Разработка технологии биойогурта для функционального питания на основе козьего молока Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

УДК 637.146

М.В. Темербаева, Т.К. Бексеитов

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова, Павлодар

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ БИОЙОГУРТА ДЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПИТАНИЯ НА ОСНОВЕ КОЗЬЕГО МОЛОКА

Представлены результаты исследования, посвященные изучению производства нового кисломолочного продукта с функциональными ингредиентами на основе козьего молока. Разработка новых молочных продуктов из козьего молока - одна из основных задач молочной промышленности Казахстана на современном этапе. Для производства нового биойогурта использовали молоко коз зааненской породы частного хозяйства села Yмiт Павлодарской области. В качестве функциональных ингредиентов выбраны: заквасочная культура, содержащая пробиотические микроорганизмы, пребиотик лактитол, а также пектин. Проведены исследования по подбору смесевой композиции из козьего и коровьего молока. Изучены составы козьего и коровьего молока и различные композиции на их основе. Установлено, что плотность сгустка возрастает при соотношении козьего молока к коровьему 70/30. Аргументирован подбор пищевых волокон - пектина, одного из перспективных и эффективных ингредиентов в современной молочной промышленности. Показано положительное влияние на консистенцию опытных продуктов стабилизирующей системы ГЕНУ® пектин тип LM-106 AS-YA. Изучено воздействие стабилизирующих систем на микробиологические показатели опытных продуктов. В процессе выполнения работы определены вид и количество стабилизирующих систем. На основании результатов экспериментальных данных разработана технология биойогурта из козьего молока, проведены органолептические и физико-химические исследования. Представлена блок-схема производства биойогурта на основе козьего молока. Процесс производства представлен следующими операциями: подготовка сырья, нормализация, пастеризация, гомогенизация, охлаждение, заквашивание, сквашивание, перемешивание, внесение наполнителя, фасование, хранение. Представлены результаты органолептической оценки биойогурта на основе козьего молока с различными вкусовыми наполнителями.

Ключевые слова: молоко козье, биойогурт, бифидобактерии, ацидофильная палочка, болгарская палочка, пектин, технология, органолептические показатели.

Введение

При решении приоритетных задач, поставленных в Послании Президента Республики Казахстан Н.А. Назарбаева по вхождению страны в число 50 наиболее конкурентоспособных стран мира, значительная роль отведена развитию пищевой промышленности [1].

В настоящее время молочное козоводство в Республике Казахстан - небольшой и медленно растущий сегмент молочного рынка. Выпуск молочных продуктов из козьего молока в Казахстане недостаточен и не соответствует рекомендуемым нормам потребителя. Длительное время большую нишу молочных продуктов из козьего молока в торговых организациях занимали импортные, позволявшие сгладить диспропорцию между производством и потребляемыми продуктами. Поэтому увеличение производства молочных продуктов из козьего молока - одна из основных задач молочной промышленности на современном этапе [2].

Анализ современной научно-технической литературы показал, что проблемы теоретической разработки и практического внедрения технологий кисломолочных продуктов функциональной направленности из козьего молока на территории Республики Казахстан реализованы не в полной мере и требуют дальнейшего изучения. Поэтому разработка молочных продуктов из козьего молока с повышенной биологической ценно-

© Темербаева М.В., Бексеитов Т.К., 2017

стью, отличающихся оригинальным вкусом и внешним видом, упаковкой, соответствующей требованиям европейских стандартов качества, по праву можно считать одним из востребованных направлений.

В Казахстане также возрос интерес производителей молочной продукции и фермеров к технологии кисмолочных продуктов на основе козьего молока. Совершенствуется нормативное обеспечение технологии их производства. С 1 мая 2015 г. введен в действие новый межгосударственный стандарт на козье питьевое молоко - ГОСТ 32259-2013. Молоко цельное питьевое козье. Технические условия.

Объекты и методы

Экспериментальные исследования проведены в трех - пятикратной повторности с использованием общепринятых и модифицированных методов изучения органолепти-ческих, физико-химических, микробиологических показателей основного сырья и готовых продуктов.

