Результат интеллектуальной деятельности: Способ производства мягкого сыра

Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано для производства мягких кисломолочных сыров из коровьего молока без созревания, обладающих пробиотическими свойствами и обогащенными эссенциальными нутриентами.

Известен способ производства свежего кисломолочного-йогуртового сыра с живой бактериальной флорой из коровьего молока, предусматривающий производство свежих сыров из йогурта, путем концентрирования молока до содержания белка выше 4% перед ферментацией, например, с использованием ультрафильтрации, с последующим центрифугированием после ферментации йогуртовой культурой (например, Streptococcus salivarius subsp. thermophilius and Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, дополнительно могут быть добавлены пробиотические культуры). Это способ приводит к значительному снижению количества сыворотки, позволяет ферментировать молоко за более короткое время, чем при использовании известных способов (US 2018/0014550 A1, МПК А 23C19/028, опубл. 18.01.2018).

Недостатком данного способа является отсутствие данных о видовом составе используемых пробиотических культур в качестве дополнения к йогуртовым, отсутствие в рецептуре обогащающего компонента, позволяющего повысить пищевую и биологическую ценность мягкого сыра.

За ближайший аналог принят способ производства свежего йогуртового сыра с живой бактериальной флорой, включающий нормализацию смеси цельного коровьего молока обезжиренным до массовой доли жира 1,5%, гомогенизацию, с помощью пластинчатого пастеризатора при 95 °С, перекачивание в резервуар, снабженный мешалкой, охлаждение до температуре 42 °C, заквашивание йогуртовой бактериальной культурой типа YC-380, сквашивание до значения pH 4,6 - 4.4 с последующим разрезанием сгустка на кубики с длиной кромки 1-2 см и нагреванием до 55 ° C. Сыворотка удаляется из сгустка с помощью уплотнения на пневматическом прессе до достижения массовой доли сухих веществ 30-35% (AU 2016207844 B2, МПК А23С19/02, опубл. 21.07.2016).

Продукт, выработанный данным способом, имеет ряд недостатков. Процесс ферментации производится до более низких значений активной кислотности, поскольку в составе закваски имеется большое количество кислотообразующей микрофлоры, что в дальнейшем может отразиться на его органолептических характеристиках. Тепловая обработка до температуры 55 ° C приводит к изменению структурно-реологических свойств сгустка, его уплотнению, появлению крупинчатости и, как следствие, менее нежной консистенции. Состав микрофлоры, обладающей пробиотическими свойствами, представлен в указанном способе только родом Lactobacillus. Данный способ не предусматривает возможности производства пробиотического кисломолочного сыра с пропионовокислыми микроорганизмами (P. freudenreichii subsp. shermanii KM-186), ввиду высокой чувствительности пробиотической микрофлоры к высоким температурам. Указанная в примере температура выходит за рамки оптимальной для роста пропионовокислых бактерий, которая находится в пределах 30-37°С [ГОСТ 32923-2014]. Известно, что развитие пропионовокислых бактерий вне диапазона оптимальных температур отрицательно сказывается на выработке ими биологически активных веществ, а именно это приводит к уменьшению количества витамина В₁₂, что ведет к понижению биологической ценности конечного продукта [Хамагаева И.С., Качанина Л.М., Тумурова С.М. Х 18 Биотехнология заквасок пропионовокислых бактерий. −Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2006. − 172 с.]. В представленном способе отсутствует информация о количественном содержании бактериальной микрофлоры в продукте, что затрудняет его идентификацию по характеристикам, позволяющим определить направленность полученного продукта к той или иной группе (массового потребления, функционального, лечебного и специализированного питания).

Изобретение решает задачу создания способа производства мягкого сыра с повышенной пищевой и биологической ценностью, за счет выявления и применения оптимального соотношения двух групп микроорганизмов – молочнокислых и пропионовокислых, проведение ферментации при оптимальной температуре и применения натуральной добавки, содержащей эссенциальные нутриенты.

