Результат интеллектуальной деятельности: МОРОЖЕНОЕ С ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ

Изобретение относится к молочной промышленности и предназначено для использования в производстве мороженого с функциональными свойствами.

Не менее 30% заболеваний, по оценкам специалистов, связано с неправильным питанием. Стимулировать естественные механизмы защиты организма человека от воздействия экологических, лекарственных и других стрессовых агентов можно, посредством широкомасштабного внедрения в повседневную жизнь каждого россиянина эффективных функциональных продуктов на молочной основе. Употребление в пищу функциональных пищевых продуктов ФПП, через ряд биохимических механизмов, стимулирует иммунную систему, повышает общую резистентность организма, антихолестеринемическое действия и предупреждает появление ряда заболеваний. Разработка эффективных и экономически обоснованных подходов к ускоренному оздоровлению населения становится одним из наиболее приоритетных научно-прикладных задач, поддерживаемых государственной стратегией [1].

Мороженое является одним из самых любимых продуктов многих людей, особенно детей. Это объясняется не только его пищевой и биологической ценностью, но и высокими вкусовыми качествами.

Мороженое полезно - это неоспоримый факт, который доказывали веками и продолжают подтверждать современные ученые [2]. Мороженое имеет высокую пищевую и биологическую ценность, приятный вкус, нежную консистенцию. В нем содержатся полезные для глаз и кожи А, В, Д, Е, и фосфор для костей и роста.

Также доказано, что мороженое успокаивает нервную систему, поднимает настроение и позволяет лучше сосредоточиться. Мороженое - источник незаменимой аминокислоты L-триптофана, которая участвует в синтезе мелатонина и серотонина - гормонов, регулирующих настроение и стрессовые реакции. Мороженое содержит L-триптофан, что успокаивает нервную систему и стимулирует иммунитет [2].

Мороженое, как функциональный пищевой продукт, в свете современных технологий производства функциональных ингредиентов, делает продукт не только вкуснее, и еще полезнее для здоровья [3, 4].

Среди функциональных ингредиентов, положительно влияющих на здоровье потребителя: полезные микроорганизмы (пробиотики), пребиотики витамины, биоэлементы.

Производство продуктов с полезными микроорганизмами в условиях предприятий молочной промышленности требует организации дополнительного технологического процесса для получения заквасок, или использования дорогостоящих бактериальных концентратов DVS, ограничивает применение пробиотиков в составе мороженого [5, 6].

При получении мороженого «Снежок» ацидофильное и «Свежесть» ацидофильное, молочную смесь заквашивают чистыми культурами ацидофильной палочки [7, 8].

При изготовлении мороженого «Кислинка» используют закваску, приготовленную на кефирных грибках [7, 8].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является мороженое [9], включающее молоко, сливки, сахар-песок, стабилизатор, в процессе его производства, вносят бакконцентрат, который включает культуры микроорганизмов: Bifidobacterium longum В 379 М, Lactobacillus acidophilus 97, Propionibacterium shermanii 12 AE, в соотношении 1:1:1.

Мороженное готовят из сырьевых компонентов, при следующем их соотношении, мас. %:

сливки - 20-40;

сахар-песок - 12-17;

стабилизатор - 0,2-2,5;

витаминный комплекс - 0,02-0,05;

бактериальный концентрат - 1,0-5,0;

молоко - остальное.

Технологический процесс изготовления заявляемого мороженого является традиционным и состоит из следующих операций: приготовление смеси, фильтрация смеси, пастеризация смеси, гомогенизация смеси, охлаждение и хранение смеси, фризерование смеси, закаливание и дозакаливание.

Недостатком данного способа является использование одной культуры с высокой кислотообразующей активностью (Lactobacillus acidophilus 97), что снижает качество мороженого по возможной причине ее фаголизиса [10], а также недостаточные использование ее в качестве «защитной культуры» [11, 12], несбалансированный состав продукта по пребиотикам, ряду витаминов и биоэлементов, что снижает его полезность, как функционального пищевого продукта.