В качестве объектов исследования определены:

- молоко козье сырое. Технические условия по ГОСТ 32940-2014;

- молоко коровье сырое. Технические условия по ГОСТ 31449-2013;

- пектин. Технические условия по ГОСТ 29186-91;

- лактитол. Технический регламент Таможенного союза 033/2013;

- джемы (ананасовый, манговый, из киви). Технические условия по СТ РК 13082004;

- бактериальный концентрат Bifidobacterium breve, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium longum, Lactobacillus acidophillus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus paracasei, Strepotococcus thermophillus. СТ РК ISO 27205-2012. Продукты кисломолочные. Бактериальные закваски.

Объекты исследования проверены: ГОСТ 26809-86. Молоко и молочные продукты. Отбор проб и подготовка их к испытанию, ГОСТ 3623-73. Молоко и молочные продукты. Методы определения пастеризации, ГОСТ 3624-92. Молоко и молочные продукты. Титриметрические методы определения кислотности, ГОСТ 3626-73. Молоко и молочные продукты. Методы определения влаги и сухого вещества, ГОСТ 586790. Молоко и молочные продукты. Методы определения жира, ГОСТ 9225-84. Молоко и молочные продукты. Методы микробиологического анализа.

Результаты исследований

Для организации стабильного производства биойогурта из козьего молока с заданными свойствами необходимо поступление на молочные предприятия определенных объемов качественного молока-сырья, которое обусловлено в том числе его пищевой и биологической ценностью. Поэтому проводили физико-химические исследования составов козьего и коровьего молока и их различных композиций на основе [3].

Пробы для исследований готовили следующим образом. Козье и коровье молоко смешивали в необходимых пропорциях, нагревали до температуры от 50 до 55оС, затем гомогенизировали. Физико-химические исследования проводили при помощи стандартных методик. В табл. 1 представлены среднестатистические данные, полученные после обработки экспериментальных данных.

Показатели таблицы подтверждают результаты исследований о том, что содержание белка, жира, сухих веществ больше в козьем молоке по сравнению с коровьим. С увеличением количества козьего молока в смеси возрастает содержание белка, а также в целом содержание сухих веществ, что необходимо учитывать при нормализации исходного сырья в производстве сыра. Отметим, с увеличением процентного содержания

козьего молока в смеси происходит увеличение процентного содержания и других составных частей молока.

При изучении качества сгустка, полученного при свертывании козьего молока, нами установлено: козье молоко, в сравнении с коровьим, образует непрочный сгусток. С увеличением дозы коровьего молока в смесевой композиции возрастает плотность сгустка и при соотношении козьего молоко к коровьему 70/30 она приближается по показателям к сгустку, полученному из коровьего молока.

Таблица 1

Химический состав козьего, коровьего молока и их смесовых композиций

Образец молока (козье/ коровье) Показатель

жир, % сухие вещества, % СОМО, % лактоза, % Белок, %

Общее количество Казеин в т.ч. Сывороточные в т.ч.

Козье 5,46 15,01 9,62 4,39 4,20 3,32 0,88

80/20 5,14 14,47 9,39 4,34 4,01 3,14 0,87

70/30 5,00 14,25 9,30 4,32 3,93 3,06 0,87

60/40 4,83 13,98 9,19 4,30 3,83 2,97 0,86

50/50 4,65 13,68 9,03 4,26 3,71 2,85 0,86

40/60 4,54 13,46 8,96 4,25 3,64 2,79 0,85

30/70 4,34 13,14 8,82 4,21 3,53 2,68 0,85

20/80 4,21 13,14 8,82 4,21 3,45 2,61 0,84

Коровье 3,90 12,41 8,49 4,14 3,24 2,41 0,83

В современных условиях необходимым элементом питания человека является белки животного и растительного происхождения, а также пищевые волокна. В данной работе в качестве источника пищевых волокон изучался пектин. Благоприятное воздействие на организм человека связано с его сильными энтеросорбирующими (связывающими и очищающими от вредных веществ) свойствами [4].

