Результат интеллектуальной деятельности: КИСЛОМОЛОЧНЫЙ ПРОДУКТ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к кисломолочному продукту типа йогурт и способу его получения.

Известен кисломолочный продукт, включающий молоко коровье, овсяные хлопья, ячменные хлопья, мед пчелиный натуральный, сахар, стабилизатор, глицин, бактериальный концентрат БК-Алтай-ЛСБифи (патент RU №2473226, МПК A23C 9/13, опубл. 27.01.2011).

К недостаткам данного изобретения следует отнести недостаточное количество пищевых волокон, а также наличие меда в его составе, являющегося сильным аллергеном и вызывающим в некоторых случаях зуд, насморк, крапивницу, головные боли и желудочно-кишечные расстройства.

Также известен кисломолочный продукт (заявка на изобретение RU №2011110988/10, МПК A23C 9/13, опубл. 27.09.2012), обогащенный микро- и макроэлементами, бифидобактериями на основе пастеризованного заквашенного молока, содержащий молочнокислые стрептококки, термофильные палочки, ацидофильную палочку, кефирные грибки, болгарскую палочку и масляный раствор кристаллического порошка селексена.

К недостаткам данного изобретения следует отнести недостаточное количество пищевых волокон, белка и значительное содержание жира в результате введения масляной добавки селексена.

Наиболее близким к заявленному изобретению является функциональный пищевой продукт (патент RU №2490918, МПК A23C 9/137, опубл. 27.08.2013), содержащий смесь особых волокон, включающих водорастворимые волокна, повышающие вязкость, водорастворимые волокна, не повышающие вязкость, и водонерастворимые целлюлозные волокна. Данное изобретение включает производство молочных продуктов с водорастворимыми пищевыми волокнами, повышающими вязкость, такими как гуаровая камедь, водорастворимыми пищевыми волокнами, не повышающими вязкость, такими как гуммиарабик, и водорастворимыми пищевыми волокнами, такими как целлюлозные волокна. Недостатком данного изобретения является то, что полученные кисломолочные продукты не содержат другие виды водорастворимых пищевых волокон и их комбинации, обеспечивающий широкий ассортимент продуктов с улучшенными текстурными характеристиками, а также повышенное содержание пищевых волокон и белков.

Технической задачей изобретения является создание кисломолочного продукта типа йогурт, обладающего одновременно диетическими и функциональными свойствами за счет включения пищевых волокон, не отличающегося по консистенции от обычных йогуртов, имеющего высокие потребительские характеристики и отличающегося упрощенным технологическим процессом в производстве, а также обеспечивающего широкий ассортимент продуктов с улучшенными текстурными характеристиками.

Для решения поставленной задачи в продукте кисломолочном типа йогурт, содержащем сахар, молочный белок, леофилизированный концентрат бактерий, структорообразователь, ароматизатор и краситель, в качестве ароматизатора используется ароматизатор ванили, а в качестве красителя - водный раствор аннато (0,5%). В продукте также содержится хлорид кальция в качестве дополнительного источника кальция, комбинация сухого молока, молока с мас. долей жира 3,2-3,6% и молоко с мас. долей жира 0.10-0,12%, в качестве источника молочного белка, а в качестве структурообразователя - комбинация пищевых волокон микробного и растительного происхождения, или комбинация пищевых волокон растительного и водорослевого происхождения, или комбинация пищевых волокон микробного и водорослевого происхождения, а также, в зависимости от рецептуры, содержит модифицированный крахмал и полифосфат натрия и их смеси, при соотношении компонентов, мас.%:

В качестве комбинации пищевых волокон микробного и растительного происхождения йогурт может содержать комбинацию ксантана и карбоксиметилцеллюлозы в соотношении 1:1,75 или 1:5 в количестве 0,2-0,4% и 0,7-1%, соответственно, или ксантана и камеди рожкового дерева в соотношении 1:0,3 или 1:0,2 в количестве 0,3% и 0,05-0,1% соответственно.

В качестве комбинации пищевых волокон растительного и водорослевого происхождения йогурт может содержать комбинацию низкоэтерифицированного пектина и агара в соотношении 1:0,125 в количестве 0,8% и 0,1% соответственно.

