вещества (L-карнитин и другие) [79].
Разработана рецептура мороженого для людей, страдающих сахарным диабетом с амарантовой мукой [149]. Оригинальность продукта, заключается в том, что полученное мороженое обладает функциональными, в частности геродиетическими свойствами. Это связано с тем, что полученный продукт характеризуется совокупностью и природной сбалансированностью биологически активных компонентов, является источником пищевых волокон, растительного белка с богатым аминокислотным составом, полиненасыщенных жирных кислот. Помимо этого наличие в составе семян амаранта рутина способствует укреплению стенок капилляров и повышению стойкости к инфекциям, а сочетание молочного и растительного белка позволяет получить более совершенную композицию по аминокислотному составу.
Использование в рецептурах мороженого активнодействующий комплекс аминокислот позволяет рекомендовать продукт для снижения утомляемости. Оригинальная композиция ионов кальция и магния с витамином А в мороженом делает его профилактическим средством против депрессии и бессонницы [79].
Лечебно-диетической направленностью обладают виды мороженого, в рецептуре которых в качестве наполнителей используют растительное сырье. Перспективным источником растительного сырья, обладающего уникальным набором пищевых и биологически активных веществ, являются ядра кедровых орешков и продукты их переработки. Использование кедровой муки в качестве белковой добавки, и кедрового масла в качестве источника эссенциальных жирных кислот, открывают широкие возможности для создания молочных продуктов с заданной пищевой и биологической ценностью [5].
В тихоокеанском государственном экономическом университете разработана технология получения лечебно-профилактического мороженого с экстрактом стевии и соком брусники [137].
Учеными Волгоградского государственного технического университета было получено мороженое из козьего молока с боярышником, которое обладало высокой пищевой, биологической ценностью и антиоксидантной активностью [43].
В последние годы наблюдается увеличение объемов производства мороженого с про- и пребиотиками, которое получило название биомороженое. Учитывая тему диссертационной работы, более подробное описание про- и пребиотических видов мороженого будет рассмотрено в разделе 1.4.
Существует способ получения замороженного десерта, обогащенного молочным и соевыми белками, пищевыми волокнами, природными витаминами и минеральными веществами [122].
В Орловском государственном техническом университете была разработана рецептура и технология приготовления мороженого с крупяными концентратами. Обогащение мороженого зерновыми предало мороженому ряд положительных свойств: компоненты зерновых остаются эффективными в замороженном состоянии, а они, как известно, обладают питательной и биологической ценностью, содержат ряд витаминов, а также обладают профилактическими свойствами [95].
В Воронежском государственном университете получено низкокалорийное мороженое, содержащее микропартикулят сывороточных белков и препарат очищенной лактазы - Maxilact. Использование данных функциональных ингредиентов способствует снижению массовой доли жира и лактозы в готовом продукте, делая его низкокалорийным с повышенной биологической ценностью [118].
Разработана технология мороженого на основе сыворотки, в т.ч. молочно-сывороточного со свеклой (с морковью, томатами) «Оригинальное», сывороточного с ароматом «Лето», сывороточного с фруктами «Кисло-сладкое», сывороточного со свеклой (с морковью, томатами) «Золотая осень» [30].
Известно мороженое с функциональными свойствами, содержащее сливки, обезжиренное сухое молоко, сахар-песок, кукурузный высокофруктозный крахмал, стабилизатор-эмульгатор ICS-06001, Фуколам С, каррагинан, полидекстрозу, творог, аромат ванили, измельченные плоды или ягоды, аромат плодов или ягод, краситель натуральный и воду [84]. Полученную смесь фильтруют, пастеризуют, гомогенизируют, охлаждают, фризеруют и закаливают. Добавка Фуколам С, основой которой является фукоидан, представляет собой полисахаридную композицию, полученную из бурых водорослей, и является источником иммуноактивных полисахаридов и растворимых пищевых волокон. Полидекстроза придает мороженому сливочную кремовую текстуру, слегка снижает точку замерзания мороженого, что способствует повышению его плотности.
Большую популярность приобретает обогащение мороженого омега-3 жирными кислотами. Оригинальным вариантом является добавление зерновых ингредиентов в состав вафель или путем обсыпки [93].
Известно использование цитрусовых волокон в производстве низкокалорийного мороженого, что позволяет снизить массовую долю жира и сахара в продукте, при этом создавать ощущение полноты вкуса и нежной текстуры [36].
