Результат интеллектуальной деятельности: Способ производства десерта функционального назначения

Изобретение относится к пищевой промышленности и медицине, а именно к способам получения кислородсодержащих продуктов функционального назначения, которые могут быть использованы в качестве дополнительной диетологической составляющей диетического профилактического и функционального питания.

Изобретение направлено на создание эффективного способа приготовления десерта с пониженной аллергенностью и с повышенной массовой долей белка животного происхождения, обладающего функциональными свойствами за счет обогащения основы гидролизатом сывороточных белков с глубокой степенью гидролиза (около 60%).

Известен способ получения мороженого «Бодрость» с кислородом. Это мороженое относят к мороженому специального назначения. Его вырабатывают на основе творожной осветленной сыворотки с добавлением сахара-песка, лимонной кислоты и пюре черной смородины. В процесс фризерования смесь вместо воздуха насыщают кислородом. Необходимая при этом повышенная взбитость достигается использованием в качестве стабилизатора метилцеллюлозы.

Творожную сыворотку, получаемую при производстве творога, фильтруют через марлю, нагревают до температуры 95±2°С и отделяют жидкую фракцию от осадка (белка). Осветленную таким образом сыворотку применяют при приготовлении смеси для мороженого. Пюре черной смородины вводят в горячий сахарный сироп при температуре 85±2°С, выдерживают в течение 5±1 мин и охлаждают до температуры 5±1°С. Готовое пюре с сахаром вносят в сыворотку, которая должна иметь кислотность не более 70°Т.

Для фризерования смесь с температурой 5±1°С подают в приемный бачок фризера без излишнего перемешивания во избежание обогащения ее воздухом. Во фризер кислород подают из баллонов, разрешается использовать только медицинский кислород. Расход кислорода на 1 т готовой смеси составляет 2,1 м [Арсеньева Т.П. Справочник технолога молочного производства. Технология и рецептуры. Т. 4. Мороженое. - СПб.: ГИОРД, 2002. - 184 с.].

Недостатком данного способа получения кислородного мороженого является наличие в составе продукта метилцеллюлозы, а также высокое содержание сахара в рецептуре.

Метилцеллюлоза является синтетическим полимером. В качестве побочных эффектов от приема продуктов, содержащих метилцеллюлозу, можно отметить метеоризм и вздутие в кишечнике вследствие образования газа. Частичная замена сахара на фруктозу позволит разработать более легкоусвояемый продукт, без ухудшения для его сенсорных характеристик.

Наиболее близким к заявленному способу является способ получения кислородсодержащего десерта с пищевыми волокнами [Неповинных Н.В., Птичкина Н.М. Исследование физико-химических свойств замороженных десертов специального назначения // Вестник Международной академии холода. - 2015. - №2. - С. 28-31]. В данном способе образование устойчивой пенной структуры десерта осуществляется использованием в рецептуре некрахмальных полисахаридов (НПС) - гуаровой камеди или камеди рожкового дерева или ксантановой камеди.

Недостатком этого способа является недостаточное содержание в рецептуре продукта белков, преимущественно животного происхождения, что в первую очередь сказывается на пищевой ценности десерта, а также в результате отсутствия в продукте сухих веществ (сахарозы и СОМО), продукт может обладать пороком «льдистая структура». Как известно, мороженое хорошего качества должно иметь нежную структуру. Грубая структура возникает при наличии в мороженом крупных кристаллов льда (размером более 55 мкм). Размер образующихся кристаллов льда зависит от состава смеси, ее вязкости, взбитости и размера воздушных пузырьков. Повышение содержания в смеси сухих веществ (содержания жира, сахарозы, СОМО) способствует улучшению структуры продукта, так как приводит к формированию более мелких кристаллов льда [Арсеньева Т.П. Справочник технолога молочного производства. Технология и рецептуры. Т. 4. Мороженое. - СПб.: ГИОРД, 2002. - 184 с.].

Технической задачей, решаемой изобретением, является создание способа получения десерта функционального назначения с пониженной аллергенностью и с повышенной массовой долей белка животного происхождения путем внесения гидролизата сывороточных белков с глубокой степенью гидролиза.