Целью изобретения является повышение качества посредством «защитной культуры», улучшение функциональных свойств мороженого, увеличение его ассортимента.

В предлагаемом Способе получения мороженого в молоко вносят сливки; нагревают до температуры 35°С; вносят сухие ингредиенты - сахар-песок или функциональные подсластители (или их часть), пищевые волокна полидекстрозу, нагревают до температуры (65±2)°С; вносят стабилизатор и эмульгатор (или готовый комплекс стабилизатор-эмульгатор), гомогенизируют; нагревают до (85±2)°С с выдержкой 50-60 с; охлаждают до (37±2)°С; вносят витаминный и минеральный комплекс, бактериальный концентрат, который содержит Streptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus Bifidobacterium longum, Propionibacterium freudenreichii subsp. shermani в соотношении 1:1:1:1; выдерживают при этой температуре (3+0,5) ч до 60-70°Т, но не до сквашивания; охлаждают до (3+3)°С; фризеруют, дозируют и закаливают (4,0±0,5) ч.

Допустимо часть сахара-песка или функциональных подсластителей вносить вместе со стабилизатором-эмульгатором (рекомендуется смешать стабилизатор-эмульгатор с частью сахара - соотношение 1:5), для проведения гомогенизации поднимать температуру молочной смеси до температуры (73±2)°С.

Витаминный комплекс допустимо вносить асептически с бактериальным концентратом или в уже готовую охлажденную смесь, чтобы не было их потерь при пастеризации. Витаминный комплекс является частью витаминно-минерального премикса включающего соль «Экстра» йодированную, или «Валитек Продимпэкс», обогащенную микроэлементом йодом, калием и магнием, или йодказеин.

Может быть дополнительно внесен природный краситель, обладающий функциональными свойствами: рибофлавин и/или бета-каротин, и/или антоцианы, и/или ликопин, и/или лютеин, и/или куркума, а вместо сахара может быть добавлен подсластитель, обладающий функциональным действием: подсластитель, обладающий функциональным действием: манит, и/или эритрит, и/или изомальтит, в соотношении 1:1:1, и/или сукралоза и полидекстроза до потребительской сладости мороженого.

Внесение красителя, предпочтительно на стадии созревания смеси.

Технической задачей изобретения является получение мороженое специализированного назначения с широким спектром функционального действия, с высоким уровнем приживаемости пробиотической микрофлоры в кишечнике потребителя.

Технический результат изобретения заключается в повышении качества готового продукта, увеличении ассортимента функциональных пищевых продуктов на молочной основе, в том числе пробиотическими и пребиотическими свойствами.

Мороженное готовят из сырьевых компонентов, при следующем их соотношении, мас. %:

сливки - 20-40;

сахар-песок или функциональные сахарозаменители - 0,045-15;

пребиотик полидекстроза - 3-5;

природный краситель - 0,005-2,5;

стабилизаторы-эмульгаторы - 0,2-2,5;

витаминно-минеральный комплекс - 0,02-1,00;

бактериальный концентрат - 1,0-5,0;

молоко, СОМ - остальное.

Входящая в состав бактериального концентрата Propionibacterium freudenreichii subsp. shermani - одна из наиболее значимых пробиотических культур пропионовокислых бактерий, обитающих в кишечнике человека.

Пропионовокислые бактерии проявляют антагонистические свойства в отношении патогенных и условно патогенных бактерий. Оптимальная температура развития пропионовокислых бактерий 30-35°С, минимальная - 8-10°С. Выживают при кратковременной пастеризации при 70°С. Оптимальная величина рН роста пропионовокислых бактерий 6,5-7,0, минимальная - 4,6.

Классические пропионовокислые бактерии обладают уникальными иммуномодулирующими и антимутагенными свойствами, они приживаются в кишечнике людей и способны к снижению геннотоксического действия ряда химических соединений и УФ-лучей.