В качестве комбинации пищевых волокон микробного и водорослевого происхождения йогурт может содержать комбинацию ксантана и йотта-каррагинана в соотношении 1:0,4 или 1:0,7 в количестве 0,3-0,5% и 0,2% соответственно.

Дополнительно в кисломолочный продукт типа йогурт введен модифицированный крахмал (Е1442) в количестве 0,8%, эмульгатор, в частности полифосфат натрия (Е452), в количестве 0,05%, и ароматические и красящие вещества. При этом в качестве красящего вещества йогурт содержит водный раствор (0,5%) аннато (Е160b), а в качестве ароматического вещества йогурт содержит ароматизатор ванили в количестве 1,4%.

Было подобрано соотношение компонентов, входящих в йогурт, при котором получается однородная система с однофазной вязкой консистенцией. Данная система представляет собой белково-углеводную смесь, содержащую в своем составе молочный белок, аминокислоты, ряд макро- и микроэлементов, т.е. компоненты, которые не всегда и не при любых значениях могут быть совместимы с пищевыми волокнами без фазового разделения. Используемые функциональные ингредиенты благоприятно воздействуют как на отдельные системы организма человека, так и на весь организм в целом, а также позволяют значительно повысить функционально-технологические свойства готовой продукции, такие как улучшение консистенции и предотвращение синерезиса, что подтверждается данными, приведенными в таблице 1.

Из таблицы 1 видна зависимость консистенции кисломолочного продукта типа йогурт от концентрации вносимых пищевых волокон. Наилучшие образцы йогуртов: с 0,9-1,2% ксантана и карбоксиметилцеллюлозы в соотношении 1:1,5 и 1:1,75, с 0,3-0,5% ксантаном и камедью рожкового дерева в соотношении 1:0,3 или 1:0,2, 0,9% агара и низкоэтерифицированного пектина в соотношении 1:0,125, 0,5-0,7% ксантана и йотта-каррагинана в соотношении 1:0,4 или 1:0,7.

Основной задачей создания йогурта являлось достижение приемлемых реологических свойств продукта. Установлено, что получение мягкой консистенции йогурта без расслоения на фазы возможно при соблюдении условий заквашивания кисломолочного продукта до достижения pH системы, равной 4,6, что является изоэлектрической точкой казеина - основного белка молока. Кроме того, были определены временной и температурный режимы смешивания компонентов и заквашивания йогурта, при котором обеспечивается получение кисломолочного продукта с высокими потребительскими характеристиками.

Пищевые волокна, согласно изобретению, включают каррагинан, галактоманнаны, агар и низкоэтерифицированный пектин.

Каррагинан - полисахарид красных морских водорослей. По химической природе представляет собой неразветвленные сульфатированные галактаны, молекулы которых имеют линейную цепь, построенную из α- и β-галактозных остатков с чередующимися α(1→4)- и β(1→3)-связями.

Ксантан - полисахарид, полученный в процессе брожения культуры Xanthmonans campestris на питательной среде - растворе натуральных углеводов. Его первичная структура базируется на линейной цепи, состоящей из остатков D-глюкоз, соединенных β(1→4)-гликозидными связями.

Галактоманнаны - природные полисахариды, представляют собой нейтральные полисахариды, состоящие из остатков β-D-маннозы и α-D-галактозы. Маннозные остатки посредством β(1-4)-гликозидных связей образуют основную цепь, а боковая цепь состоит из галактозных остатков с α(1→6)-соединением. Наиболее изученными галактоманнанами являются гуаран (guar gum) и каробан (locustbean gum), широко используемыми в пищевой промышленности.

Пектин - основной представитель пектиновых веществ - полигалактуроновая кислота. Ее молекулярная цепь построена из остатков D-галактуроновой кислоты, соединенных α(1→4)-гликозидными связями. Остатки галактуроновой кислоты могут быть, как правило, этерифицированны метанолом. Доля этерифицированных остатков, выраженная в процентах, называется степенью этерификации (СЭ). Различают высокоэтерифицированные пектины (СЭ>50%) и низкоэтерифицированные (СЭ<50%). В молочных системах широко используется низкоэтерифицированный пектин.