Для получения необходимого технологического результата в способе производства мягкого сыра, включающем нормализацию молочной смеси, гомогенизацию, пастеризацию при температуре 95°С, охлаждение до температуры ферментации, внесение закваски, ферментацию, удаление сыворотки до заданной массовой доли сухих веществ, фасование, охлаждение, хранение в охлажденном виде, предлагается молочную смесь нормализовать до массовой доли жира 2,5 %, для ферментации использовать закваску, состоящую из смеси молочнокислых L. delbrueckii sp. Bulgaricus, S. salivarius sp. thermophilus,. и пропионовокислых P. freudenreichii subsp. shermanii KM-186 микроорганизмов в соотношении 1:2соответственно, ферментацию проводить при температуре 37±2°С до достижения рН 4,6-4,8, а сыворотку удалять до массовой доли сухих веществ 25%. В отпрессованную массу предлагается ввести высушенные измельченные очищенные клубнеплоды сыти съедобной луговой Cyperus esculentus L. Typus в количестве 10% от массы продукта и перемешать. Содержание исходных рецептурных компонентов, для получения 100 кг продукта, составляет, кг :

молоко коровье цельное, жирность 3,6%,

титруемая кислотность 16°Т - 165,2;

молоко коровье обезжиренное, жирность 0,05%,

титруемая кислотность 18°Т - 91,8;

смесь молочнокислых L. delbrueckii sp. Bulgaricus,

S. salivarius sp. thermophilus и пропионовокислых

P. freudenreichii subsp. shermanii KM-186 микроорганизмов

в соотношении 1:2 - 0,005;

высушенные измельченные очищенные клубнеплоды

сыти съедобной луговой Cyperus esculentus L. Typus - 10,0.

В настоящее время существуют исследования по разработке пробиотических сыров в основе производства которых используются различные микробные консорциумы молочнокислых, бифидобактерий, пропионовокислых бактерий, лактобактерий, а также всевозможные способы получения сыров, таких как сычужный, кислотно-сычужный, плавление. Однако технология пробиотических сыров, вырабатываемых кислотным способом, требует дальнейшего изучения и детальной разработки [Молибога Е.А. Разработка технологии плавленого сыра для функционального питания: диссертация ... кандидата технических наук: 05.18.04 / Молибога Елена Александровна; [Место защиты: Вост.-Сиб. гос. технол. ун-т]. - Омск, 2008. - 195 с.: ил.].

В этой связи огромный интерес представляет пропионовокислые бактерии, обладающие уникальными иммунностимулирующими и антимутагенными свойствами. Известно, что положительная роль пропионовокислых бактерий как пробиотиков обусловлена образованием ими пропионовой кислоты, минорных органических кислот, бактериоцинов и ферментов. В отличие от других пробиотиков у пропионовокислых бактерий установлен значительный синтез корриноидов, гемсодержащих антиоксидантных ферментов: каталазы, пероксидазы и супероксиддисмутазы (СОД). Существенным обстоятельством стоит считать способность пробиотических микроорганизмов приживаться в желудочно-кишечном тракте человека, при этом оказывая положительное влияние на его иммунную систему. Пропионовокислые бактерии синтезируют большое количество витамина В₁₂, который регулирует основные обменные процессы в организме, способствует повышению иммунного статуса организма, улучшает общее самочувствие за счет активизации белкового, углеводного и жирового обмена, улучшает качество крови, участвует в синтезе различных аминокислот, нуклеиновых кислот [Воробьева Л.И. и др. Поиск пропионовокислых бактерий в кишечнике человека // Журн.микробиол.эпидемиол. иммун. − 1987.-№2. − С.7 − 11.].

Одним из ключевых факторов, влияющих на процесс ферментации молочного сгустка при производстве мягких кисломолочных сыров, является биосовместимость микробных консорциумов. Проводились исследования, направленные на определение оптимального соотношения и температуры ферментации микробных консорциумов, которые заключались в следующем.

Опытные образцы получали путем ферментации смеси молочного сырья жирностью 2,5 % микробным консорциумом L. delbrueckii sp. bulgaricus, S. salivarius sp. thermophilus, и P. freudenreichii subsp. shermanii в соотношениях 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 и 1:5 (образцы 1−5, табл. 1).

Жирность молочной смеси 2,5% была составлена с учетом баланса жира и белка в готовом продукте. Увеличение жирности молочной смесь свыше 2,5 % приведет к увеличению содержания массой доли жира и уменьшению белка в готовом мягком сыре, повышению его калорийности, что соответственно может огранить его реализацию у определенных групп населения. Снижение жирности молочной смеси менее 2,5 % приводило к получению дряблого сгустка после ферментации, что усложняло его дальнейшую технологическую обработку и получению необходимых потребительских свойств мягкого кисломолочного сыра.

