Наукове обгрунтування доцільності використання крохмальної патоки у складі йогуртів

Наукове обгрунтування доцільності використання крохмальної патоки у складі йогуртів

Постановка проблеми. Кисломолочні продукти, у тому числі і йогурти, займають вагоме місце у харчуванні людини за рахунок функціональних властивостей і високого ступеня засвоюваності складових компонентів. Для підвищення харчової цінності йогуртів до їх складу зазвичай вводять різноманітні наповнювачі і добавки, які збагачують готовий продукт біологічно-активними речовинами, прота пребіотиками, білковими концентратами і виконують певні технологічні функції [1—4].

У той же час невирішеним залишається питання гарантованого формування щільної, характерної для йогуртів консистенції без застосування стабілізаторів структури або білкових концентратів за вмісту сухих знежирених речовин не нижче 9,5% відповідно до ДСТУ 4343−2004 «Йогурти. Загальні технічні умови». Це питання особливо актуальне у технології питних йогуртів з низькою масовою часткою жиру та нежирних, що доводить доцільність пошуку нових видів натуральних, технологічно ефективних структуруючих рецептурних компонентів.

Аналіз існуючих функціонально-технологічних харчових інгредієнтів вітчизняного виробництва дав змогу виокремити з них доволі перспективну групу концентратів вуглеводів, спроможну виконувати у складі йогуртів роль підсолоджувачів, загущувачів джерела сухих речовин. Саме крохмальна патока різного вуглеводного складу є доволі дешевою і безпечною для використання у харчових продуктах і тому давно та успішно використовується в різних галузях харчової промисловості [5].

Стосовно групи ферментованих молочних продуктів, йогуртів та інших кисломолочних напоїв, а також сиркових десертів, слід зазначити, що за кордоном, особливо в Північній Америці, патоки використовують для повної або часткової заміни рецептурного цукру і/або в складі фруктового наповнювача. Правильно обраний баланс між цукром і патокою надає можливість посилювати аромат завдяки наявності «вільної» фруктози та дещо зменшувати солодкість готового продукту, оскільки, як відомо, солодкість сахарози у певній мірі пригнічує аромат. Крім того, наявність у системі моноцукрів (глюкози і фруктози) знижує рівень активності води, збільшуючи термін придатності до зберігання молочних продуктів [6].

Патока серед усіх підсолоджуючих інгредієнтів, що застосовуються у виробництві кисломолочних йогуртів, є найдешевшим натуральним джерелом сухих речовин. З точки зору використання патоки як підсолоджуючого компонента економічний ефект буде мало помітним, оскільки, порівняно з традиційно використовуваною сахарозою, вартість патоки не набагато нижча. Проте рідкі патоки і сиропи містять багато сухих речовин (78— 82%), що дасть змогу досягати нормативного показника сухих речовин у йогурті за рахунок часткової або повної заміни сухого знежиреного молочного залишку (СЗМЗ). Також можливе скорочення внутрішньоцехових витрат через легкість обробки сумішей (виключаються технологічні операції зважування і розчинення цукру, фільтрування сиропу), що може суттєво знижувати собівартість готового продукту без зміни його органолептичних характеристик.

Перевагою застосування крохмальних паток є також їх мікробіологічна чистота та фактична стерильність, що досягається за рахунок проведення в технологічному циклі виробництва операції іонообмінного очищення — фільтрування сиропу через мікробіологічні фільтри з розмірами пор 0,45 мкм. Наприклад, дослідження показників якості глюкозно-фруктозного сиропу ГФС-42 показали, що живі мікроорганізми в ньому відсутні повністю [7].

Зважаючи на вказане вище, метою дослідження є наукове обгрунтування можливості використання у складі йогуртів натурального структуруючого та стабілізуючого компонента — патоки крохмальної різного ступеня оцукрювання.