Агар представляет собой смесь полисахаридов агарозы и агаропектина, получаемый путем экстрагирования из красных (Phyllophora, Gracilaria, Gelidium, Ceramium и др.) и бурых водорослей, произрастающих в Черном море, Белом море и Тихом океане, и образующую в водных растворах плотный студень. В состав агара входят такие полисахариды, как D- и Z-галактозы, 3,6-ангидрогалактозы, пентозы, D-глюкуроновая и пировиноградная кислоты.

Модифицированными крахмалами называют крахмалы, свойства которых направленно изменены в результате физической, химической, биохимической или комбинированной обработки. Модифицированные крахмалы широко используются в пищевой промышленности для улучшения структуры и вкусовых качеств готовой продукции. Преимуществом использования модифицированных крахмалов является их нейтральный вкус, что не дает постороннего привкуса конечному продукту. В частности, гидроксипропилдикрахмалфосфат (Е1442) используется при производстве продуктов питания в качестве эмульгатора и загустителя и особенно широко применяется в молочных продуктах.

Хлористый кальций широко применяют в молокоперерабатывающей промышленности, в частности при производстве ферментированных молочных продуктов. Он играет большую роль в формировании сгустка. Добавление хлористого кальция ведет к увеличению выхода конечного продукта, улучшает его свойства и восстанавливает в продуктах кальций, утраченный при тепловой обработке.

Полифосфаты (Е452) являются особым видом добавок, применяемым для формирования и сохранения текстуры и формы продуктов, и относятся к активным веществам, используемым для смешивания несмешиваемых компонентов, в качестве эмульгатора, комплексообразователя и стабилизатора. Получают полифосфаты путем нагревания натрия гидрофосфата свыше 600° и быстрым охлаждением получившегося расплава.

Молочный белок представляет собой источник двух видов белка: казеина (80-87%) и сывороточных белков (13-15% альбуминов и глобулинов). Как правило, молочный белок содержит в себе большое количество каппафракций, отвечающих за структуру молочных продуктов, их однородность и выход готового продукта. Использование молочного белка позволяет получить молочные продукты с явно выраженным вкусом, густой и гладкой поверхностью, однородной структурой и без фазового расслоения. Кроме этого, использование молочного белка позволяет обогатить продукты комплексом аминокислот и увеличить биологическую ценность продукта.

Одно из главных преимуществ йогуртов - наличие в них культур бактерий, которые способствуют улучшению пищеварения, разрешению проблем с желудочно-кишечным трактом и общему оздоровлению организма. В частности, данное изобретение использует в своем составе леофилизированный концентрат бактерий, содержащий Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus и Bifidobacterium. Эти бактерии стимулируют рост и развитие нормальной микрофлоры, оказывают антимикробное действие в отношении патогенных микроорганизмов за счет их антигенных свойств, предотвращают либо быстро купируют проявления дисбактериоза, стимулируют различные звенья иммунного ответа и обладают выраженным противовирусным действием благодаря продукции высокоактивной перекиси водорода.

Концентрация каждой группы пищевых волокон в составе комбинаций менее указанных концентраций (в частности, для ксантана менее 0,3%, агара менее 0,1%, а для карбоксиметилцеллюлозы и низкоэтерифицированного пектина менее 0,7%) приводит к образованию слабовязких систем, а не мягкой гелеобразной консистенции йогурта. Концентрация каждой группы пищевых волокон в составе комбинаций выше указанных (в частности, более 0,5% для кснтана, более 0,1% для камеди рожкового дерева и более 1% для карбоксиметилцелллозы) приводит к образованию сильновязкой системы или студня, не свойственных мягкому гелю йогурта.

Концентрация пищевых волокон - более 1,2% комбинации ксантана и карбоксиметилцеллюлозы - приводит к образованию плотной системы, а менее 0,8% - к слабовязкой консистенции, не свойственной йогурту, более 0,5% комбинации ксантана и камеди рожкового дерева приводит к расслоению системы, а менее 0,3% - к получению жидкой текстуры. Концентрация пищевых волокон растительного и водорослевого происхождения - более 1% комбинации низкоэтерифицированного пектина и агара - приводит к образованию студнеобразной системы, а менее 0,8% - к получению жидкого продукта. Концентрация пищевых волокон микробного и водорослевого происхождения - более 0,7% ксантана и йотта-каррагинана - приводит к получению плотной студнеобразной системы, не свойственной консистенции йогурта, а менее 0,5% - к нестабильному гелю.