В данной работе для проведения экспериментальных исследований среди большого разнообразия специальных пищевых добавок отобраны ГЕНУ® пектин тип LM-106 AS и ГЕНУ® пектин тип YM-115-L, их характеристики представлены в табл. 2.

Таблица 2

Характеристика полисахаридных комплексов для производства биойогурта

из козьего молока

Полисахаридный комплекс Основной показатель Рекомендуемая дозировка, %

ГЕНУ® пектин тип ЬМ-106 А8-УА Частично амидированный низкоэтерифицированный пектин, экстрагированный из цитрусовой цедры и стандартизованный сахарозой Е 440, рекомендуется для производства «живого» йогурта 0,1-0,5

ГЕНУ® пектин тип УМ-115-Ь Пектин с высокой степенью этерификации, экстрагированный из цитрусовых выжимок и стандартизированный сахарозой. Сыпучий неспекающийся порошок, от кремового до светло-бежевого цвета, без вкуса, без посторонних аромата и запаха, рекомендуется для производства напитка из йогурта с низким содержанием СОМО 0,1-0,4

Вид и количество стабилизирующих систем оказывает определенное влияние на органолептические показатели опытных продуктов. Положительное влияние на конси-

стенцию опытных продуктов в большей степени оказано стабилизирующей системой ГЕНУ® пектин тип LM-106 AS-YA по сравнению со стабилизирующей системой ГЕНУ® пектин тип YM-115-L.

Также изучено влияние стабилизирующих систем на микробиологические показатели опытных продуктов. Результаты исследований приведены в табл. 3.

Сравнительная оценка микробиологических показателей опытных продуктов в сравнении с контрольным образцом показала, что они несколько ниже. Это следует объяснить тем, что в опытных продуктах стабилизирующие системы способствовали связыванию свободной влаги, это несколько ухудшало условия жизнедеятельности не только для нежелательной микрофлоры, но и для полезной: молочнокислой и бифидо-бактерий.

Результат иследования - разработка технологии биойогурта пробиотической направленности на основе козьего молока. Для производства нового биойогурта использовали молоко коз зааненской породы частного хозяйства села Yмiт Павлодарской области.

Процесс производства осуществлялся согласно традиционной технологии: подготовка сырья, нормализация, пастеризация, гомогенизация, охлаждение, заквашивание, сквашивание, перемешивание, внесение наполнителя, фасование, хранение.

Смесевую композицию молоко козье/коровье (70/30) подогревали до (35 ± 1)°С, затем нормализовали. Нормализованную смесь пастеризовали при (71 ± 2)°С, охлаждали до температуры заквашивания (40 ± 2)°С, вносили закваску Bifidobacterium breve, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium longum, Lactobacillus acidophillus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus paracasei, Strepotococcus thermophillus, пектин ГЕНУ® пектин тип LM-106 AS-YA в количестве 0,5%, пребиотик лактитол в количестве 1%.

Таблица 3

Зависимость общего количества микроорганизмов, бифидобактерий и молочнокислых бактерий в опытных продуктах от вида и количества стабилизирующих систем

Продукт Общее количество микроорганизмов, КОЕ/мл Количество бифидобактерий, КОЕ/мл Количество молочнокислых бактерий, КОЕ/мл