Для решения поставленной задачи в способе производства десерта функционального назначения, заключающемся в приготовлении сывороточной основы, обогащенной гидроколлоидами - гидролизатом сывороточных белков с глубокой степенью гидролиза (около 60%) в количестве 1-3% от объема сыворотки с, по крайней мере, одним полисахаридом растительного и/или микробного происхождения, в качестве стабилизатора пенной структуры десерта, в количестве 0,7-1%, пастеризации при температуре 85±2°С и охлаждении до 4±2°С. При этом предварительно проводят подготовку гидроколлоидов, путем набухания в части молочной сыворотки совместно в виде смеси в течение 20-30 минут.

Готовую сывороточную основу соединяют с ягодной композицией, для приготовления которой ягодное пюре вводят в горячий фруктозо-сахарный сироп при температуре 85±2°С, выдерживают в течение 5±1 мин и охлаждают до температуры 4±2°С.

Готовую основу при температуре 4±2°С взбивают миксером и одновременно насыщают медицинским кислородом. После чего продукт охлаждают до температуры минус 2 - минус 4°С и направляют на реализацию.

Гидролизат сывороточных белков (ГСБ) - натуральный продукт, отличающийся высоким содержанием свободных незаменимых аминокислот, биологически активных низкомолекулярных пептидов и пониженной аллергенностью на молочные белки. Использование данного ГСБ актуально для решения такой проблемы, как дефицит биологически полноценных белков животного происхождения в рационе населения большинства стран, включая Россию. По данным ВОЗ состав молочных белков и, особенно, сывороточных белков, максимально приближен по аминокислотному набору к идеальному белку. Это служит основанием для использования гидролизатов в производстве функциональных продуктов питания [Королева О.В. Перспективы использования гидролизатов сывороточных белков в технологии кисломолочных продуктов].

Белки молочной сыворотки обладают наиболее высокой биологической ценностью в плане аминокислотного состава, но могут стать причиной аллергических реакций у некоторых лиц. Доказано, что при расщеплении молекул белков до пептидов с размерами 2,5-3,0 кДа, аллергенность утрачивается. В данном гидролизате методом ферментативного гидролиза расщеплено более 60% всех пептидных связей, что существенно улучшает функциональные свойства сывороточных белков. Методом гель-фильтрации высокого разрешения в данном ГСБ выявлено три области белковых веществ с молекулярными массами более 4,5 (31,1±7,8%), от 1,7 до 4,5 (21,48±5,46%) и менее 1,7 (50,4±6,4%) кДа. Следовательно, около 70% всех белков данного гидролизата становятся гипоаллергенными. По данным ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» остаточная антигенность гидролизата в 17000 раз ниже нативных сывороточных белков [Абрамов Д.В. Разработка ферментативных гидролизатов сывороточных белков молока - технологии, свойства и применение].

Содержание свободных аминокислот, в том числе незаменимых, в данном ГСБ достигает 33%. Свободные аминокислоты легко всасываются через кишечную стенку и активно используются организмом. Следовательно, данный компонент является не только хорошим источником незаменимых аминокислот, но и отличается их повышенной биодоступностью в пищеварительном канале. Это имеет принципиальное значение не только для людей, организм которых требует усиленного белкового питания, но и при различных нарушениях пищеварения, которые могут вызываться как заболеваниями желудочно-кишечного канала, так и возрастными особенностями организма человека. В составе ГСБ преобладают разветвленные незаменимые аминокислоты - валин, лейцин и изолейцин. Они являются источниками энергии для мышечных клеток в период восстановления и напрямую воздействуют на синтез белка в мышцах.

Гидролизат сывороточных белков прошел клинические испытания в медицинских учреждениях для лечения и реабилитации больных с различной степенью белково-энергетической недостаточности. Установлено его положительное влияние при комплексном лечении хронического гепатита, ишемической болезни сердца, гипертонической болезни, сахарного диабета, дисбактериоза и синдрома раздраженного кишечника [Абрамов Д.В. Разработка ферментативных гидролизатов сывороточных белков молока - технологии, свойства и применение].