Контрольными рассматривались образцы, полученные при ферментации чистыми культурами молочнокислых (контроль 1, табл. 1) или пропионовокислых микроорганизмов (контроль 2, табл. 1). Окончание ферментации устанавливали по достижению pH 4,6−4,8 и титруемой кислотности сгустков 80,0±1,2 °Т. При достижении рН ниже 4,6 фиксировалась повышенная кислотность сгустков, сгустки были рыхлыми, а при рН ниже 4,0 наблюдался процесс синерезиса; при достижении рН выше 4,9 наблюдалась агрегация мицелл казеина, не происходил процесс структурообразования сгустка.

Ключевую роль в технологии пробиотических кисломолочных продуктов играет количество микроорганизмов. На момент окончания ферментации количество молочнокислых и пропионовокислых микроорганизмов в сгустках в зависимости от соотношения заквасочных культур и температуры ферментации отражено в таблице 1.

Таблица 1

Оптимальная численность как молочнокислых, так и пропионовокислых микроорганизмов наблюдалась в образце 2, при температуре ферментации 37±2°С, т.е в образце который ферментировался закваской состоящих из L. delbrueckii sp. bulgaricus, S. salivarius sp. thermophilus, и P. freudenreichii subsp. shermanii в соотношении 1:2.

Это можно объяснить тем, что с увеличением количества молочнокислых микроорганизмов, в том числе термофильного стрептококка, усиливается образование L (+)-молочной кислоты, легче всего усвояемой пропионовокислыми бактериями, а также тем, что данная температура является оптимальной для данного консорциума при производстве рассматриваемого мягкого кисломолочного сыра.

Полученные ферментированные сгустки прессовали до достижения массовой доли сухих веществ 25% (м.д.с.в.). При прессовании сгустков свыше м.д.с.в. 25% наблюдалась их слабая формуемость, а менее м.д.с.в. 25% сгусток получался излишне влажным с повышенной адгезией.

Таким образом проведенные авторами исследования для определения производственных параметров и микробиологических показателей молочных сгустков для производства мягкого кисломолочного сыра, полученного из нормализованной смеси, пастеризованной при 95°С, путем ферментации при температуре 37±2°С закваской, состоящей из консорциума бактерий культур Streptococcus salivarius sp. thermophilus, Lactobacillus delbrueckii sp. bulgaricus и Propionibacterium freudenreichii subsp. Shermanii в соотношении 1:2 в лабораторных условиях кафедры технологии продуктов питания ФГБОУ ВО «Калининградский государственный технический университет» были апробированы и в производственных условиях молокоперерабатывающего предприятия ООО «Гусевмолоко» (г. Гусев, Калининградская обл.).

В качестве добавки предлагается использовать измельченные очищенные клубнеплоды сыти съедобной луговой Cyperus esculentus L. typus, производитель ИП Рынковой А.П., Краснодарский край, РФ (м. д. жира 30%, м. д. влаги 7%, м. д. белка 6%, м. д. углеводов 55%). Обогащение мягкого сыра клубнями сыти съедобной луговой, имеющих характерный, слегка сладкий, ореховый привкус, являющихся ценным источником мононесыщенных (олеиновая) и полиненасыщенных (линолевая, линоленова) жирных кислот, витамина Е является актуальным исследованием. Содержание жирных кислот липидов клубней сыти приведено в табл.2, содержание витамина Е в 100 г клубней составляет 141 мг/ 100г продукта.

Таблица 2

Липиды клубнеплодов сыти съедобной луговой состоят преимущественно из длинноцепочечных жирных кислот (С₁₆-С₂₀). Среди них мононенасыщенные жирные кислоты (МНЖК) составляют 57,3%, полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) составляют 9,4%, а насыщенные жирные кислоты (НЖК) составляют 33,3%. Олеиновая кислота, линолевая кислота и пальмитиновая кислота являются основными МНЖК, ПНЖК и НЖК соответственно. Соотношение ПНЖК: НЖК у сыти съедобной луговой составляет 0,28 и находится на рекомендуемом уровне (0,2-0,4) (Ипатова Л.Г., Кочеткова А.А., Нечаев А.П., Тутельян В.А. Жировые продукты для здорового питания. Современный взгляд. М.: ДеЛи принт, 2009. 396 с.).

Соотношение ω6: ω3 у клубнеплодов сыти съедобной луговой составляет соответственно 23:1, идеальным соотношением считается 10:1. Коэффициент рациональности жирнокислотного состава сыти съедобной луговой составляет 70% от идеального показателя (Нормы физиологических потребностей энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. Методические рекомендации: - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009.- 38 с.).

