Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЙОГУРТА С ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ

По своему составу козье молоко значительно отличается от коровьего молока. Оно обладает высокой концентрацией биологических и иммуноактивных веществ, а также содержит целый ряд уникальных компонентов и соотношений этих компонентов.

Козье молоко и продукты из него укрепляют иммунитет человека, повышают потенцию, выводят радионуклиды и замедляют старение. Врачи рекомендуют их при нарушении обмена веществ, аллергии, диатезе, заболевании дыхательных путей, пищеварительной системы, бронхиальной астме, туберкулезе, ухудшении зрения. Особенно ценны продукты из козьего молока для питания детей, кормящих и беременных женщин, лиц с непереносимостью коровьего молока [1-5]. Установлено, что низкая аллергенность козьего молока по сравнению с коровьим связана с тем, что белки козьего молока менее термостабильны и уже при температуре 70°С их структура подвергается начальной стадии денатурации, способствующей более глубокому процессу гидролиза под действием ферментов ЖКТ. Основную пастеризацию с целью снижения аллергенности и повышения усвояемости целесообразно осуществлять при температуре 76±2°С [4]. Белки козьего молока отличаются от белков коровьего молока по своему фракционному составу, а также структурным, физико-химическим и иммунологическим свойствам. В целом козье молоко относится к группе казеинсодержащих так же, как и коровье, однако козье молоко может не содержать или иметь пониженное содержание белка αs₁ -казеина, который считается одним из основных источников аллергических реакций на коровье молоко [5]. По мнению ряда исследователей, за счет более низкого содержания или полного отсутствия белка αs₁ казеина козье молоко вызывает меньше аллергических реакций и расстройств пищеварения, чем коровье. Жировые глобулы козьего молока существенно меньше по размеру (натуральная гомогенизация), чем в коровьем молоке, поэтому они всасываются максимально эффективно. В козьем молоке более приближенное к оптимальному соотношению содержание ω-3 и ω-6 полиненасыщенных жирных кислот, а также высокое содержание конъюгированной линолевой кислоты.

Все это благотворно влияет на сердечно-сосудистую систему и нормализацию обмена веществ, что способствует здоровью и долголетию. Показано, что козье молоко по сравнению с коровьем содержит больше таких макроэлементов, как кальций, фосфор, марганец и калий, а также витаминов В 3 и А. Многим людям не нравится вкус козьего молока, который полностью исправляется подбором закваски для его ферментации. Таким образом, согласно проведенным исследованиям аминокислотного, витаминного, минерального и жирнокислотного состава установлено, что козье молоко по ряду показателей превосходит коровье молоко, что позволяет использовать его в качестве компонента различных продуктов питания, в том числе с «живыми» пробиотиками.

В последнее десятилетие мнение медиков об эффективности «живых» пробиотиков разделились, поскольку потенциально пробиотические культуры редко преодолевают кислотный, желчный и ферментативный барьеры, за исключением случаев, когда пробиотики заключены в капсулу [6]. В связи с этим важным менять менталитет производителей и потребителей по отношению к функциональным продуктам питания с пробиотическим эффектом. Метод квазикапсулирования пробиотической микрофлоры позволит получить продукты питания, не уступающие высокоэффективным капсулированным бактериальным препаратам с пробиотиками для коррекции нормофлоры человека.

Первоочередная задача разработчиков и производителей ферментированных молочных продуктов, чтобы ассортимент продуктов, обладающих повышенными свойствами иммунопрофилактики на разных уровнях, благоприятно влияющих на нормофлору для различных категорий потребителей, увеличился.

Нормофлору (нормобиоту) составляет:

- индигеная (постоянная, резидентная) микробиота, которая, колонизуя поверхность клеток слизистой, примыкает к мембранам энтероцитов или локализована в непосредственной близости от поверхности эпителия, в слое муцина, прилежащего к клеткам ворсин в нижних отделах тонкого и толстого кишечника и образует биопленку, покрывающую мембраны эпителиальных клеток. С учетом этого принципа микроорганизмы, ассоциированные со слизистой оболочкой, еще называют мукозной микрофлорой (М-флорой), т.е. обитающей в толще слоя муцина, покрывающего эпителий и составляющей микробно-тканевый комплекс кишечника МТКК, участвуя в примембранном пищеварении;

- аутохтонная микробиота, которую составляют бактерии, локализующиеся в просвете кишечника, ее еще называют полостная (П-микрофлора); микроорганизмы аутохтонной микрофлоры в сотни раз менее устойчивы к воздействию неблагоприятных факторов по сравнению с бактериями находящимися в составе биопленки, но сравнительно более постоянны, чем аллохтонная микрофлора;

- аллохтонная (транзиторная или временная) - находящаяся в ЖКТ всего несколько дней, при этом в процессе своей жизнедеятельности целый ряд биологически активных веществ, играющих роль тонких регуляторов жизнедеятельности аутохтонной и индигенной нормофлоры.