Несмотря на такие достоинства ГСБ, они находят ограниченное применение в молочной промышленности из-за неприятного вкуса и альбуминного запаха, которые проявляются при внесении гидролизата в продукты. Органолептические пороки возникают из-за наличия пептидов разной длины цепи, некоторые из которых обладают горьким вкусом [Королева О.В. Функциональные свойства кисломолочных продуктов с гидролизатами сывороточных белков].

В связи с этим авторами предварительно проведены исследования влияния ГСБ на органолептические показатели сывороточной основы и ее пенообразующие свойства. В результате установлено, что доза ГСБ не должна превышать 1-3% общего объема молочной сыворотки.

Поскольку ГСБ представляет собой концентрат поверхностно-активных веществ - высокомолекулярных и низкомолекулярных пептидов и свободных аминокислот, а также имеет богатый минеральный состав, что может существенно влиять на механизмы пенообразования, авторами изучены особенности формирования пены в жидкой смеси, обогащенной ГСБ. В результате авторами экспериментальным путем были подобраны температурные и временные режимы способа получения десерта, а также соотношения между гидроколлоидами и молочной сывороткой, между ягодной композицией и сывороточной основой.

В результате выполненных исследований получены достоверные данные, что соединение ГСБ с полисахаридами и молочной сывороткой при других режимах и соотношениях не приводит к получению пенной структуры продукта.

Технический результат получения десерта функционального назначения с пониженной аллергенностью и с повышенной массовой долей белка животного происхождения заключается в обогащении сывороточной основы - гидролизатом сывороточных белков с глубокой степенью гидролиза (около 60%), а также использование в качестве стабилизатора пены полисахаридов растительного (гуаровая камедь, камедь рожкового дерева) или микробного происхождения (ксантановая камедь).

В известных авторам источниках патентной и научно-технической информации не описано эффективного, экономичного и нетрудоемкого способа получения десерта функционального назначения на основе молочной сыворотки, обогащенной гидролизатом сывороточных белков с глубокой степенью гидролиза (около 60%), ягодной композиции на основе фруктозо-сахарного сиропа и полисахаридов растительного и/или микробного происхождения, позволяющего создать продукт, обладающий функциональными, лечебно-профилактическими, высокими сенсорными и текстурными свойствами. Способ позволяет впервые создать однородные пенные взбитые продукты без разделения их на фазы. Белки молочной сыворотки и ГСБ являются пенообразователем. Это связано с наличием на поверхности пенных пленок заряженных функциональных групп с определенным гидрофильно-липофильным балансом. Белки молочной сыворотки и ГСБ при насыщении сыворотки кислородом более интенсивно флотируют в межфазную поверхность и удерживаются пленками, что связано с их поверхностно-активными свойствами. Белки молочной сыворотки характеризуются ассиметрично-полярной структурой молекул, способных концентрироваться на межфазных пограничных слоях, уменьшая поверхностное натяжение жидкости. Сывороточные белки в сочетании с полисахаридами образуют вязкие и прочные пленки, обеспечивающие высокую кратность и прочность пены. Это объясняется тем, что при формировании пены на основе смеси молочной сыворотки и полисахаридов происходит активация процесса образования устойчивой кислородной пены за счет образования так называемых интербиополимерных комплексов на основе сывороточных белков и полисахаридов.

Авторами экспериментальным путем подобраны температурные и временные режимы способа получения десерта функционального назначения, а также соотношения между полисахаридами, ГСБ и молочной сывороткой, между сывороточной основой и ягодной композицией. Соединение полисахаридов с белками молочной сыворотки при других режимах и соотношениях не приводит к получению однородной пенной структуры продукта, поскольку молочная сыворотка содержит в своем составе белки, аминокислоты, ряд макро- и микроэлементов, т.е. компоненты, которые не всегда и не при любых соотношениях могут быть совместимы с полисахаридами без разделения системы на фазы.

Сказанное позволяет сделать вывод о наличии в заявленном решении «изобретательского уровня».

В качестве полисахаридов используются растительные полисахариды - галактоманнаны, а именно гуаровую камедь, камедь рожкового дерева (locust bean gum, LBG) и микробный полисахарид - ксантановую камедь.