Йогурт готували відповідно до технологічних інструкцій для одержання готового продукту відповідно до вимог ДСТУ 4343: 2004 «Йогурти. Загальні технічні умови» [8]. Як контрольний зразок обрано рецептуру йогурту з масовою часткою жиру 1,5% із сухим знежиреним молоком і цукром [9]. Паралельно готували три зразки йогурту, в яких цукор і сухе знежирене молоко замінювали на крохмальну патоку різного ступеня оцукрювання — патоку карамельну низькооцукрену ПКН (декстрозний еквівалент ДЕ дорівнює 30), патоку крохмальну середнього ступеня оцукрювання ІГ-42 (ДЕ=42) та глюкозно-фруктозний сироп ГФС (ДЕ = 98). Перерахунок рецептур здійснювали арифметичним методом за балансом сухих речовин, вміст яких у сухому молоці та патоках суттєво відрізняється.

Зразки сквашували йогуртовою закваскою прямого внесення на чистих культурах молочнокислих мікроорганізмів (Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus, Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium lactis) за температури 41±1 °С до кислотності згустку 80 °Т, що вимірювали титрометричним методом.

Вміст сухих речовин у патоці визначали рефрактометричним методом, що ґрунтується на вимірюванні показника кута заломлення світлового променя дослідного зразка.

Масову частку сухих речовин, А у відсотках обчислювали за формулою:

А = Х-К, де Х — показник рефрактометра при температурі 20 °C; К — коефіцієнт перерахунку «видимої» масової частки сухих речовин у «дійсну» [10].

За кінцевий результат приймали середнє арифметичне значення двох паралельних вимірювань, округлене до першого десяткового знака.

В’язкість вимірювали з допомогою віскозиметра ВЗ-246, що дає змогу визначити показник умовної в’язкості кисломолочного згустку. Перед проведенням досліджень зразки за температури 20 °C ретельно перемішували впродовж трьох хвилин.

Вологоутримувальну здатність визначали фільтруванням 100 см³ кисломолочних згустків через паперовий фільтр і вимірюванням об'єму відділеної сироватки.

Загальну кількість бактерій МАФАМ і життєздатних молочнокислих мікроорганізмів визначали підрахунком мікроорганізмів із застосуванням: термостату ТС-80М, приладу для підрахунку колоній СКМ-1, мікроскопа МІКМЕД 1.

Результати та їх обговорення. На першому етапі дослідження рефрактометричним методом визначено вміст сухих речовин у зразках патоки з різним ступенем оцукрювання (табл. 1).

1. Вміст сухих речовин у зразках крохмальної патоки.

Відповідно до уточненої масової частки сухих речовин у патоках було перераховано рецептури за балансом сухих речовин у нормалізованих сумішах для виробництва досліджуваних зразків йогурту. За сталі показники хімічного складу для всіх зразків була прийнята масова частка сухих речовин — 17,9%, у тому числі масова частка сухого знежиреного залишку — 16,3%.

Уточнені рецептури йогурту з патокою наведено у табл. 2.

Таблиця 2. Рецептури йогурту з масовою часткою жиру 1,5% (в кг на 1000 кг продукту без врахування втрат).

Можна передбачити, що органолептичні і фізико-хімічні характеристики йогурту з крохмальною патокою будуть значною мірою залежати від її декстрозного еквівалента. За підвищення ДЕ патока все більше впливатиме на солодкість йогурту, але менше — на в’язкість кисломолочного згустка. Збільшення відсоткового вмісту декстринів у патоці підвищуватиме також і показник активності води та осмотичний тиск у водній фазі йогуртів. За таких умов життєдіяльність заквасочної мікрофлори може пригнічуватися з відповідним збільшенням часу сквашування. Результати перевірки даного припущення наведено на рис. 1. За час сквашування приймали тривалість досягнення титрованої кислотності не нижче 80 °Т. йогурт крохмальний патока Значення умовної в’язкості йогурту з ПКН та ІГ-42 ближчі до таких для контрольного зразка і відрізняються від нього приблизно на 10 с, натомість в’язкість патоки з ГФС доволі незадовільна і має різницю вже до 25…30 с. Зважаючи на це, можна зробити висновок, що ГФС у складі йогурту спроможний виконували лише роль підсолоджувача. Що стосується впливу патоки на час сквашування, очевидним є незначне гальмування цього процесу за наявності ПКН та ІГ-42, ймовірно, через наявність вищих цукрів у складі паток вказаних марок. Натомість час сквашування молока за наявності ГФС практично однаковий з контрольним зразком. Моноцукри, у певній мірі, активують молочнокисле зброджування.