Состав П- и М-микрофлоры пищеварительного тракта может существенно различаться по количественной и качественной характеристикам у различных людей, но отличается постоянством у конкретного взрослого индивида, складывающимся с момента его рождения под специфическим воздействием условий внешней среды, рациона питания, перенесенных заболеваний, стрессовых ситуаций.

Медицинская практика предъявляет к пробиотикам устоявшиеся требования, которые в основном сводятся к трем факторам:

Микроорганизмы должны быть:

- абсолютно безопасными, являться нормальными представителями индигенной или аутохтонной нормофлоры с точной таксономической идентификацией, образовывать постоянные колонии в тонкой и толстой кишке посредством биопленкования;

- способными выживать при прохождении по желудочно-кишечному тракту;

- оказывающими специфическое оздоравливающее действие на организм хозяина (стимулировать иммунный ответ, секрецию и выработку таких соединений, как короткоцепочечные жирные кислоты, бактериоцины, либо воздействовать на основе других механизмов антибиотической активности).

Однако исследования последних лет показали, что первые два фактора содержат противоречия, расшатывающие устои требований к эффективным пробиотикам.

1. Штаммы микроорганизмов, относящие ранее к пробиотикам, в подавляющем большинстве случаев, является аллохтонной (временной) частью нормофлоры. Более того, вызвать продолжительные качественные и количественные изменения микрофлоры кишечника у взрослого иммунокомпетентного человека тяжело [7]. В экспериментах введение бактерий приводило к изменению состава микрофлоры на короткое время, но первичный состав вскоре восстанавливался. Следует стимулировать восстановление собственной микрофлоры кишечника (главной микрофлоры), а не полагаться на заместительное действие поступающих извне в кишечник пробиотических микроорганизмов, которые с неизбежностью отторгаются эволюционно сложившейся М-флорой.

2. Действительно, недостаточная эффективность многих пробиотиков обусловлена инактивацией действующей субстанции препарата под влиянием кислотного (в желудке), желчного (в двенадцатиперстной кишке) и ферментативного барьера (все отделы тонкой кишки). Но и после преодоления указанных барьеров и достижения пробиотическим микроорганизмом толстой кишки колонизация в состав даже П-микрофлоры происходит редко, существенна вероятность антагонизма «пробиотик против хозяина».

На основании полученных экспериментальных данных, с одной стороны, существуют рекомендации: при выборе пробиотиков предварительно исследовать биосовместимость в условиях in vitro пробиотических микроорганизмов с индигенными штаммами нормофлоры того человека, которому предполагается проводить пробиотикотерапию или пробиотикопрофилактику [8]. С другой стороны, ФПП не являются лекарственными средствами и предназначены для ежедневного употребления с целью оптимизации функций организма человека и не могут подвергаться отдельным потребителем на биосовместимость с собственной нормофлорой.

Технический результат достигается тем, что в способе производства йогурта используется метод квазикапсулирования пробиотической микрофлоры и уникальное сырье козье молоко, дополнительно усиливающее функциональные свойства продукта.

Задачей нашего изобретения является создание способа получения продукта с повышенными пробиотическими, профилактическими и функциональными свойствами, при этом соблюдаемый метод (принцип, эффект) «квазикапсулирования» существенно уменьшает возможные побочные эффекты бионесовместимости «пробиотик против хозяина» при употреблении функциональных продуктов питания с пробиотическими культурами.

Только в случае отсутствия указанной биосовместимости происходит восстановление или поддержание активности главной микрофлоры посредством выделения метаболитов (метабиотиками), важных для индигенной М-флоры, например короткоцепочных жирных кислот, либо стимулирование иммунного ответа в соответствии с третьим нутрициологическим уровнем действия пробиотиков - клеточного и гуморального иммунитета [7-11].

Гипотеза принципиально проверяема посредством клинических испытаний, созданных с использованием метода «квазикапсулировния» кисломолочных продуктов.

Известен способ производства кисломолочного продукта, преимущественно йогурта, согласно которому цельное молоко смешивают с сухим обезжиренным молоком, в полученную смесь вводят гидроколлоиды, гомогенизируют, подвергают тепловой обработке при 80-140°С в течение от 3 с до 15 мин, затем охлаждают до 20-43°С, вносят закваску, сквашивают до рН 4,0-4,6, охлаждают, вносят фруктовый наполнитель, доохлаждают и фасуют [12].