Методы исследований
Экспериментальные исследования проводились в лабораториях кафедры прикладной биотехнологии и научно-исследовательской лаборатории нанобиотехнологии и биофизики ФГАОУ ВПО Северо-Кавказского федерального университета. Промышленная апробация технологии и опытно-производственные выработки проводились на ОАО молочный комбинат «Ставропольский».
Исследования проводились в соответствии со схемой, представленной на рисунке 2.1. Основные этапы работы были посвящены изучению влияния вида заквасочной микрофлоры и пребиотических компонентов на процессы получения и свойства кисломолочного мороженого.
В качестве объектов исследований были использованы смеси для мороженого разного состава, в том числе с пребиотиками, полученные с использованием заквасок: БК-Углич-АВ (Lb. acidophilus), БК-Углич-СМТ (Lac. lactis subsp. lactis, Lac. lactis subsp. cremoris, Lac. lactis subsp. lactis biovar diacetilactis, Str. thermophilus), БК-Углич-№7К (Lac. lactis subsp. lactis, Lac. lactis subsp. cremoris, Lac. lactis subsp. lactis biovar diacetilactis, Lb. casei), БК-Углич-ТВ (Str. thermophilus), БК-Углич-СТБ (Lb. bulgaricus, Str. thermophilus) производства ФГУП «Экспериментальная биофабрика» Россельхозакадемии, г. Углич; кефирной закваски, ООО «Молочный комбинат «Ставропольский», г. Ставрополь; LAT CW L (Lac. lactis subsp. lactis, Lac. lactis subsp. cremoris, Lac. lactis subsp. lactis biovar diacetilactis) производства ООО «Лактина», ЭКОКОМ Болгария; а так же образцы кисломолочного мороженого.
В качестве пребиотической добавки были использованы: промышленно выпускаемые концентраты лактулозы «Лактусан» (производства Фелицита Холдинг, Россия) и «Дюфалакт» (производства SOLVAY PHARMA, Веесп, Нидерланды). Характеристика концентратов лактулозы представлена в таблице 2.1. препараты галактоолигосахаридов (ГОС) 2 видов: с массовой долей активного вещества 27 и 43 % (ГОС-1 и ГОС-2 соответственно), производство King-Prebiotics, New Francisco (Yunfu) Biotechnology Corporation, Китай. Показатели использовавшихся препаратов ГОС сведены в таблицу 2.2. препарат инулина (порошок цикория), торговая марка «Frutafit IQ», производство «Sensus», Roosendal, Нидерланды, содержание инулина не менее 90 %. Характеристика препарата инулина представлена в таблице
В настоящей работе в процессе реализации задач экспериментов, определения физико-химических, микробиологических показателей сырья и готовой продукции, использовались стандартные и общепринятые методики, удовлетворяющие целям исследований.
В ходе экспериментальных исследований были использованы следующие приборы и оборудование: весы лабораторные общего назначения с метрологическими характеристиками по ГОСТ 24104-88, с наибольшим пределом взвешивания до 200 г и поверочной ценой деления не более 2 мг (для взвешивания реактивов) [35];
Для отделения жиров и белков 1 см3 смеси помещали в центрифужную пробирку и центрифугировали 15 мин при 13 400 об/мин. Затем отбиралась 350 мкл надосадочной жидкости, которую пропускали через фильтр с размером пор 0,2 мкм очищенного раствора и отправляли на анализ.
Анализ проводился на жидкостном хроматографе LC-20 Prominence (SHIMADZU, Япония) с рефрактометрическим и УФ-детекторами. Режим хроматографирования: колонка Luna NH2 250x4,6 мм (Phenomenex, США); подвижная фаза - ацетонитрил: бидистиллированная вода 80:20 об/об; скорость потока - 2,5 см3/мин; температура термостата - 60 С. Обработка хроматографических данных осуществлялась на программе LabSolutions для Windows.
Определение антиоксидантной активности проводили на приборе «ЦветЯуза-01-АА» [135].
Для проведения исследований готовили раствор галловой кислоты с массовой концентрацией 1 г/дм3. На аналитических весах взвешивали (0,0510 ± 0,0001), г галловой кислоты, добавляя 30 см3 элюента. После растворения галловой кислоты содержимое стаканчика количественно переносили в мерную колбу вместимостью 50 см3, доводили объем до метки элюентом и тщательно перемешали. Срок хранения раствора в холодильнике - 2 недели при температуре (4 ± 1) С.