Соотношение пищевых волокон, их комбинации выбирались согласно синергетическому взаимодействию составных ингредиентов, а именно: - соотношение ксантана и карбоксиметилцеллюлозы более 1:1,75 или менее 1:1,5, соотношение ксантана и камеди рожкового дерева более 1:0,3 или менее 1:0,2 приводит к расслоению системы. Соотношение низкоэтерифицированного пектина и агара более 1:0,125 или менее 1:0,825, соотношение ксантана и йотта-каррагинана в соотношении более 1:0,7 или 1:0,4 приводит к расслоению системы и нарушению межфазового равновесия двух полимеров.

Концентрация молочных компонентов йогурта, а именно сухого молока, молока с массовой долей жира 0,10-0,12% и молока с массовой долей жира 3,4-3,6% обеспечивает выполнение требований, предъявляемых к сенсорным и текстурным качествам йогурта и повышенной пищевой ценности готового продукта. При использовании сухого молока в количестве более 3,5% у готового йогурта появляется специфический вкус.

Известен способ получения комбинированного кисломолочного продукта «Сказка», содержащего пищевые добавки (патент RU №2127529, МПК A23C 9/13, опубл. 20.09.1999). Данное изобретение использует в своем составе стабилизатор «Мультек-Тух-ММ», включающий растительное масло.

Недостатком этого кисломолочного продукта является повышенное содержание жира, а также индивидуальная непереносимость компонентов его состава.

Также известен способ производства йогурта (патент RU №2348161, МПК A23C 9/137, опубл. 10.03.2007), предусматривающий пастеризацию нормализованного молочного сырья, охлаждение до температуры заквашивания, внесение закваски, водного экстракта корня солодки в виде сиропа, перемешивание и сквашивание до образования сгустка кислотностью 75-85 Т, введение яблочного или тыквенного пюре.

Недостатком этого изобретения является чрезмерное уплотнение и излишняя вязкость структуры йогурта за счет внесения фруктово-овощной композиции.

Наиболее близким к заявленному способу получения кисломолочного продукта типа йогурт является способ получения кисломолочного продукта, предусматривающий внесение в подготовленную молочную основу закваски лиофилизированного концентрата молочно-кислых и бифидобактерий «БК-Алтай-Лсбифи», перемешивание и добавление предварительно подготовленных пастернака и куркумы, перемешивание, расфасовку в потребительскую тару и сквашивание в термостатной камере в течение 6-7 часов при температуре 37±1°C (патент RU №2490918, МПК A23C, опубл. 27.08.2013).

Недостатками данного способа являются наличие этапов в смешивании компонентов, длительные сроки сквашивания и наличие в составе продукта пастернака и куркумы, которые могут вызывать аллергические реакции.

Технической задачей изобретения является упрощение технологического процесса получения кисломолочного продукта типа йогурт, обладающего одновременно диетическими и функциональными свойствами и имеющего высокие потребительские характеристики.

Техническая задача решается тем, что в известном способе производства, предусматривающим смешивание молочного сырья и сухих ингредиентов, выдерживание, пастеризацию, охлаждение, введение живой йогуртовой культуры, заквашивание, перемешивание, и фасовку, в молочное сырье (молоко с мас. долей жира 3,2-3,6% и молоко с мас. долей жира 0.10-0,12%) одновременно добавляют все сухие ингредиенты продукта, включающие сухое молоко, сахар, хлорид кальция, комбинацию пищевых волокон микробного и растительного происхождения, или комбинацию пищевых волокон растительного и водорослевого происхождения, или комбинацию пищевых волокон микробного и водорослевого происхождения, модифицированный крахмал и полифосфат натрия и их смеси в зависимости от рецептуры, и перемешивают в течение 10 мин, подогревают с постоянным перемешиванием до 52-55°C в течение 10 мин, пастеризуют при 80-82°C в течение 2 мин, охлаждают до 43°C, вводят живую йогуртовую культуру в виде леофилизированного концентрата бактерий, заквашивают в течение 4-6 ч при 42-43°C до достижения значения pH системы, близкого к 4,4-4,7, затем йогурт перемешивают, добавляют водный раствор аннато и ароматизатор ванили и направляют на фасовку.

Пример 1.