Недостаток данного способа производства кисломолочного продукта, преимущественно йогурта, заключается в получении продукта с низкой функциональной направленностью.

Известны способы производства молочных продуктов, в том числе йогурта, увеличения функциональных свойств в которых добиваются за счет использования в качестве сырья молозива [13] или козьего молока [14, 15].

Недостатком данных способов производства является низкий пробиотический эффект получаемого продукта и недостаточные функциональные свойства.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является способ получения йогурта [16], включающий нормализацию цельного молока, внесение в нормализованное молоко одновременно гидроколлоидов - комплексной стабилизирующей системы - и подслащивающего компонента, гомогенизацию смеси, пастеризацию при температуре 94-98°С с выдержкой 2-10 мин, охлаждение до температуры 32-43°С, внесение закваски - комбинации культур прямого внесения, сквашивание до рН 4,0-4,55 в течение 4-7 часов, охлаждение, внесение фруктового наполнителя в потоке, термизацию смеси, последующее охлаждение до температуры 18-22°С, фасовку и доохлаждение в течение 8-16 часов, после нормализации молока проводят бактофугирование, термизацию смеси осуществляют при температуре 55-62°С с выдержкой 10-30 с, а перед фасовкой асептически вносят креатин в количестве 8-10 кг [16].

При использовании предложенного способа производства йогурта повышается пищевая ценность йогурта за счет внесения креатина на заключительной стадии технологического процесса производства, вследствие чего получают продукт, обладающий эргогенным эффектом. Причем внесение креатина осуществляют в таких количествах, которые помогают поддерживать высокий уровень быстрого снабжения, тела спортсмена энергией во время тренировок при употреблении 500 г йогурта. Данный способ позволяет повысить срок хранения йогурта за счет сокращения количества спорообразующих микроорганизмов в молоке и повышения его качества в результате процесса бактофугирования, а также изменения режимов термизации.

Недостатком данного способа производства йогурта является высокая вероятность антагонистических взаимоотношений между микроорганизмами йогурта и индигенной микробиотой кишечника потребителя и вследствие этого снижение спектра функционального действия продукта.

Технической задачей изобретения является получение йогурта функционального назначения с широким спектром функционального действия, с низким уровнем антагонистического взаимоотношения пробиотика и микробиоты кишечника потребителя.

Дополнительные функциональные свойства готовому продукту обеспечивает козье молоко и пробиотик, введенный в продукт с соблюдением принципа квазикапсулирования, или метабиотик [9, 11].

Способ производства йогурта осуществляется следующим образом: в качестве цельного молока используют козье молоко или смесь козьего и коровьего молока в соотношении от 1:5 до 5:1 соответственно, цельное молоко принимают по массе и качеству, охлаждают до температуры 4+2°С, нормализуют в потоке и подвергают бактофугированию. Часть нормализованного молока резервируют, вносят гидроколлоиды. Одновременно с гидроколлоидами в смесь вносят подслащивающий компонент. Затем полученная смесь смешивается в потоке с нормализованным молоком и поступает в гомогенизатор. Гомогенизация осуществляется при давлении 20-25 МПа. Далее смесь пастеризуют при температуре 75-77°С с выдержкой 20 с. Смесь охлаждают до температуры заквашивания 38±2°С и направляют в резервуары для сквашивания. Вносят комбинации заквасок для йогурта прямого внесения (DVS) в потоке, смесь перемешивают в течение 15 мин и оставляют в покое на 35±5 мин, еще раз перемешивают в течение 15 мин и оставляют в покое до сквашивания. Сквашивание осуществляют в течение 6±1 часов и прекращают при образовании достаточно прочного сгустка и активной кислотности рН 4,2±0,2.

Сквашенный продукт охлаждают до температуры 20±2°С. Фруктовый наполнитель, в качестве которого используют асептические обработанные и специально подготовленные фрукты и ягоды, хранившиеся при температуре 4±2°С, вносят в сквашенный продукт в потоке вместе с бактериальным концентратом в лиофилизированном виде, включающим пробиотические штаммы Lactobacillus acidophilus и Propionibacterium shermaii в соотношении 1:1 в количестве, обеспечивающем их содержание 10¹⁰ КОЕ в готовом продукте, полученную смесь подают на термизацию при температуре 55-62°С с выдержкой 10-30 с и последующее охлаждение до температуры 20±2°С. После охлаждения асептически вносят креатин. Готовый продукт подают на фасовку с температурой 20±2°С и доохлаждают в течение 10±2 часов. При достижении продуктом температуры 4±2°С технологический процесс считают законченным. Продолжительность хранения йогурта составляет 90 суток.

