Ингредиенты

Свойства концентратов пищевых волокон как компонентов пробиотических кисломолочных продуктов

Бархатова Т.В. , Кожухова М.А. , Дроздов Р.А. , Дроздова Т.А. , Кушнерева А.А.
В статье исследовано влияние концентратов пищевых волокон (ПВ) тыквы и моркови, полученных из вторичных сырьевых ресурсов (ВСР) сокового производства, на кинетику сквашивания и показатели качества пробиотических кисломолочных продуктов. Определены концентрации и степень дисперсности ПВ овощей, обеспечивающие интенсификацию процесса сквашивания молока пробиотическими культурами и получение функциональных продуктов с благоприятными вкусовыми свойствами. Результаты исследований подтверждают целесообразность получения ПВ из ВСР переработки овощей и их применения в качестве полифункциональных ингредиентов в молочной отрасли
26.11.2022

Перспективным направлением научных исследований является поиск рациональных способов получения и применения функциональных ингредиентов, в том числе пищевых волокон (ПВ). Многочисленными исследованиями доказано, что регулярное потребление продуктов, обогащенных ПВ, способствуют профилактике таких алиментарно-зависимых заболеваний, как ожирение, сахарный диабет, атеросклероз, ишемическая болезнь сердца и другие.

Ценным источником биологически активных веществ и функциональных ингредиентов служат вторичные сырьевые ресурсы (ВСР) сокового производства. Они содержат 60-80% ПВ (целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества, лигнин), каротиноиды, полифенолы, фитостерины и другие вещества, обладающие физиологической активностью. В литературных источниках приведены результаты медико-биологических исследований, которые свидетельствуют о том, что ВСР, полученные при производстве соков из манго, персиков и гуаявы, способны нормализовать липидный профиль крови, снижать гипергликемию, оказывать гепатопротекторный эффект. Показано, что в ряде случаев ВСР характеризуются более высоким содержанием нутрицевтиков и большей физиологической активностью по сравнению с основным сырьем.


Установлено, что добавление растительных компонентов, в том числе ПВ плодов и овощей в молоко может оказывать заметное влияние на процессы сквашивания, а также реологические, синеретические и органолептические свойства кисломолочных продуктов


Преимуществами ПВ, полученных из продуктов переработки плодов и овощей, являются высокая влагоудерживающая, влагосвязывающая и адсорбционная способности, а также наличие сопутствующих веществ с высоким биопотенциалом. Установлено, что добавление растительных компонентов, в том числе ПВ плодов и овощей в молоко может оказывать заметное влияние на процессы сквашивания, а также реологические, синеретические и органолептические свойства кисломолочных продуктов. Важное значение при этом имеет концентрация и степень дисперсности ПВ, вносимых в молочную основу. Имеются данные, что растительные добавки влияют не только на интенсивность метаболизма заквасочных культур, но и определяют направленность метаболических процессов, что сказывается на количественном и качественном составе органических кислот, образуемых при сквашивании.

Цель нашей работы – определить технологически функциональные свойства концентратов ПВ, полученных из ВСР переработки тыквы и моркови на сок, при их использовании в составе пробиотических кисломолочных продуктов.

Объектами исследования служили концентраты ПВ (далее ПВ) тыквы и моркови, полученные из ВСР, образующихся после отжима сока на центрифуге, которые высушивали до конечной влажности 7-9% с использованием инфракрасной сушилки. Высушенный материал измельчали и разделяли на ситах на несколько фракций с диаметром частиц от 150 до 350 мкм и вносили в молочную основу (м.д.ж. 2,5 %), варьируя концентрацию порошка и степень дисперсности. Молочно-растительную смесь пастеризовали 10 минут при температуре t=85°С, охлаждали до температуры t=37°С и сквашивали пробиотической закваской «Бифилакт-Про», имеющей следующий видовой состав:

  • Lactococcus lactis subsp. diacetilactis;

  • Lactococcus lactis subsp. cremoris$

  • Streptococcus thermophiles;

  • Propionibacterium freu-denreichii subsp. shermanii;

  • Bifidobacterium bifidum.

В процессе сквашивания контролировали изменение рН, по полученным данным определяли максимальную скорость сквашивания (Vmax, рН/ч) и время достижения рН=4,6, т.е. продолжительность процесса (TpH=4,6, ч) После окончания сквашивания образцы охлаждали до температуры t= 4±2°C, хранили в течение суток и определяли органолептические показали по 5-балльной системе. В образцах с оптимальным содержанием и дисперсностью ПВ определяли:

  • качественный и количественный состав органических кислот методом капиллярного электрофореза на приборе «Капель 105-М» с последующей обработкой на компьютере с установленной ОС Windows 7 и программным обеспечением «Эльфоран»;

  • количество бифидобактерий – по ГОСТ 33491-2015.

Отличительной особенностью ПВ, полученных из ВСР переработки плодов и овощей, является содержание сопутствующих веществ, таких как растворимые сахара, аминокислоты, витамины, минеральные вещества. Некоторые представители ПВ и сопутствующих веществ могут служить элементами питания или стимуляторами роста лакто- и бифидобактерий. В связи с этим, представляло интерес исследовать влияние концентрации и величины частиц ПВ овощей на кинетику скашивания молока микроорганизмами-пробиотиками. Результаты, представленные на рисунке 1, показывают, что с увеличением концентрации и размеров частиц ПВ повышается максимальная скорость сквашивания.

