DEVELOPMENT OF TECHNOLOGY OF COTTAGE CHEESE PRODUCT USING WILD PLANT RAW MATERIALS OF SEA-BUCKTHORN AND NETTLE
Rubrics: FOOD PRODUCTION TECHNOLOGY
Authors:
1.
Kemerovo Institute of Food Science and Technology (University)
2.
Kemerovo Institute of Food Science and Technology (University)
Type:
Article
Pages:
from 76
to 82
Status:
Published
Received:
14.02.2019
Accepted:
07.01.2023
Published:
30.12.2016
Subject area:
UDK 637.352:615.322
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
Language:
Russian
Keywords:
Cottage cheese product, nutritional and biological value, amino-acid score, wild plant raw materials, nettle, sea-buckthorn puree
Abstract (English):
The use of local wild plant raw material resources in the food industry contributes to the solution of the problem of import substitution thus ensuring food security of the population of Russia. The wild plant raw materials of nettle and sea-buckthorn belong to perspective types of plant raw materials for production of enriched foods and highly effective food additives. Considering valuable properties and abundance of sea-buckthorn and nettle in the Siberian region the possibility of creation of milk based food products enriched with them has been studied. The modeling of prophylactic food is based on fundamental tenets of food science . The technology has been developed, and the technological scheme of production of a cottage cheese product enriched with biologically active substances of nettle and sea-buckthorn is given. Organoleptic and physical-and-chemical indices of a cottage cheese product have been investigated. The nutritive, energy and biological value of a product has been determined. The developed product belongs to protein dairy products with balanced amino-acid content. It is a low-in-fat product of a low energy value. The use of wild plant raw material of nettle in a compounding of a cottage cheese product makes it possible to raise the score of the first limiting metionin+tsistein acid by 6.7%. In comparison with traditional cottage cheese products the developed product is enriched with β- carotine and vitamin C performing antioxidant protection of the body and improving protein and calcium assimilation. The use of local resources of wild plant raw materials in the dairy industry will make it possible to widen the assortment of foods of improved nutritional value and enriched content which are in consumers’ demand and hence to increase competitiveness and efficiency of enterprises.
The use of local wild plant raw material resources in the food industry contributes to the solution of the problem of import substitution thus ensuring food security of the population of Russia. The wild plant raw materials of nettle and sea-buckthorn belong to perspective types of plant raw materials for production of enriched foods and highly effective food additives. Considering valuable properties and abundance of sea-buckthorn and nettle in the Siberian region the possibility of creation of milk based food products enriched with them has been studied. The modeling of prophylactic food is based on fundamental tenets of food science . The technology has been developed, and the technological scheme of production of a cottage cheese product enriched with biologically active substances of nettle and sea-buckthorn is given. Organoleptic and physical-and-chemical indices of a cottage cheese product have been investigated. The nutritive, energy and biological value of a product has been determined. The developed product belongs to protein dairy products with balanced amino-acid content. It is a low-in-fat product of a low energy value. The use of wild plant raw material of nettle in a compounding of a cottage cheese product makes it possible to raise the score of the first limiting metionin+tsistein acid by 6.7%. In comparison with traditional cottage cheese products the developed product is enriched with β- carotine and vitamin C performing antioxidant protection of the body and improving protein and calcium assimilation. The use of local resources of wild plant raw materials in the dairy industry will make it possible to widen the assortment of foods of improved nutritional value and enriched content which are in consumers’ demand and hence to increase competitiveness and efficiency of enterprises.