Берут 71,74 мл молока с содержанием жира 0,12% и 11 мл молока с содержанием жира 3,5%.

К молочному сырью добавляют 3,5 г сухого молока, 9,87 г сахара, 0,16 г хлорида кальция, 0,8 г модифицированного крахмала, 0,4 г ксантана и 0,7 г карбоксиметилцеллюлозы и перемешивают в течение 10 мин.

Температуру системы увеличивают до 55°C и выдерживают в течение 10 мин при постоянном помешивании для обеспечения надлежащего растворения ингредиентов.

Пастеризуют при 80°C в течение 2 мин, охлаждают до 43°C и вводят 0,4 г леофилизированного концентрата бактерий.

Оставляют для заквашивания в течение 5 ч при 43°C до достижения значения pH системы, близкого к 4,6.

Перемешивают, добавляют водный 0,05 мл раствор аннато (0,5%) и 1,4 мл ароматизатор ванили и направляют на фасовку. В результате, получается однородная система средней плотности.

Пример 2.

Берут 72,16 мл молока с содержанием жира 0,12% и 11 мл молока с приблизительным содержанием жира 3,5%.

К молочному сырью добавляют 3,5 г сухого молока, 9,84 г сахара, 0,16 г хлорида кальция, 0,8 г модифицированного крахмала, 0,05 г полифосфата натрия, 0,5 г ксантана и 0,2 г йотта-каррагинана и перемешивают в течение 10 мин.

Температуру системы увеличивают до 55°C и выдерживают в течение 10 мин при постоянном помешивании для обеспечения надлежащего растворения ингредиентов.

Пастеризуют при 80°C в течение 2 мин, охлаждают до 43°C и вводят 0,4 г леофилизированного концентрата бактерий.

Оставляют для заквашивания в течение 5 ч при 43°C до достижения значения pH системы, близкого к 4,6.

Перемешивают, добавляют водный 0,05 мл раствор аннато (0,5%) и 1,4 мл ароматизатор ванили и направляют на фасовку. В результате, получается однородная система средней плотности.

Пример 3.

Берут 73,38 мл молока с содержанием жира 0,12% и 11 мл молока с содержанием жира 3,5%.

К молочному сырью добавляют 3,5 г сухого молока, 9,76 г сахара, 0,16 г хлорида кальция, 0,3 г ксантана и 0,05 г камеди рожкового дерева и перемешивают в течение 10 мин.

Температуру системы увеличивают до 55°C и выдерживают в течение 10 мин при постоянном помешивании для обеспечения надлежащего растворения ингредиентов.

Пастеризуют при 80°C в течение 2 мин, охлаждают до 43°C и вводят 0,4 г леофилизированного концентрата бактерий.

Оставляют для заквашивания в течение 5 ч при 43°C до достижения значения pH системы, близкого к 4,6.

Перемешивают, добавляют водный 0,05 мл раствор аннато (0,5%) и 1,4 мл ароматизатор ванили и направляют на фасовку. В результате, получается однородная система средней плотности.

При приготовлении кисломолочного продукта типа йогурт необходимым условием является значение pH продукта - 4,2-4,8, близкого к изоэлектрической точке казеина, основного белка молока, дающего при значении pH системы, близкого к 4,6, мягкий гель. При отклонении значения pH ниже значения 4,0, либо выше значения 5, система - йогурт расслаивается на две фазы.

На фиг.1 показана зависимость вязкости от скорости сдвига для коммерческого образца йогурта, и разработанных образцов йогурта с ксантаном / камедью рожкового дерева / модифицированным крахмалом, карбоксиметилцеллюлозой / ксантаном / модифицированным крахмалом, йотта-каррагинаном / ксантаном / полифосфатом натрия / модифицированным крахмалом, и агаром / низкоэтерифицированным пектином / полифосфатом натрия / модифицированным крахмалом при 5°C.

На фиг.2 показана зависимость вязкости от скорости сдвига для коммерческого образца йогурта, и разработанных образцов йогурта с ксантаном и камедью рожкового дерева, карбоксиметилцеллюлозой и ксантаном, и йотта-каррагинаном и ксантаном при 5°C.

Фиг.3 показывает плотность коммерческого образца йогурта и разработанных образцов йогурта с пищевыми волокнами без желатина при 25°C.