Технический результат при использовании предложенного способа производства йогурта достигается за счет использования козьего молока - сырья с повышенными функциональными свойствами и дополнительного (к классической закваске для йогурта) внесения «квазикапсулированого» пробиотика или метабиотика с таким расчетом, чтобы не допустить антагонистические взаимоотношения между микробиотой кишечника потребителя и пробиотиками йогурта, усиленными Lactobacillus acidophilus и Propionibacterium shermaii.

Отличительная особенность штаммов Lactobacillus acidophilus - обладают выраженной противоопухолевой активностью в отношении злокачественных новообразований в кишечнике. Они также стимулируют иммунную систему. Штаммы L. acidophilus могут стимулировать мощные защитные клетки как естественных клеток-киллеров, а также увеличить антивирусные химические вещества, как интерферон. Обитают, как факультативные анаэробы, большей частью в отделах тонкого кишечника. Пропионовокислые бактерии Propionibacterium - образуют наибольшее число биологически активных соединений - летучих или короткоцепочечных жирные кислот, которые восстанавливают нормобиоту. Пропионовокислые бактерии, анаэробны, поэтому лучше развиваются в толстом кишечнике, устойчивы к действию желчных кислот, выдерживают высокую кислотность желудка, ингибируют активность ферментов, образуемых кишечной микрофлорой и вовлекаемых в образование мутагенов, канцерогенов и роста опухолей, а также стимулируют рост бифидобактерий в толстом кишечнике с помощью низкомолекулярных органических кислот и их солей (бутирата, пропионата).

Использование пропионовокислых микроорганизмов в сочетании с ацидофильной палочкой обеспечивает значительно большую пробиотическую эффективность, чем каждая культура в отдельности.

Соотношение выбранных культур обеспечивает единство питательных, вкусовых и пробиотических свойств готового продукта, повышения диетической ценности.

Конкретный штаммовый состав может меняться в сторону усиления эффектов: потенцирования локального иммунитета, повышения уровня IgA в копрофильтратах, антибиотических свойств (антагонизма по отношению к ПиУПМ), в том числе посредством бактериоцинов; жизнеспособности в условиях кишечного микроокружения, что предполагает устойчивость к органическим кислотам, физиологической концентрации желчи, пищеварительным ферментам, антимикробным субстанциям; адгезии к эпителию слизистой; увеличения полезного воздействия на микрофлору кишечника, модифицируя ее состав и метаболическую активность - то есть на одном или нескольких нутрициологических уровнях действия пробиотиков [10, 11].

Получаемый йогурт предназначается для нормализации обмена веществ, снижения заболеваемости в зонах с неблагополучной экологией, в крупных промышленных регионах; улучшения работы пищеварительной системы, подавления ПиУПМ в кишечнике, предотвращения развития дисбактериозов, повышения иммунной защиты организма. Для достижения устойчивого терапевтического эффекта необходим систематический прием пробиотиков, что практически невозможно по отношению к препаратам, но возможно по отношению к йогурту.

В таблице 1 приведены органолептические показатели йогурта в зависимости от изменения рецептуры - соотношения в нем козьего и коровьего молока.

ПРИМЕР 1

Рецептура 1: Козье и коровье молоко в соотношении 1:5 молоко нормализуют в потоке и подвергают бактофугированию. Часть нормализованного молока резервируют, вносят гидроколлоиды, в качестве которых используют комплексную стабилизирующую систему «Стемикс Ойл», включающую крахмал модифицированный, желатин, пектин, концентрат молочного белка или «Стемикс Ультра», включающий модифицированный крахмал, гуаровую камедь, пектин, концентрат молочного белка, или «Мультек МТ», включающую модифицированный крахмал, гуаровую камедь, пектин, пищевой желатин, концентрат молочного белка. Одновременно с гидроколлоидами в смесь вносят подслащивающий компонент. Затем полученная смесь смешивается в потоке с нормализованным молоком и поступает в гомогенизатор. Гомогенизация осуществляется при давлении 20-25 МПа. Далее смесь пастеризуют при температуре 75-77°С с выдержкой 20 с. Смесь охлаждают до температуры заквашивания 38±2°С и направляют в резервуары для сквашивания. Вносят комбинации заквасок прямого внесения DVS предназначенные для йогурта в потоке, смесь перемешивают в течение 15 мин и оставляют в покое на 35±5 мин, еще раз перемешивают в течение 15 мин и оставляют в покое до сквашивания. Сквашивание осуществляют в течение 6±1 часов и прекращают при образовании достаточно прочного сгустка и активной кислотности рН 4,2±0,2. Сквашенный продукт охлаждают до температуры 20±2°С. Вносят фруктовый наполнитель в потоке, в качестве которого используют асептические обработанные и специально подготовленные фрукты и ягоды, хранившиеся при температуре 4±2°С. Вместе с фруктовым наполнителем вносят бактериальный концентрат в лиофилизированном виде, включающий пробиотические штаммы Lactobacillus acidophilus и Propionibacterium shermaii в соотношении 1:1 в количестве, обеспечивающем их содержание 10¹⁰ КОЕ в продукте. Затем проводят термизацию смеси при температуре 55-62°С с выдержкой 10-30 с, последующее охлаждение до температуры 18-22°С, асептическое внесение креатина в количестве 8-10 кг, фасовку и доохлаждение в течение 10±2 часов. Органолептические и микробиологические показатели продукта приведены в таблицах 1 и 2.