Галактоманнаны (гуаровая камедь и камедь рожкового дерева) - одни из наиболее дешевых гидроколлоидов растительного происхождения, получаемые путем экстракции из семян зернобобовой культуры Cyamopsis tetragonoloba или соответственно. Данные камеди хорошо растворяются в воде и являются эффективными структурообразующими агентами. Также как и ксантановая камедь, гуаровая камедь или камедь рожкового дерева характеризуются выраженной устойчивостью к циклам заморозки и разморозки, в водных растворах образуют хорошо структурированный гель, проявляющий выраженные синергетические свойства при взаимодействии с другими гидроколлоидами.

Ксантановая камедь - гидроколлоид микробного происхождения, получаемый как результат брожения культуры Xanthmonans campestris на питательной среде, представляющей раствор питательных углеводов. Физико-химические свойства ксантановой камеди определяются его строением: он обладает повышенной устойчивостью к воздействию химических и ферментативных соединений, растворяется как в горячей, так и холодной воде. В водных растворах сахара и в молоке ксантановая камедь, взятая даже в низких концентрациях, способна образовывать достаточно вязкие системы. Данный гидроколлоид сохраняет свои свойства при экстремальных температурах (успешно переносит заморозку и оттаивание) и значениях рН среды от 3 до 5. Механическое воздействие на водный раствор ксантановой камеди приводит к утрате им своей вязкости, которая, однако, мгновенно восстанавливается по снятию воздействия. Ксантановая камедь сочетается практически со всеми компонентами пищевых систем, придавая им текстуру, схожую с текстурой сливок.

Молочная сыворотка - по ГОСТ Р 53438-2009 побочный продукт переработки молока, получаемый при производстве сыра, творога и казеина.

Сыворотка не оказывает побочных отрицательных воздействий на организм, практически не имеет противопоказаний к использованию. Она оказывает активное стимулирующее влияние на секреторную функцию пищеварительных органов: желудка, кишечника, поджелудочной железы, печени - и может применяться с лечебной целью.

Химический состав сыворотки значительно богат и разнообразен. Он включает более 200 пищевых компонентов.

Способ производства десерта функционального назначения с использованием молочной сыворотки и ГСБ - одно из наиболее перспективных направлений использования молочной сыворотки для пищевых целей. Это обусловлено рядом факторов: свойствами и составом молочной сыворотки; ее относительной дешевизной и доступностью; решением экологической проблемы использования компонентов молока, служащих побочными продуктами при изготовлении творога и сыра; целесообразностью использования натуральной жидкой сыворотки в диетическом и лечебно-профилактическом питании.

Пример 1.

Берут 0,7-1 г гуаровой камеди, 1-3 г гидролизата сывороточных белков с глубокой степенью гидролиза (около 60%) и вносят в 50 г молочной сыворотки и оставляют набухать при температуре 20±2°С в течение 20-30 минут. Полученную основу вносят в оставшуюся часть молочной сыворотки, пастеризуют при температуре 85±2°С и охлаждают до 4±2°С.

Затем полученную сывороточную основу соединяют с ягодной композицией, для приготовления которой ягодное пюре вводят в горячий фруктозо-сахарный сироп при температуре 85±2°С, выдерживают в течение 5±1 мин и охлаждают до температуры 4±2°С. Готовую основу при температуре 4±2°С взбивают миксером и одновременно насыщают медицинским кислородом. После чего продукт охлаждают до температуры минус 2 - минус 4°С и направляют на реализацию.

Пример 2.

Берут 0,7-1 г камеди рожкового дерева, 1-3 г гидролизата сывороточных белков с глубокой степенью гидролиза (около 60%) и вносят в 50 г молочной сыворотки и оставляют набухать при температуре 20±2°С в течение 20-30 минут. Полученную основу вносят в оставшуюся часть молочной сыворотки, пастеризуют при температуре 85±2°С и охлаждают до 4±2°С.