Известно, что положительная роль пропионовокислых бактерий как пробиотиков обусловлена образованием ими пропионовой кислоты, минорных органических кислот, бактериоцинов и ферментов, а также синтезом большого количества витамина В₁₂ [12]. Они лучше развиваются без доступа воздуха. В молоке пропионовокислые бактерии развиваются медленно. Термофильный стрептококк стимулирует развитие пропионовокислых культур и лактобацилл при совместном развитии.

Термофильный стрептококк Streptococcus thermophilus - активный кислотообразователь, с оптимальной для большинства штаммов температурой развития и кислотообразования от 39°С до 46°С. Минимальная температура возможного развития 18°С. Растет при 50°С, но не растет при 53°С. Обеспечивает бактерицидный эффект в отношении технически вредных, патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Термофильный стрептококк и подавляющее большинство лактобацилл отнесены к штаммам совместимым с Propionibacterium freudenreichii subsp. shermani [13]. Предпочтение отдают вязким штаммам, образующим полисахариды.

Ацидофильная палочка Lactobacillus acidophilus - представитель термофильных лактобацилл нормальной микробиоты человека. Было показано, что L. acidophilus улучшает иммунную функцию человека. Среди термофильных лактобацилл Lactobacillus acidophilus многие штаммы обладают антагонизмом по отношению к плесеням, дрожжам, Е. coli, Proteus, Salmonella, Staphelococcus [11, 12]. Однако, как показали последние исследования, она обладает не только широким спектром антагонистического действия будучи в вегетативном состоянии, при отмирании клеток образуются метаболиты, оказывающие пробиотическое действие, аналогичное действию живых культур [12]. В частности, Lactobacillus acidophilus образует максимальное количество перекиси водорода по сравнению с другими лактобациллами (до 70 мг/л).

Термофильные лактобациллы не чувствительны к бактериофагам термофильного стрептококка.

Таким образом, симбиотический консорциум из штаммов Streptococcus thermophilus, Lactobacillus plantarum, Propionibacterium freudenreichii subsp. shermani обладает пробиотическим потенциалом на всех уровнях: пищевой ценности и метаболитеской активности; антагонистической активности к технически вредной патогенной и условно-патогенной микрофлоре, клеточного и гуморального иммунитета. Современное состояние доказательной медицины, использующей двойное слепое плацебо-контролируемое исследование позволяет подбирать штаммы указанных культур с усиленным пробиотическим эффектом [14].

Дополнительные функциональные свойства продукту придает полидекстроза (водорастворимые пищевые волокна). В качестве пищевой добавки полидекстроза широко применяется при создании продуктов с пониженным содержанием сахара, так как по технологическим характеристикам она близка к сахарозе и успешно заменяет сахар во многих рецептурах [15].

Полидекстроза изготавливается из натуральных продуктов, обладает низким содержанием калорий, эффективно предупреждает запор, гипертонию, диабет, регулирует обмен липидов в организме человека, снижает уровень холестерина в крови, выводит из организма человека токсины. Ее энергетическая ценность составляет всего 1 ккал/г, т.е. в 4 раза меньше, чем у сахара.

Полидекстрозы имеет высокоразветвленную структуру, она представляет собой менее доступный субстрат для микрофлоры кишечника по сравнению с другими пребиотическими волокнами и утилизируется постепенно и равномерно. Поэтому уровень переносимости полидекстрозы по сравнению с другими пребиотиками достаточно высокий. Даже при единовременном приеме даже 50 г полидекстрозы в организме человека не наблюдается нежелательных явлений. Свойства полидекстрозы наряду с пробиотической производственной закваской превращают продукт, произведенный по предлагаемому способу в ФПП с улучшенными углеводным и пребиотическими свойствами [15].

В начале XXI века сложилось научное направление нутригеномики (науки о том, как пища регулирует работу генов) [16]. Доказано, что именно углеводы (липиды) выполняют функции транскрипционных факторов и регулируют некоторые гены метаболизма.