ПРИМЕР 2

Рецептура 2: Козье и коровье молоко в соотношении 1:1. Далее аналогично примеру 1. Органолептические и микробиологические показатели продукта приведены в таблицах 1 и 2.

ПРИМЕР 3

Рецептура 3: Козье и коровье молоко в соотношении 5:1. Далее аналогично примеру 1. Органолептические и микробиологические показатели продукта приведены в таблицах 1 и 2.

ПРИМЕР 4

Рецептура 4: Козье молоко. Далее аналогично примеру 1.

Органолептические и микробиологические показатели продукта приведены в таблицах 1 и 2.

Источники информации

1. Боровик Т.Э., Семенова Н.Н., Лукоянова О.Л. и др. О возможности использования козьего молока и адаптированных смесей на его основе в детском питании // Вопр. соврем. педиатрии. - 2013. - Т. 12, №1. - С. 8-16.

2. Денисова С.Н., Сенцова Т.Б., Гмошинская М.В., Белицкая М.Ю. Использование козьего молока в питании кормящих матерей для лечения и профилактики атопического дерматита у детей // Вопр. дет. диетологии. - 2004. - №2. - С. 21-24.

3. Тутельян В.А., Конь И.Я., Каганов Б.С. Питание здорового и больного ребенка: Пособие для врачей. 7-е изд. - 2013. - 261 с.

4. Симоненко С.В. Научные аспекты переработки козьего молока и получения продуктов общего и специального назначения. - 2010 г. - http://pandia.org/text/78/243/22629.php.

5. Скидан И.Н., Гуляев А.Е., Зеленкин И.В. и др. Исторический экскурс в проблематику вскармливания детей. - Вопросы питания. - №2, 2014. - С. 68-78.

6. Дисбактериоз: особенности лечения с помощью пробиотиков и пребиотиков. - Лекарственное обозрение. - №6, 2014. - http://www.aif.ru/health/life/l207514.

7. Копча B.C. Пробиотики: размышления с позиции их качества, эффективности, антибиотико-резистентности и безопасности. - Новости медицины и фармации. - №20, 2010.

8. Дармов И.В., Погорельский И.П., Чичерин И.Ю. Кишечная микрофлора. Взгляд изнутри. Сборник научных статей. - 2012.

9. Полянская И.С., Носкова В.И., Шигина Е.С., Топал О.И. Квазикапсулирование пробиотической микрофлоры при производстве функциональных продуктов питания / И С Полянская и др. // Актуальные вопросы развития инновационной деятельности в новом тысячелетии. - Новосибирск: МиС. - №6, 2015 г. - С. 56-61.

10. Полянская И.С. Семенихина В.Ф. Иммунопрофилактика инфекционных заболеваний с помощью кисломолочных продуктов. - Молочная промышленность. - №8, 2015 г. - С. 40-42.

11. Ардатская М.Д. Пробиотики, пребиотики и метабиотики. - Медицинский совет. - №13, 2015 г. - С. 94-99.

12. Патент 2130727 RU, А23С 9/12. Способ производства йогурта.

13. Патент 2535877 RU, А23С 9/123. Способ производства йогурта с функциональными свойствами.

14. Патент 2440767 RU, А23С 9/20. Стерилизованный молочный продукт на основе козьего молока для питания беременных и кормящих женщин.

15. Патент 2532827, А23С 9/13. Кисломолочный продукт на основе козьего молока для питания беременных и кормящих женщин.

16. Патент 2366194 RU, А23С 9/123. Способ производства йогурта.