через 1 сут через 15 сут через 1 сут через 15 сут через через 1 сут 15 сут

Серия I - без добавления лактитола

Контроль 4,0 ■ 108 1,6 ■ 10' 3,0 ■ 107 5,2 ■ 105 3,6 ■ 106 3,5 ■ 105

Опыт 1 3,2 ■ 108 9,0 ■ 10' 2,3 ■ 107 4,3 ■ 105 3,2 ■ 106 3,0 ■ 105

Опыт 2 2,1 ■ 108 7,2 ■ 10' 3,2 ■ 106 4,6 ■ 105 2,0 ■ 106 2,7 ■ 104

Опыт 3 1,0 ■ 108 5,1 ■ 107 1,7 ■ 106 4,3 ■ 105 1,7 ■ 105 2,0 ■ 104

Опыт 4 3,5 ■ 108 4,6 ■ 107 2,7 ■ 107 7,2 ■ 106 3,1 ■ 106 5,2 ■ 104

Опыт 5 2,5 ■ 108 3,5 ■ 107 2,0 ■ 107 6,4 ■ 106 2,7 ■ 106 1,8 ■ 105

Опыт 6 1,4 ■ 108 3,0 ■ 107 2,1 ■ 106 8,0 ■ 105 1,3 ■ 106 4,6 ■ 104

Серия II - с добавлением лактитола

Контроль 6,0 ■ 108 2,4 ■ 107 3,5 ■ 107 3,2 ■ 106 2,3 ■ 106 3,0 ■ 105

Опыт 7 4,6 ■ 108 3,2 ■ 108 2,8 ■ 107 2,5 ■ 106 2,1 ■ 106 2,8 ■ 105

Опыт 8 4,0 ■ 108 2,1 ■ 107 2,4 ■ 107 2,0 ■ 106 1,1 ■ 106 1,8 ■ 105

Опыт 9 2,8 ■ 108 2,0 ■ 107 1,1 ■ 107 1,8 ■ 105 1,4 ■ 105 2,0 ■ 104

0пыт10 4,8 ■ 108 5,2 ■ 107 3,8 ■ 107 1,9 ■ 106 2,9 ■ 106 1,2 ■ 105

Опыт 11 4,6 ■ 108 4,6 ■ 107 3,2 ■ 107 2,3 ■ 105 2,1 ■ 106 4,0 ■ 104

Опыт 12 3,1 ■ 108 3,4 ■ 107 1,3 ■ 106 1,1 ■ 105 1,5-105 1,7 ■ 104

Процесс сквашивания осуществлялся в течение 6-8 ч. По его окончании внесены вкусовые наполнители (ананасовый, манговый, из киви). Готовый продукт перемешивали в течение 10 мин, фасовали, отправляли на созревание. В результате эксперимен-

тальных и аналитических исследований разработана технология производства биойогурта на основе козьего молока, ее блок-схема представлена на рисунке.

Входной конт роль сырья и материалов

Молоко козье сырое ГОСТ 32940-2014

Молоко коровье сырое ГОСТ 31449-2013

Пектин ГОСТ 29186-91

Лактитол Технический регламент Таможенного союза 033/2013

Джемы (ананасовый, манговый, из киви) СТ РК 1308-2004

бактериальный концентрат Bifidobacterium breve, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium longum, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus paracasei, Strepotococcus thermophillus СТ РК ISO 27205-2012

\

Приемка молока t = (4 ± 2)°C

Подогрев до (45 ± 1)°С

Нормализация t = (45 ± 1)°С

Внесение пектина t = (45 ± 1)°С

Пастеризация t = (71 ± 2)°С

Гомогенизация 10-12 Мпа t = (45 ± 1)°С

Охлаждение t = (40 ± 2)°С

Внесение закваски при температуре t = (40 ± 2)°С

Перемешивание 10 мин

Сквашивание 6-8 ч

Внесение вкусовых наполнителей t = (40 ± 2)°С

Перемешивание 10 мин

Фасование, доохлаждение t = 2-4°C

Созревание 24 часа, t = 2-4°C

Хранение, не более, при температуре 10 сут, при t = 2-4°C

Блок-схема производства биойогурта на основе козьего молока

Органолептическая оценка биойогурта на основе козьего молока приведена в табл. 4, физико-химические показатели - в табл. 5.