Дополнительные функциональные свойства готовому продукту также обеспечивают сахарозаменитель (подсластитель), относящийся к функциональным ингредиентам.

Так маннит (маннитол) - многоатомный спирт приблизительно на 50% менее сладкий по весу, чем сахароза, расщепляется в пищеварительном тракте медленно и является питательной средой для микрофлоры, способствуя ее быстрому размножению. Маннитол иногда используется как средство от запоров, обладает освежающим эффектом. Средняя функциональная норма менее - 10 г маннитола [16].

Сладость сорбита составляет примерно 0,6 по весу от сладости сахарозы, а калорийность равна 3,4 ккал/г. Сорбит обладает желчегонным и послабляющим действием помогает организму снижать расход витаминов, способствуя улучшению микрофлоры желудочно-кишечного тракта. Этот сахарозаменитель является также желчегонным средством. Пища на основе сорбита долго остается свежей. В организм человека сорбит обычно поступает со всевозможными фруктами. Особенно богаты им плоды рябины и терновника. При долгом хранении плодов и ягод сорбит постепенно превращается во фруктозу. Средняя функциональная доза - менее 10 г сорбита.

Эритрит (эритритол) - многоатомный спирт со сладостью 0,7 от сладости сахара по весу. В небольших количествах встречается в винограде, дынях, грушах, а также в вине. Он менее сладкий, чем сахароза. Бактерии не вызывают окисления эритритола, поэтому он не способствует развитию кариеса. Эритрит имеет самый низкий гликемический индекс из распространенных сахарозаменителей и не содержит калорий. Основными факторами, обеспечивающими полную безопасность эритрита, являются его быстрое всасывание, отсутствие системного метаболизма и быстрое выведение с мочой, и почти нулевую калорийность. Кроме того эритрит эндогенно присутствует в различных тканях организма и потребляемой пище [16, 17].

Изомальтит (изомальт) многоатомный спирт, имеющий 0,45-0,65 от сладости сахара по весу, получаемый из обычного сахара. Его часто применяют в пищевом производстве, поскольку он обладает близкими к сахару качествами, однако не так быстро кристаллизуется. Аналогично другим многоатомным спиртам, изомальтит при злоупотреблении дает слабительный эффект, поэтому взрослым не рекомендуется съедать более 50 г в день, а детям - более 25 г.

Сукралоза также получается из обычного сахара, и привычный вкус остается неизменным. Максимальная дневная доза потребления сукралозы составляет 5 мг на 1 кг веса. Сукралоза в 600 раз слаще сахара, и поэтому вкусовой эффект достигается с помощью минимальных количеств этого подсластителя. Сукралоза не распадается в организме, практически не имеет калорий и не вызывает кариеса зубов [18].

Потребление пищи, содержащей указанные сахарозаменители, способствует снижению содержания глюкозы крови по сравнению с пищевыми продуктами, содержащими сахар.

В качестве одного из наиболее оптимальных как с медицинской, так и с социально-экономической точек зрения способов обогащения витаминами молочных продуктов - использование поливитаминных премиксов [19].

Используемые для этих целей премиксы 730/4 и Н3057 представляет собой смесь из необходимых человеческому организму витаминов. Добавление одного из этих этого премиксов к молочному продукту в количестве 414-750 г на 100 л молочной смеси обеспечивает, с учетом технологических потерь, удовлетворение 100 г. продукта от 20 до 50% суточной потребности человека и полностью гарантирует от возможности избыточного потребления [19].

Иодид калия не идеален для обогащения функциональных пищевых продуктов, т.е. является нестабильным веществом. Специалистами института питания РАМН разработана высококачественная соль пищевая поваренная «Экстра», обогащенная иодатом калия до гарантированного содержания йода не менее 25 мкг на 1 г соли с высоким сроком годности [19]. Для обогащения может быть использована соль «Валитек Продимпэкс», обогащенная, наряду с йодом, калием и магнием.