Далее из полученного раствора готовили раствор галловой кислоты с массовой концентрацией 100 мг/дм3, для этого в мерную колбу вместимостью 10 см3 пипеточным дозатором вносили 1 см3 исходного раствора галловой кислоты, доводили объем до метки элюентом и тщательно перемешивали.
Для приготовления элюента в мерную колбу вместимостью 1000 см3 наливали 700 см3 бидистиллированной воды, добавляли 150 мм3 концентрированной ортофосфорной кислоты, доводили до метки бидистиллированной водой до метки и тщательно перемешивали.
Установку, включение и подготовку анализатора и регистрирующего устройства осуществляли в соответствии с руководством по эксплуатации [135]. Перед началом исследований осуществляли градуировку анализатора по галловой кислоте.
Для построения градуировочного графика галловой кислоты последовательно регистрировали сигналы градуировочных растворов галловой кислоты, в порядке возрастания их концентрации.
Влияние лактулозы на развитие мезофильных лактококков
При микроскопировании фиксированных препаратов смесей для кисломолочного мороженого (рисунок 4.3) выявлено, что смесь, приготовленная с использованием L. acidophilus, характеризуется гомогенной консистенцией с меньшими агрегатами молочного белка и большим количеством комплексов белка небольшого размера, по сравнению с образцом смеси (2), содержащий культуры L. casei и Str. thermopulus.
Образцы 3, 4, 5, 6 при микроскопическом анализе отличались зернистыми комплексами молочного белка, образующих в общей массе продукта неоднородные зоны большей или меньшей плотности, сгруппированные как в небольшие комплексы, так и в крупные агрегаты. Морфологических признаков изменения других компонентов смеси для мороженого не наблюдалось.
При микрокопировании экспериментальных образцов наблюдалась типичная для данных видов заквасок микрофлора, посторонних микроорганизмов не обнаружено.
Результаты исследования влияния различных видов заквасочной микрофлоры на свойства смеси для мороженого показали, что закваска БК-Углич-АВ (L. acidophilus ) позволяет быстро, в течение 4-6 часов, провести процесс ферментации смеси до титруемой кислотности 70-90 Т и накопить за это время достаточно высокое (108 КОЕ/г) количество живых клеток заквасочной микрофлоры - ацидофильной палочки, которая относится к пробиотическим культурам с ярко выраженными антагонистическими по отношению к посторонней микрофлоре свойствами. Кроме того, эта культура способствует формированию плотной консистенции и хороших органолептических показателей смеси для кисломолочного мороженого. По скорости кислотообразования и размножения микрофлоры, а также по органолептическим показателям сквашенных смесей для получения кисломолочного мороженого интерес также представляют закваски БК-Углич-№7К (Lac. spp., Lb. casei) и БК-Углич-СТБ (Lb. bulgaricus, Str. thermophilus). В связи с этим в следующих экспериментах были использованы эти закваски.
Известно, что традиционные виды мороженого содержат в своем составе 17% углеводов, такое высокое содержание Сахаров приводит не только к повышению его калорийности, но и, как в случае кисломолочного мороженого, создает неблагоприятные условия для развития заквасочной микрофлоры. Поэтому было предложено снизить содержание сахарозы и исследовать его влияние на развитие молочнокислых бактерий в смесях для мороженого.
При составлении рецептуры для кисломолочного мороженого необходимо учитывать то, что высокие концентрации сахарозы повышают осмотическое давление, вследствие чего происходит замедленное развитие заквасочных культур. Кроме того, при выработке низкожирных сортов мороженого при низком содержании сахарозы увеличится относительное содержание лактозы в смеси, что может привести к порокам консистенции, например, песчанистости [4]. Излишне сладкий вкус мороженого и отсутствие функционально-диетических свойств не может в полной мере удовлетворить потребности населения, ведущего здоровый образ жизни [3]. Поэтому было предложено снизить содержание сахарозы в смеси на 1, 3, 5 и 7 % от нормируемого в настоящее время стандартом значения - 17%.
Для изучения влияния массовой доли сахарозы на развитие заквасочных культур были рассчитаны рецептуры со стандартной и пониженной массовой долей сахарозы, представленные в таблице 4.3.