Затем полученную сывороточную основу соединяют с ягодной композицией, для приготовления которой ягодное пюре вводят в горячий фруктозо-сахарный сироп при температуре 85±2°С, выдерживают в течение 5±1 мин и охлаждают до температуры 4±2°С. Готовую основу при температуре 4±2°С взбивают миксером и одновременно насыщают медицинским кислородом. После чего продукт охлаждают до температуры минус 2 - минус 4°С и направляют на реализацию.

Пример 3.

Берут 0,7-1 г ксантановой камеди, 1-3 г гидролизата сывороточных белков с глубокой степенью гидролиза (около 60%) и вносят в 50 г молочной сыворотки и оставляют набухать при температуре 20±2°С в течение 20-30 минут. Полученную основу вносят в оставшуюся часть молочной сыворотки, пастеризуют при температуре 85±2°С и охлаждают до 4±2°С.

Затем полученную сывороточную основу соединяют с ягодной композицией, для приготовления которой ягодное пюре вводят в горячий фруктозо-сахарный сироп при температуре 85±2°С, выдерживают в течение 5±1 мин и охлаждают до температуры 4±2°С. Готовую основу при температуре 4±2°С взбивают миксером и одновременно насыщают медицинским кислородом. После чего продукт охлаждают до температуры минус 2 - минус 4°С и направляют на реализацию.

Технологическая схема производства десерта функционального назначения представлена на рисунке 1. В таблице 1 приведены рецептуры контрольного и опытного образцов десертов.

В таблице 2 представлены сравнительные данные, полученные расчетным методом, показателей пищевой, энергетической ценности [Химический состав российских пищевых продуктов: Справочник] и физико-химические показатели в разработанном десерте и контрольном образце (мороженое «Бодрость» с кислородом). Как видно из таблицы 2, разработанный десерт характеризуется улучшенными показателями пищевой ценности за счет включения в рецептуру ГСБ и замены части сахарозы на фруктозу. Энергетическая ценность разработанного десерта несколько снижена, что выгодно отличает его от контрольного образца.

В таблице 3 представлены органолептические показатели разработанного десерта функционального назначения.

Источники информации:

1. Неповинных Н.В., Птичкина Н.М. Исследование физико-химических свойств замороженных десертов специального назначения // Вестник Международной академии холода. - 2015. - №2. - С. 28-31.

2. Арсеньева Т.П. Справочник технолога молочного производства. Технология и рецептуры. Т. 4. Мороженое. - СПб.: ГИОРД, 2002. - 184 с.

3. Абрамов, Д.В. Разработка ферментативных гидролизатов сывороточных белков молока - технологии, свойства и применение / Д.В. Абрамов, Ю.Я. Свириденко, Д.С. Мягконосов, Е.Г. Овчинникова, М.П. Кангин, Н.В. Кокарева // ГНУ ВНИИ маслоделия и сыроделия Россельхозакадемии [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.dairynews.ru/news/razrabotka-fermentativnykh-gidrolizatov-syvorotoch.html

4. Королева, О.В. Перспективы использования гидролизатов сывороточных белков в технологии кисломолочных продуктов / О.В. Королева, Е.Ю. Агаркова, С.Г. Ботина, И.В. Николаев, Н.В. Пономарева, Е.И. Мельникова, В.Д. Харитонов, А.Ю. Просеков, М.В. Крохмаль, И.В. Рожкова // Молочная промышленность. - 2013. - №7. - С. 66-68.

5. Королева, О.В. Функциональные свойства кисломолочных продуктов с гидролизатами сывороточных белков / О.В. Королева [и др.] // Молочная промышленность. - 2013. - №11. - С. 52-55.

6. Химический состав российских пищевых продуктов: Справочник / Под ред. член-корр. МАИ, проф. И.М. Скурихина и академика РАМН, проф. В.А. Тутельяна. - М.: ДеЛи принт, 2002. - 236 с.

Способ производства десерта функционального назначения

Таблица 1 - Рецептуры контрольного и опытного образцов десертов

Таблица 2 - Физико-химические показатели, пищевая и энергетическая ценность десертов

Способ производства десерта функционального назначения

Таблица 3 - Органолептические показатели разработанного десерта функционального назначения