Школьное молоко обогащали, как правило, йодказеином [6]. Технологичность применения йода в "Йодказеине" обусловлена прочной связью биоэлемента с рядом аминокислотных остатков белка казеина, выдерживающей различные температурные и влажностные режимы обработки. Стабильность связывания йода: обогащенные "Йодказеином" пищевые продукты в течение длительного времени стабильно сохраняют йод в необходимых для профилактики йодного дефицита количествах (в среднем срок годности "Йодказеина" составляет 2 года) [20].

При исключении сахара из рецептуры, замене его на более сладкие сахарозаменители сложно восполнить рецептуру до получения необходимого количества сухих веществ, допускается в состав рецептуры дополнительно вводить сухое обезжиренное молоко СОМ.

Получаемое по предлагаемому способу мороженое относится, в зависимости от выбранного диапазона ингредиентов в рецептуре, к функциональным пищевым продуктам с улучшенным углеводным составом, с витаминами и/или биоэлементами, с живыми пробиотическими культурами, с пребиотиками, и/или пониженным содержанием нутриента (сахарозы) [4].

Способ поясняется следующими примерами:

Пример 1.

В молоко вносят сливки; нагревают до температуры 35°С; вносят сухие ингредиенты: сахар-песок 12 мас. %, полидекстрозу 3 мас. %, подогревают до 65°С, вносят пектин 1,0 мас. %, лецитин 1,0 мас. %; гуаровую камедь 0,2 мас. %, нагревают до 75°С, гомогенизируют; нагревают до 85°С; охлаждают до 37°С; асептически вносят витаминный и минеральный комплекс, краситель антоцианы 2,5 мас. %, бактериальный концентрат, который содержит Streptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus Bifidobacterium longum, Propionibacterium freudenreichii subsp. shermani в соотношении 1:1:1:1; выдерживают при этой температуре (3±0,5) ч; охлаждают до 6°С; фризеруют и закаливают.

Витаминно-минеральный комплекс включает премикс Н33053 в количестве 0,0415 мас. % и соль «Валитек Продимпэкс» - 0,6 мас. %.

В порции мороженого, приготовленного по способу 1, содержатся функциональные ингредиенты (табл. 1).

Характеристики мороженого приведены в табл. 4.

Пример 2.

В молоко вносят сливки; нагревают до температуры 35°С; вносят ингредиенты: СОМ до массовой доли сухих веществ 33%, подсластитель, природные красители ликопин 0,1 мас. %, лютеин 0,1 мас. %, и куркуму 0,2 мас. %, нагревают до 65°С, вносят пектин 1,0 мас. %, лецитин 1,0 мас. %; гомогенизируют; нагревают до 85°С; охлаждают до 37°С; вносят витаминный и минеральный комплекс, бактериальный концентрат, который содержит Streptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus Bifidobacterium longum, Propionibacterium freudenreichii subsp. shermani в соотношении 1:1:1:1; выдерживают при этой температуре (3±0,5) ч; охлаждают до 6°С; фризеруют и закаливают.

Витаминно-минеральный комплекс включает премикс 740/4 в количестве 0,075 мас. % и соль «Экстра, йодированная» - 0,6 мас. %.

В качестве подсластителя используется смесь: манит 0,015 мас. %, эритрит 0,015 мас. %, изомальтит 0,015 мас. %, сукралоза 0,015 мас. %, в соотношении 1:1:1:1 соответственно и полидекстрозу 3 мас. %.

Характеристики мороженого приведены в табл. 4.

Пример 3.