При выполнении экспериментов сквашивание смесей проводили в течение (8- 10) часов при оптимальных для развития микрофлоры температурах с использованием заквасок БК-Углич-АВ (Lb. acidophilus), БК-Углич-№7К (Lac. spp., Lb.casei), БК-Углич-СТБ (Lb. bulgaricus, Str. thermophilus), выбор которых (как наиболее перспективных для кисломолочного мороженого) был основан на результатах исследований, представленных в разделе 4.1.
Влияние массовой доли сахарозы в смеси для мороженого на развитие заквасочных культур L. acidophilus; L. casei+Lac. Lactis spp.; L. bulgaricus+Str. thermophilus Из представленных результатов видно, что культуры L. acidophilus и Lb. bulgaricus+Str. thermophilus развиваются интенсивнее при пониженных (10 и 12 %) концентрациях сахарозы в смесях для мороженого. Однако, снижение содержания сахарозы до этого уровня приводит к ухудшению органолептических показателей готового продукта. Так, в смесях с массовой долей сахарозы 10 и 12 % наблюдался резкий кисломолочный запах и излишне кислый вкус, повышенная кислотность привела к изменениям состояния белка в системе и возникновению пороков консистенции и структуры. В образцах с содержанием сахарозы 16 и 14 % изменения в органолептических свойствах не наблюдалось, данные образцы характеризовались однородной консистенцией и приятным кисломолочным вкусом и запахом. Можно сказать, что содержание сахарозы в смесях для кисломолочного мороженого можно было бы снизить на 1-3% от нормируемой в настоящее время концентрации 17% без ущерба для органолептических показателей, при этом можно было бы снизить калорийность мороженого и привлечь потребителей, которым традиционный вкус мороженого кажется приторно сладким.
Следует отметить, что как в условиях высокой, так и пониженной концентрации сахарозы наиболее активно развивалась культура ацидофильной палочки, что подтверждается как показателями титруемой кислотности (минимальная - 89 Т при 14 % сахарозы, максимальная - ПО Т при 10 % сахарозы), так и коррелирующим с ними количеством живых клеток (минимальное - lgN=8 при 14 % сахарозы, максимальное - и lgN=9 при 10 % сахарозы). Можно сказать, что развитие смешанной культуры L. casei+Lac. lactis spp почти не зависело от содержания сахарозы в смеси. Другая смешанная культура (Lb. bulgaricus+Str. thermophilus) хуже переносит высокие концентрации сахарозы в смеси. В целом можно сказать, что не установлено прямой зависимости между содержанием сахарозы и показателями развития микрофлоры (кислотностью и количеством клеток) ни для одной из исследованных заквасок.
Влияние концентрации сахарозы в смесях для мороженого на развитие заквасочной микрофлоры
Одним из способов получения мороженого функционального назначения является частичная замена основных ингредиентов, входящих в его состав (сахар, жир, сухие вещества, стабилизаторы) на добавки, которые обладают определенным набором полезных свойств [44, 65].
В ранее проведенных исследованиях (глава 3) установлено, что внесение лактулозы в смесь для мороженого позволяет снизить содержание сахара и улучшить его органолептическую оценку по показателям вкуса и консистенции, а также способствует повышению выживаемости микрофлоры закваски LAT CW L (мезофильных лактококков). Однако данные о влиянии лактулозы на развитие ацидофильной палочки в смесях для мороженого в литературе отсутствуют. На основании вышеизложенного, было принято решение произвести частичную замену сахарозы в смеси для кисломолочного мороженого на лактулозу, и исследовать ее влияние на свойства смеси и готового мороженого, полученного с использованием закваски БК-Углич-АВ.
Для проведения исследований готовили смеси для кисломолочного мороженого с различным содержанием лактулозы согласно рецептуре, представленной в таблице 5.1.
На первом этапе исследований проводили определение влияния лактулозы на показатели кислотности в процессе сквашивания смеси для кисломолочного мороженого. Результаты по активной кислотности представлены в таблице 5.2, результаты по титруемой кислотности представлены на рисунке 5.1.