¦ умовна в’язкість, с 4 час сквашування, год Рис. 1. Умовна в’язкість і час сквашування йогурту з крохмальними патоками різного ступеня оцукрювання

За результатами вимірювання умовної в’язкості дослідних зразків йогуртів було зроблено спробу виявити вплив дестрозного еквівалента крохмальних паток на процес структурування згустків (рис. 2).

Декстрозний еквівалент Рис. 2. Залежність умовної в’язкості йогуртів від дектрозного еквівалента патоки

На рис. 2 наведено лінійну залежність умовної в’язкості від декстрозного еквівалента патоки з досить високим коефіцієнтом кореляції, що свідчить про існування такого ефекту.

Важливою для виробництва структурованих кисломолочних напоїв характеристикою крохмальних паток є їх здатність зв’язувати вологу та стабілізувати кисломолочний згусток. Вищі цукри ефективно структурують харчові системи, а моноі дицукри більше впливають на вміст зв’язаної води, її активність і ступінь солодкості готового продукту.

Вуглеводний склад паток різного ступеня оцукрювання наведено в табл. 3.

Таблиця 3. Вуглеводний склад крохмальної патоки [6; 7].

Вищі цукри є харчовими гідроколоїдами, тому збільшення їх вмісту має посилювати вологоутримувальну здатність кисломолочних згустків. Результати перевірки даного припущення наведено на рис. 3.

Рис. 3. Волоутримувальна здатність зразків йогурту

Діаграма, наведена на рис. 3, підтверджує суттєве (більш ніж удвічі) підвищення вологоутримувальної здатності кисломолочних згустків йогурту за наявності патоки карамельної, і незначне покращення цього показника для патоки середньооцукреної (ІГ-42), що вирішує проблему небажаного синерезису в готовому продукті.

Високий вміст підсолоджуючих компонентів може пригнічувати життєдіяльність молочнокислих бактерій [11]. Проте сучасні заквашувальні препарати з використанням чистих штамів молочнокислих бактерій є доволі толерантними до концентрацій сахарози в межах 10—15% з можливим незначним подовженням часу сквашування [12]. У той же час моноцукри, які містяться в патоках (глюкоза і фруктоза), можуть легко ферментуватися мікроорганізмами, що необхідно перевірити.

Загальну кількість мікроорганізмів і вміст молочнокислих бактерій у йогуртах з різними підсолоджувачами представлено в табл. 4.

Таблиця 4. Вміст молочнокислих бактерій і загальна кількість мікроорганізмів у йогурті з цукром та крохмальною патокою

Відповідно до табл. 4, зразок йогурту з низькооцукреною патокою в кінці сквашування містив найменшу кількість життєздатних форм мікроорганізмів закваски, що пояснюється її вуглеводневим складом (табл. 3). Високий вміст вищих цукрів і декстринів і, як наслідок, менша частка простих, легкозброджуваних цукрів у поєднанні з підвищеним осмотичним тиском за рахунок впливу глюкози дещо пригнічують діяльність мікрофлори закваски. Найближчим за впливом на активність мікроорганізмів до цукру є ГФС. Але, незважаючи на наявність фруктози як пребіотика, ГФС порівняно з цукром виявив практично однаковий вплив на розвиток мікрофлори, ймовірно, через суттєвий залишок декстринів. Отже, наявність ГФС як вуглеводного компонента у складі йогурту практично не впливає на перебіг молочнокислого процесу. Що стосується патоки середньота низькооцукреної, то слід відмітити незначне зниження активності мікрофлори, яке в цілому дає змогу досягти у продукті мінімально необхідного вмісту молочнокислої мікрофлори, а саме: в 1 см³ не менше 10⁷ КУО.