В молоко вносят сливки; нагревают до температуры 35°С; вносят ингредиенты - СОМ до массовой доли сухих веществ 33%, пектин 1,0 мас. %, лецитин 1,0 мас. %; суркалозу 0,015 мас. %, полидекстрозу 3 мас. %, рибофлавин 0,005 мас. % и бета-каротин 0,001 мас. %, нагревают до 85°С; гомогенизируют; охлаждают до 37°С; вносят бактериальный концентрат, который содержит Streptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus Bifidobacterium longum, Propionibacterium freudenreichii subsp. shermani в соотношении 1:1:1:1; выдерживают при этой температуре (3±0,5) ч; охлаждают до 6°С; фризеруют и закаливают.

Витаминно-минеральный комплекс включает премикс рибофлавин-бета-каротин (табл. 3) и йодказеин - 0,0006 мас. %.

Характеристики мороженого приведены в табл. 4.

Источники информации

1. Правительство Российской Федерации. Стратегия повышения качества пищевой продукции в РФ до 2030 г. от 29 июня 2016 г. №1378-р. Москва.

2. Ершова А.Н., Топал О.И., Полянская И.С. Программа «Школьное мороженое» // Леденцовские чтения. Вологда. - 2018.

3. ГОСТ Р 52349-2005. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения. - Введ. 01.07.2006. - М.: Стандартинформ, 2006. - 8 с.

4. Полянская И.С., Семенихина В.Ф. Классификация функциональных пищевых продуктов на молочной основе // Молочная промышленность. - 2017. - №2. - С. 56-58.

5. ГОСТ 31457-2012 Мороженое молочное, сливочное, пломбир. Технические условия.

6. ГОСТ 32929-2014 Мороженое кисломолочное. Технические условия.

7. Оленев Ю.А. Мороженое. - М.: Колос, 1992. - 256 с.

8. Патент RU 2176887, кл. А23G 9/02, 1999.

9. Патент RU 2294647, кл. A23G 9/40, A23G 9/36, A23G 9/32, 2007.

10. Полянская И.С., Семенихина В.Ф. Фаговый мониторинг на молочном производстве. - Молочная промышленность. - 2018. - №6. - С. 9-11.

11. Свириденко Г.М., Сорокина Н.П., Кураева Е.В., Учеренко И.В. Практические аспекты применения защитных культур. - Молочная промышленность. - 2018. - №8. С. 15-17.

12. Полянская И.С. Антагонистическая активность пробиотических штаммов: факторы регулирования / И.С. Полянская, Л.Г. Стоянова, В.Ф. Семенихина // Молочная промышленность. - 2017. - N 1. - С. 42-44.

13. Иркитова А.Н., Каган Я.Р., Соколова Г.Г. Антагонистическая активность молочных культур Lactobacillus acidophilus по отношению к тест-штаммам Escherichia coli // Биологические науки. - С. 19-22.

14. Полянская И.С., Новокшанова А.Л., Кузин А.А. Молочные продукты: три уровня иммунопрофилактики / Актуальные вопросы развития инновационной деятельности. Сельскохозяйственные науки - Новосибирск: 2015. - С. 99-103.

15. Полидекстроза. Пребиотики // BAD. ru http://obad.ru/badinfo/probady/prebiotiki-shirokie-perspektivy-uzkogo-rynka. - Заглавие с экрана.

16. Нутригеномика [электронный ресурс] // Биомолекула - Электронные данные. URL: https://biomolecula.ru/articles/nutrigenomika-pitanie-vs-zabolevaniia. - Заглавие с экрана.

17. Действие на здоровье: считаются безвредными, http://www.novostioede.ru/food_additive/e1xxx-dopolnitelnye/e1200_polidekstroza/

18. Патент RU 2668402, кл. А23С 9/123, А23С 9/13, 2018.

19. Спиричев В.Б., Шатнюк Л.Н., Позняковский В.М. Обогащение пищевых продуктов витаминами и минеральными веществами. Наука и технология. Сибирское университетское издательство. - 2004. - 548 с.

20. Ершова А.Н. Баранов Н.М., Полянская И.С. Программа «Школьное мороженое с йодом» // Последние тенденции в области науки и образования. - Душанбе. - Январь 2019.