Анализ полученных данных показывает, что внесение сиропа лактулозы в концентрации (1 - 3) % не оказывает влияния на исходную кислотность смеси. Через 4 часа сквашивания в образце с 3 % сиропа лактулозы обнаружено более высокое (на 29,3 %) значение титруемой кислотности, чем в контроле. В дальнейшем во всех опытных образцах наблюдалось более активное кислотообразование. Так, через 6 часов сквашивания смеси в образце с 1 % лактулозы титруемая кислотность была на 11,9 %, с 2 % - на 16,4 %, с 3 % - на 20,9 % выше, чем в контрольном образце. Разница в показателях рН менее заметна, однако является также статистически значимой: через 6 часов ферментации рН образца с 2 % лактулозы была на 10,1 %, с 3 % - на 6,3 % ниже, чем в контроле. Таким образом, можно сказать, что внесение лактулозы ускоряет процесс сквашивания смеси для мороженого при использовании в качестве заквасочной культуры ацидофильной палочки. После процесса сквашивания определяли количество молочнокислых микроорганизмов в смеси для кисломолочного мороженого, результаты исследований представлены в таблице 5.3.
Результаты проведенных исследований, позволяют сделать вывод о том, что внесение 1% лактулозы существенно не повлияло на количество микроорганизмов закваски, его увеличение составило только 2,6 %. Повышение концентрации пребиотика до 2 % привело к статистически значимому (на 12,8%) повышению количества клеток L. acidophilus в процессе сквашивания смесей для кисломолочного мороженого. Такой же результат был получен при использовании 3% лактулозы.
При проведении органолептической оценки экспериментальных образцов, было установлено, что образцы с лактулозой обладали приятным кисло-сладким вкусом, характерным для кисломолочных продуктов запахом, однородной консистенцией в отличие от контроля, который характеризовался излишне кислым вкусом, резким кисломолочным запахом и неоднородной консистенцией.
Представляло интерес исследование изменения углеводного состава смесей в процессе их сквашивания ацидофильной палочкой. Известно, что лактулоза поддерживает рост широкого спектра молочнокислых бактерий: Lac. lactis spp., Str. thermophilus, L. brevis, L. fermentum, L. acidophilus и L. casei [86]. Анализ литературных источников показал, что в процессе производства кисломолочных продуктов и их хранения лактулоза используется микроорганизмами различных заквасок по-разному. Так, например, установлено, что в образцах с симбиотической кефирной закваской, мезофильной закваской (Lac. lactis spp.) и болгарской палочкой содержание лактулозы после сквашивания снизилось по сравнению с исходной концентрацией на 14; 25 и 32 % соответственно. В образцах с ацидофильной палочкой и термофильным молочнокислым стрептококком содержание лактулозы практически не изменилось. После 7 дней хранения в образцах, сквашенных ацидофильной палочкой, мезофильной закваской и болгарской палочкой, лактулоза обнаруживалась в следовых количествах. В пробах с симбиотической кефирной закваской и термофильным молочнокислым стрептококком содержание лактулозы по сравнению с исходным снизилось на 24 и 33 % соответственно [70].
В другой работе исследована ферментативная активность по отношению к лактулозе микроорганизмов, входящих в состав закваски для сметаны. Установлено, что после сквашивания количество лактулозы в образце снизилось по сравнению с исходным на 5 %. В процессе хранения наблюдалось дальнейшее снижение содержания лактулозы по отношению к первоначальной концентрации пребиотика через: 3 суток - на 16 %, 7 суток -на 24 %, 10 суток - на 33 % [138].
В работе [55] исследовано изменение содержания лактулозы в процессе сквашивания и хранения кефирной закваски и закваски термофильного стрептококка и бифидобактерий. Установлено, что количество лактулозы после сквашивания снизилось на 13 % в закваске кефирного грибка и на 2 % в закваске термофильного стрептококка. В процессе хранения во всех образцах наблюдалось снижение содержания лактулозы: в закваске кефирного грибка на 10 сутки на 42 %, а в закваске термофильного стрептококка - на 31 %. Таким образом, установлено, что содержание лактулозы в процессе сквашивания и хранения кисломолочных продуктов снижается. Исходя из необходимости донести до потребителя максимальное количество лактулозы, авторы упомянутых работ выбирают микроорганизмы с наименьшей ферментативной активностью по отношению к пребиотику, либо рекомендуют проводить его внесение после окончания процесса сквашивания продукта.
В литературных источниках имеется достаточное количество данных об использовании лактулозы различными микроорганизмами в процессе сквашивания кисломолочных продуктов, но отсутствуют сведения об использовании пребиотика, пробиотическими микроорганизмами в многокомпонентных смесях для мороженого в процессе их сквашивания. В связи с этим на данном этапе исследования представляло интерес определение изменения содержания лактулозы и других углеводов в смеси для кисломолочного мороженого после процесса сквашивания заквасочнои культурой L. acidophilus в течение (6±1) ч.