Таким чином, науково підтверджено можливість застосування патоки різного ступеня оцукрювання у складі йогурту питного з метою заміни цукру і сухого знежиреного молока. Внесення крохмальної патоки у молочну основу цілком можливе до початку процесу сквашування, оскільки вона практично не впливає на перебіг молочнокислого процесу. Зважаючи на необхідність формування характерних для йогурту органолептичних, фізикохімічних і мікробіологічних показників, цілком можна рекомендувати у його складі патоку карамельну та патоку марки ІГ-42, які виконуватимуть функції підсолоджувачів і структуруючих компонентів.

Подальші дослідження за обраним напрямом будуть присвячені встановленню раціонального ступеня заміни СЗМЗ на патоку крохмальну для досягнення балансу між технологічною та економічною доцільністю такого рішення.

Висновки

• 1. Встановлено залежність умовної в’язкості йогурту від дектрозного еквівалента внесеної в нього крохмальної патоки, що обумовлюється зміною вмісту структуруючих вищих цукрів за різного ступеня оцукрювання патоки.
• 2. Доведено, що патока низькооцукрена (ПКН) і патока середнього ступеня оцукрювання (ІГ-42) суттєво покращують вологоутримувальну здатність кисломолочних згустків, що гарантує високу якість йогурту.
• 3. Виявлено, що патока карамельна з високим вмістом вищих цукрів, які погано зброджуються заквашувальною мікрофлорою, незначно подовжує час сквашування молока в технологічному процесі одержання йогурту.
• 4. За результатами комплексного дослідження рекомендовано застосовувати у складі йогурту крохмальну патоку середнього та низького ступеня оцукрювання як природного стабілізуючого і підсолоджуючого компонента.

Література

• 1. Курнакова О. Л. Разработка и оценка потребительских свойств обогашенных йогуртов с использованием растительных компонентов — дисс. на соиск. степени канд. техн. наук по спец. 05.18.15. — Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания. — Орел, 2015. — 166 с.
• 2. Tamime A. The microstructure of set-style, natural yogurt made by substituting microparticulate whey protein for milk fat / A. Tamime et al. // Intern. Journal of Dairy Technology. — 1995. — Vol. 48, # 4. — P. 107—111.
• 3. Крючкова В. В. Перспективы развития функциональных продуктов питания / В. В. Крючкова // Молочная промышленность. — 2011. — № 8. — С. 36—37.
• 4. Кудрявцева Т. А. Кисломолочный продукт, обогащенный магнием / Т. А. Кудрявцева // Молочная промышленность. — 2012. — № 2. — С. 65—66.
• 5. Разработка молочных продуктов на основе сахарозаменителей / Е. А. Яковлева, А. И. Гнездилова, В. Б. Шевчук и др. // Молочнохозяйственный вестник. — № 1 (13). — 2014. — С. 86—90.
• 6. Богданов Е. С. Использование в молочных продуктах глюкозных сиропов / Е. С. Богданов // Продукты, ингредиенты. — 2008. — № 1. — С. 88—91.
• 7. Богданов Е. Глюкозные, мальтозные и глюкозно-фруктозные сиропы. Функциональные особенности при производстве мороженного и замороженных десертов / Е. Богданов // Продукты и ингредиенты. — 2008. — № 3. — С. 76—78.
• 8. ДСТУ 4343: 2004 «Йогурти. Загальні технічні умови». — Введ. 2005;10−01. — Київ: Держспоживстандарт України. — 11 с.
• 9. Степанова Л. И. Справочник технолога молочного производства. Технология и рецептуры. Т.1. Цельномолочные продукты. — 2-е изд. — Санкт-Петербург: ГИОРД, 2004. — С. 139
• 10. ДСТУ 4498−2005 «Патока крохмальна. Технічні умови». — Введ. 2005;12−28. — Київ: Держспоживстандарт України. — 30 с.
• 11. McGregor J.U. Effect of Sweeteners on Major Volatile Compounds and Flavor of Yogurt / J.U. McGregor, C.H. White // Journal of Dairy Science. — Vol. 70, # 9. —1987. Р. 1828—1834.
• 12. Чагаровский А. П. Закваски YO-FLEX компании CHR. HANSEN для производства йогурта / А. П. Чагаровский, О. Н. Богач // Молоч. пром-сть. — 2003. — № 3. — С. 8—10.