Фиг.4 показывает плотность коммерческого образца йогурта и разработанных образцов йогурта с пищевыми волокнами без желатина и модифицированного крахмала при 25°C.

На фиг.5 представлены результаты сенсорного исследования.

На фиг.1 и 2 показан похожий результат значений вязкости от скорости сдвига коммерческого образца йогурта, разработанных йогуртов с пищевыми волокнами и модифицированным крахмалом, йогуртов с пищевыми волокнами и йогуртов с пищевыми волокнами и полифосфатом, зафиксированный для коммерческих йогуртов с желатином. Этот реологические профиль показывает, что йогурты с полисахаридами могут имитировать текстуру йогуртов, содержащих желатин. Линейное поведение структуры разработанных образцов на фиг.1 и 2 может быть связано с отсутствием фазового разделения компонентов пищевой системы на макроуровне, что обеспечивает однородность текстуры йогурта.

Коммерческий йогурт и три образца йогурта с пищевыми волокнами, т.е. с ксантан / камедь рожкового дерева / модифицированный крахмал, -каррагинан / ксантан / полифосфат натрия / модифицированный крахмал и карбоксиметилцеллюлоза / ксантан / модифицированный крахмал - не проявляли синерезис после центрифугирования при 3000 оборотов в минуту в течение 10 мин при 4°C. Исключением была система с агаром / низкоэтерифицированным пектином / полифосфатом натрия / модифицированным крахмалом, со значением синерезиса около 14%. В процессе тепловой обработки агар сильно агрегирует, выделяя воду, в то время как желатин и остальные полисахариды образуют плотную систему из слившихся капель жира и белков. Йогурты с пищевыми волокнами без модифицированного крахмала (с ксантаном и камедью рожкового дерева, с каррагинаном и ксантаном и с карбоксиметилцеллюлозой и ксантаном), не демонстрировали синерезиса после центрифугировании при 3000 оборотах в минуту в течение 10 мин при 4°C, что имитирует поведение коммерческого продукта.

Измерения плотности коммерческого образца и экспериментальных йогуртов с пищевыми волокнами обозначили сопоставимые значения, которые варьировались от 0,915 до 1,079 (фиг.3,4). Незначительное изменение значений плотности можно объяснить использованием различных технологических приемов в производстве йогуртов с полис ахаридами и коммерческих образцов в индустриальной обстановке и лаборатории, включающих влажность воздуха и температуру.

Органолептические характеристики йогурта, стабилизированного желатином, по сравнению с йогуртом с йотта-каррагинаном / ксантаном / полифосфатом натрия / модифицированным крахмалом, были оценены 16 участниками, которым было предложено определить, насколько им понравился тот или иной образец по девятибалльной шкале от «чрезвычайно не нравится» (1) до «крайне нравится» (9).

Из 16 участников сенсорного анализа, 20% не имели предпочтения между образцами (одинаковое количество баллов для обоих продуктов). 27% участников предпочли коммерческий йогурт с уровнем в 9 баллов («крайне нравится»), 40% участников оценили этот же образец в 7 баллов («нравится»). Разработанный образец был оценен в уровень 8 баллов («очень нравится») 13% участников, а уровнем предпочтения в 7 баллов («нравится») этот же образец был оценен 53% участников. Оценки в 1 балл («чрезвычайно не нравится»), 2 балла («очень не нравится»), 3 балла («не нравится») и 4 балла («слегка не нравится») не были даны ни коммерческому образцу, ни разработанному с пищевыми волокнами.

Средний балл (± стандартное отклонение) составил 7,7 (± 1,0) и 6,5 (±1,1) для коммерческого продукта и разработанного образца с пищевыми волокнами, соответственно. Согласно статистической обработке данных (ANOVA - тест) не было значимой (p>0,05) разницы в уровне предпочтения для двух тестируемых йогуртов. Учитывая это, следующий этап предполагает промышленную апробацию данной работы с производством йогуртов с пищевыми волокнами в больших масштабах для оценки уровня предпочтения потребителей.

Таким образом, заявленные кисломолочные продукты типа йогурт являются продуктами с приятными сенсорными и текстурными характеристиками, обладающими функциональными свойствами, согласно концепции о здоровом питании, а способ их получения прост и экономичен.