Таблица 4

Органолептическая оценка биойогурта на основе козьего молока

Наименование показателя Характеристика

Внешний вид и консистенция Однородная, в меру вязкая. С ненарушенным сгустком. Поверхность и масса однородная, кремообразная. На поверхности продукта имеются включения нерастворимых частиц, характерных для внесенных компонентов

Вкус и запах Чистые, кисломолочные, без посторонних привкусов и запахов, в меру сладкие, с соответствующим вкусом и ароматом внесенных компонентов

Цвет Обусловлен цветом внесенных компонентов, однородный или с вкраплениями нерастворимых частиц, равномерный по всей массе

Таблица 5

Физико-химические показатели биойогурта на основе козьего молока

Наименование показателя Значение показателя

Белок 2,8 ± 0,5

Массовая доля жира, % 4 ± 1

Углеводы 14,2 14,2 ± 1

Кислотность 75 ± 1°Т

Энергетическая ценность, ккал/кДж 108/452

Выводы и рекомендации

Проанализировав результаты экспериментальных испытаний, пришли к выводам:

Подобраны функциональные ингредиенты для нового биойогурта на основе козьего молока: заквасочная культура, содержащая пробиотические микроорганизмы, пре-биотик лактитол, стабилизирующая система.

Установлен состав смесевой композиции из козьего и коровьего молока для производства нового продукта.

Определены вид и количество стабилизирующих систем.

Разработана технология биойогурта из козьего молока, производство на ее основе рекомендуется как для молочных предприятий, так и для малых фермерских хозяйств.

M. V. Temerbayeva, T.K. Bekseitov S. Toraighyrov Pavlodar State University, Pavlodar

Development of technology bioyogurt based on goat milk for the functional food

The article presents the results of studies about the production of a new fermented milk product with functional ingredients based on goat's milk. The development of new dairy products from goat's milk - one of the main objectives of the dairy industry of Kazakhstan at the present stage. For the production of new fabrics used milk of Saanen goats in the private sector Umit village of Pavlodar region. As functional ingredients was selected: starter culture containing probiotic microorganisms, prebiotic lactitol and pectin. The research on the selection of the composition of mixtures of goat and cow milk. The studied compositions of goat and cow milk, and their various compositions based on them. It is established that the density of the bunch increases with the ratio of goat milk to cow 70/30. Reasoned selection of dietary fiber - pectin, which is one of the most promising and effective ingredients in the modern dairy industry. Shown positive impact on the consistency of experienced products stabilizing system GENE® pectin type LM-106 AS-YA. The influence of stabilizing systems on microbiological properties of experimental products. In carrying out work to determine the type and amount of stabilizing systems. On the basis of experimental data, the technology bioyogurt from goat's milk, conducted organoleptic and physico-chemical studies. Presented bioyogurt production of a block diagram based on goat's milk. The production process is represented by the following operations: raw material preparation, normalization, pasteurization, homogenization, cooling, fermentation, ripening, mixing, making filling, packaging, storage. Presents the results of organoleptic evaluation of fabrics based on goat's milk with different flavor fillings.

Keywords: goat's milk, bioyogurt, Bifidobacterium, Lactobacillus acidophillus, Lactobacillus bulgaricus, pectin, technology, organoleptic characteristics.

Список литературы

1. Касымбеков М.Б. Первый президент Республики Казахстан Нурсултан Назарбаев. Хроника деятельности. 2006 г. - Астана : Деловой мир Астана, 2009. - 356 с.

2. Темербаева М.В. Подбор полисахаридно-го комплекса для стабилизации структуры биойогурта на основе козьего молока // Аграрная нау-

References

1. Kasymbekov M.B. Pervyj prezident Res-publiki Kazahstan Nursultan Nazarbaev. Hronika deyatel'nosti. 2006 g. - Astana : Delovoj mir Astana, 2009. - 356 s.

2. Temerbayeva M.V. Podbor polisaharidnogo kompleksa dlya stabilizacii struktury biojogurta na osnove koz'ego moloka // Agrarnaya nauka sel'skomu

ка сельскому хозяйству. Алт. гос. аграр. ун-т, 2014. -Т. 3. - С. 205-207.