 ПВ1.jpg

Рисунок 1 ‒ Влияние концентрации и размера частиц ПВ тыквы (а) и моркови (б) на максимальную скорость сквашивания (Vmax) молочно-растительной смеси

В наибольшей степени данная закономерность выражена для ПВ тыквы, что можно объяснить особенностями химического состава, в том числе свойствами пектиновых веществ, обладающих выраженным ростостимулирующим действием в отношении пробиотиков.          


В ходе исследований было установлено, что при концентрации ПВ тыквы 1,5-3% при степени дисперсности 220-280 мкм время сквашивания TpH=4,6 сокращается на 2 часа


Технологически и экономически важным параметром является продолжительность сквашивания. В ходе исследований было установлено, что при концентрации ПВ тыквы 1,5-3% при степени дисперсности 220-280мкм время сквашивания TpH=4,6 сокращается на 2 часа по сравнению с образцами без добавок (10 часов). Оптимальной с точки зрения продолжительности процесса сквашивания концентрация ПВ моркови составляет 2-3,5%, размер частиц – 200-260 мкм.


Для каждого вида ПВ существует предельные дозировки, превышение которых может снижать вкусовые качества продукта


Существенное влияние ПВ оказывают на физико-химические и органолептические свойства ферментированных молочных продуктов. В ранних работах показано, что внесение в кисломолочные напитки ПВ повышает вязкость, прочность сгустка, понижает способность к синерезису. В то же время для каждого вида ПВ существует предельные дозировки, превышение которых может снижать вкусовые качества продукта.

Влияние ПВ овощей на органолептические свойства сквашенных образцов отражено на рисунке 2. Как видно, общая дегустационная оценка при любой концентрации ПВ снижается с увеличением размеров частиц, особенно у образцов с ПВ моркови.

 ПВ2.jpg

Рисунок 2 ‒ Влияние концентрации и размера частиц ПВ тыквы (а) и моркови (б) на дегустационную оценку сквашенных образцов

Достаточно высокую дегустационную оценку обеспечивает добавление ПВ тыквы или моркови в количестве 2,5-3%.


Для ПВ тыквы оптимальной дозировкой является 2,5% и величина частиц 250±30 мкм, для ПВ моркови ‒ 2,5% с размером частиц 230±30 мкм


В совокупности полученные данные позволили определить оптимальные концентрации и степень дисперсности ПВ исследованных овощей, которые обеспечивают эффективное сквашивание молочно-растительных смесей и формируют благоприятные вкусовые качества пробиотических продуктов. Для ПВ тыквы оптимальной дозировкой является 2,5% и величина частиц 250±30 мкм, для ПВ моркови ‒ 2,5% с размером частиц 230±30 мкм.

В образцах с оптимальным содержанием и величиной частиц ПВ был определен профиль органических кислот. Данные представлены в таблице 1. Как видно из данных, представленных в таблице 1, в сквашенных образцах содержатся молочная, уксусная и пропионовая кислоты, количество которых обусловлено составом и метаболической активностью заквасочных культур. Содержание яблочной и лимонной кислот предопределено главным образом химическим составом вносимых растительных добавок.

Таблица 1 ‒ Профиль органических кислот сквашенных образцов с добавлением ПВ овощей


Показатель

Вид растительной добавки

 

ПВ тыквы

ПВ моркови

Органические кислоты, мг/д3:

 

 

Молочная

8191

8251

Уксусная

330,4

302,1

Лимонная

1182

1082

Яблочная

523,1

765,6

Пропионовая

371,3

372,8


Для подтверждения пробиотических свойств в сквашенных образцах было определено количество бифидобактерий. Установлено, что после 10 суток хранения при температуре t=4±2°C данный показатель составил для образцов с ПВ тыквы 6·1010 КОЕ/г, с ПВ моркови – 8·109 КОЕ/г, что существенно превышает необходимый уровень (1·106 КОЕ/г).


ПВ тыквы и моркови обладают не только физиологической, но и технологической функциональностью, так как оказывают влияние на кинетику сквашивания и органолептические свойства пробиотических молочных продуктов


Таким образом, проведенные исследования показали, что ПВ тыквы и моркови обладают не только физиологической, но и технологической функциональностью, так как оказывают влияние на кинетику сквашивания и органолептические свойства пробиотических молочных продуктов. Определены концентрации и степень дисперсности ПВ овощей, обеспечивающие интенсификацию процесса сквашивания молока пробиотическими культурами и получение продуктов с благоприятными вкусовыми качествами.

Результаты исследований служат основанием для разработки способов получения ПВ из ВСР переработки овощей и их применения в качестве полифункциональных ингредиентов в молочной отрасли.

Источник: Современные достижения биотехнологии. Глобальные вызовы и актуальные проблемы переработки и использования вторичных сырьевых ресурсов агропромышленного комплекса России : Материалы VIII Международной научно-практической конференции, Ставрополь, 21–24 июня 2021 года / Под редакцией И.А. Евдокимова, А.Д. Лодыгина. – Ставрополь: Общество с ограниченной ответственностью "Бюро новостей", 2021. – С. 29-34.