Олеиновая кислота (омега-9) - высшая жирная мононенасыщенная кислота, входящая в состав липидов, участвующих в построении биологических мембран, и в значительной степени определяющая свойства этих липидов. Для человека жирные кислоты данного вида имеют особое значение. Они способны защитить от заболеваний сердца, в том числе предотвратить инфаркт. Это свойство объясняется тем, что омега-9 не позволяет откладываться холестерину, благодаря чему, снижается риск закупоривания сосудов и образования тромбов.

Витамин Е не вырабатывается в организме, а поступает с пищей. Основная функция витамина Е в организме – антиоксидантная: торможение перекисного окисления ненасыщенных жирных кислот, за счет захватывания неспаренных электронов активных кислородсодержащих радикалов. К другим функциям витамина Е относится участие в образовании гемоглобина, в экспрессии генов, а также уменьшение выработки клетками эндотелия простациклинов, а тромбоцитами – тромбоксанов, что препятствует прикреплению тромбоцитов к внутренней оболочке сосудов и снижает риск атеросклероза и тромбоза.

На основании рекомендаций по суточной потребности человека в витамине Е и Омега-9 предлагается внесение в рецептуру мягкого сыра клубнеплодов сыти съедобной луговой в количестве 10% от массы продукта, что обеспечивает до 90% (14,13 мг) суточной нормы потребления витамина Е, 5-10% (1,5-2г) суточной потребности в омега-9 кислотах.

Конкретный пример осуществления способа.

Пример 1. Использовали нормализованную смесь (2,5%), состоящую из цельного (3,6%) и обезжиренного (0,05%) коровьего молока, титруемая кислотность 18°Т, масса смеси составила 257 кг. Смесь гомогенизировали при давлении 12,5МПа и температуре 65 °С и пастеризовали при температуре 95 °С с выдержкой 20-25 сек, после чего охлаждали до температуры ферментации 37±2^оС.

Процесс ферментации проводили путем внесения микробного, состоящего из молочнокислых L. delbrueckii sp. Bulgaricus, S. salivarius sp. thermophilus,. и пропионовокислых P. freudenreichii subsp. shermanii KM-186 микроорганизмов в соотношении 1:2 при температуре 37±2°С. Процесс ферментации закончили при показателях рН 4,7. Полученные сгустки прессовали до достижения массовой доли сухих веществ 25%. Масса отпрессованного сгустка для производства сыра составила 90 кг. Количество сыворотки – 167 кг. Затем вводили обогащающую добавку в виде очищенных измельченных клубнеплодов сыти съедобной луговой Cyperus esculentus L. typus, производитель ИП Рынковой А.П., Краснодарский край, РФ (м. д. жира 30%, м. д. влаги 7%, м. д. белка 6%, м. д. углеводов 55%) и перемешивали 15 минут до равномерного распределения компонентов. Мягкий кисломолочный сыр направляли на фасовку с последующим охлаждением до температуры хранения 2-6 °С.

Пример рецептуры предлагаемого мягкого сыра (на 100 кг конечного продукта), без учета потерь по операциям приведена в таблице 3.

Таблица 3

Органолептические показатели мягкого сыра, полученного по заявленному способу производства, приведены в таблице 4.

Таблица 4

Физико-химические показатели мягкого сыра, полученного по заявленному способу производства, приведены в таблице 5.

Таблица 5

Микробиологические показатели мягкого сыра, полученного по заявленному способу производства, приведены в таблице 6.

Таблица 6

Анализ полученных характеристик показывает, что продукт, выработанный по предлагаемому способу производства, обладает высокими органолептическими показателями, а также высокой пищевой и биологической ценностью, может быть отнесен к пробиотическим.

Заявленный способ производства мягкого сыра был апробирован в лаборатории кафедры технологии продуктов питания ФГБОУ ВО «Калининградский государственный технический университет» и в производственных условиях молокоперерабатывающего предприятия ООО «Гусевмолоко» (г. Гусев, Калининградская обл.), что подтверждено актом выработки опытно-промышленной партии мягкого сыра по предлагаемой технологии.

Таким образом, мягкий сыр, полученный по заявленному способу, в отличие от способа, описанного в ближайшем аналоге, рекомендуется для массового потребления, поскольку он отличается повышенной пищевой и биологической ценностью, обладает пробиотическими свойствами и обогащен витамином Е и олеиновой кислотой омега-9. Предлагаемый продукт улучшает обменные процессы в организме, повышает иммунный статус и может быть использован для профилактики многих заболеваний и будет способствовать формированию здорового типа питания населения.