3. Темербаева М.В. Разработка биойогурта на основе козьего молока для школьного питания / М.В. Темербаева, А.А. Темербаева // Междунар. науч. конф. мол. ученых, магистрантов, студентов и школьников «XVI Сатпаевские чтения». - Павлодар, 2016. - Том 7. - С. 377-379.

4. Сравнительная оценка органолептиче-ских и физико-химических показателей йогурта из козьего и коровьего молока / Г.М. Даниярова // Молодой ученый. - 2015. - № 63. - С. 29-33.

Темербаева Марина Викторовна, канд. техн. наук, доцент, ПГУ им. С. Торайгырова, marvik75@yandex.ru; Бексеитов Токтар Карибае-вич, д-р с.-х. наук, проф., ПГУ им. С. Торайгырова, atf_psu@mail.ru.

hozyajstvu. Alt. gos. agrar. un-t, 2014. - T. 3. -S. 205-207.

3. Temerbayeva M. V. Razrabotka biojogurta na osnove koz'ego moloka dlya shkol'nogo pitaniya / M.V. Temerbayeva, A.A. Temerbayeva // Mezhdu-nar. nauch. konf. mol. uchenyh, magistrantov, studentov i shkol'nikov "XVI Satpaevskie chteniya". -Pavlodar, 2016. - Tom 7. - S. 377-379.

4. Sravnitel'naya ocenka organolepticheskih i fiziko-himicheskih pokazatelej jogurta iz koz'ego i korov'ego moloka / G.M. Daniyarova // Molodoj uchenyj. - 2015. - № 63. - S. 29-33.

Temerbayeva Marina Viktorovna, Cand. Tech. Sci., Ass. Prof., S. Toraighyrov Pavlodar State University, marvik75@yandex.ru; Bekseitov Toktar Karibaevich, Dr. Agr. Sci., Prof., S. Toraighyrov Pavlodar State University, atf_psu@mail.ru.

УДК 631.365 М.С. Чуринова

Красноярский государственный аграрный университет, Красноярск

УЧЕТ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНОСТИ И РАСПРЕДЕЛЕННОСТИ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА СУШКИ ЗЕРНА

Работа выполнена при финансовой поддержке Краевого государственного автономного учреждения «Красноярский краевой фонд поддержки научной и научно-технической деятельности» (дополнительное соглашение № 09/16 от 02.06.2016 г.).

Процесс сушки зерна является нелинейным с распределенными параметрами, что осложняет его исследование. Основные переменные процесса - влажность и температура зерна усредняются в пределах некоторых зерновых слоев, размеры, форма и объем которых зависят от конструктивных особенностей сушилки. Нелинейность связана с характером взаимодействия между влажностью и температурой зерновых слоев, с зависимостью коэффициентов теплоемкости, теплопроводности, температуропроводности, потенциалов влагопроводности от температуры и влажности зерна. Распределенность параметров можно представить как особый вид нелинейности, ее математическое описание приводит к внутренней нелинейности модели. Существующие зерносушилки не учитывают (или слабо учитывают) в своей конструкции нелинейность и распределенность и не используют эти особенности в системе управления сушильным процессом. В них имеет место противоречие между распределенным нелинейным характером процесса и сосредоточенным линейным управлением им. Для процесса сушки характерны два основных канала преобразования четырех входов системы (двух возмущающих: «начальная влажность», «начальная температура зерна» и двух управляющих: «температура агента сушки», «экспозиция сушки») в два выхода («конечная влажность», «конечная температура зерна»). Кроме двух основных каналов связи «температура агента сушки - конечная температура зерна» (в настоящее время в линеаризированном виде его учитывают в системах управления большинства современных зерносушилок) и «экспозиция сушки - конечная влажность», имеются и два перекрестных канала. Нелинейность и распределенность проявляются на разных уровнях: техническом, физическом, математическом, технологическом, организационном и методологическом. Неучет и неиспользование внутренней и внешней нелинейности и рас-

© Чуринова М.С., 2017