Keywords:
Cottage cheese product, nutritional and biological value, amino-acid score, wild plant raw materials, nettle, sea-buckthorn puree
Cottage cheese product, nutritional and biological value, amino-acid score, wild plant raw materials, nettle, sea-buckthorn puree
Введение Одной из важнейших задач, стоящих перед оте- чественной пищевой отраслью агропромышленного комплекса, является удовлетворение потребности населения в высококачественных, биологически полноценных и экологически безопасных продук- тах, обладающих определенными функциональны- ми свойствами. В этой связи создание продуктов нового поколения, обогащенных биологически ак- тивными компонентами, способных уменьшить негативное влияние вредных факторов на здоровье человека и способствовать улучшению общего со- стояния организма, остается актуальным вопросом современности. Функциональное питание позволя- ет не только сохранить здоровье, но и в определен- ной мере заменить лекарственные препараты. При помощи профилактического питания можно сни- зить количество заболеваний, которые связаны со старением организма, на 80 %, заболеванием диа- бета - на 50 %, сердца - на 25 %, органов зрения - на 20 % [1]. В современных сложных внешнеполитических условиях одним из важных вопросов отечественной пищевой промышленности является импортозаме- щение пищевых продуктов. Его можно решить пу- тем использования региональных сырьевых ресур- сов, привлекая местных производителей сельскохозяйственной продукции, а также переработчиков дикорастущего сырья. Это позволит не зависеть от колебания цен на мировом рынке и выпускать вос- требованную продукцию в объемах, необходимых для обеспечения продовольственной безопасности. Использование дикорастущего сырья при про- изводстве функциональных продуктов имеет ряд преимуществ перед использованием традиционного сельскохозяйственного растительного сырья: произрастает в экологически чистых районах, поэтому уровень его загрязнения пестицидами, токсичными элементами и радионуклидами в несколько раз ниже, чем сельхозсырья; не требует дополнительных затрат на выращи- вание сырья в виде затрат на семена, посев, удоб- рения, агротехнику и агротехнологию; содержание биологически активных веществ в дикорастущем сырье значительно выше, чем в тра- диционно используемых в питании овощах или фруктах; не содержит генетически модифицированных организмов. Исследования, проводимые в последние годы, показывают, что дикорастущее сырье является более благополучным в экологическом отношении, так как оно произрастает далеко от промышленных предприятий и крупных автострад. По результатам мониторинга, опубликованным в последние годы, содержание токсичных элементов в плодах, ягодах и травянистых растениях Сибирского региона не превышало их предельно допустимые значения. Причем отмечалось низкое содержание тяжелых металлов, пестицидов и радионуклидов (на 1-2 по- рядка ниже предельно допустимых концентраций) в изучаемом растительном сырье [2]. При разработке продуктов профилактического назначения следует исходить из необходимости защитить организм от воздействия неблагоприятных внешних факторов, повысить адаптационные возможности организма, улучшить функциониро- вание органов и тканей. Одно из наиболее развива- ющихся направлений пищевой промышленности - производство функциональных молочных продук- тов, в том числе обогащенных творожных продук- тов [3,4]. В этой связи становится актуальной разработка творожных продуктов с использованием дикорастущего сырья с высокой пищевой и биологической ценностью. К перспективным видам растительного сырья для производства обогащенных продуктов питания и высокоэффективных пищевых добавок относятся ягоды облепихи. Они содержат широкий спектр витаминов, микроэлементов, простых сахаров и пектинов. В ее состав входят различные органиче- ские кислоты: аскорбиновая, яблочная, виннока- менная, лимонная, фолиевая, никотиновая, а также эфирные масла, витамины (тиамин, рибофлавин, каротиноиды, токоферол, холин). Это позволяет рассматривать облепиху как ценное пищевое сырье для лечебных, профилактических и других целей. Облепиха используется как поливитаминное расте- ние, может применяться как желчегонное средство, стимулятор кроветворения при анемии, малокро- вии, ранозаживляющее, активатор регенераторных процессов, при злокачественных опухолях, как ан- тимикробное средство, при терапии артритов, при кровоточивости и кровотечениях, как противолуче- вое средство, при воспалительных процессах поло- сти рта и других слизистых оболочек кожи. Пища из облепихи - хорошее средство для активации и восстановления работоспособности. Нормализует уровень липидов и липопротеидов в крови, ускоря- ет эпителизацию и грануляцию тканей. Ягоды об- лепихи используют при заболеваниях желудка, в том числе язве, атеросклерозе, как профилактиче- ское средство для восстановления слизистой обо- лочки пищевода при лучевой терапии. По набору витаминов облепиха не знает себе равных. В ягодах облепихи витаминов в 6 раз больше, чем в черной смородине, и в 15 раз больше, чем в апельсинах. Дикорастущее травянистое сырье (в частности, крапива) и получаемые из него фитопрепараты издавна используют для профилактики, а также с целью лечения практически всех заболеваний челове- ка, в том числе таких широко распространенных и наиболее опасных, как сердечно-сосудистые нару- шения, желудочно-кишечные, нервные, кожные и другие болезни разной этиологии и даже злокаче- ственные новообразования. Применение с профилактической целью большого числа наиболее из- вестных лекарственных растений имеет многовеко- вую историю. Этот опыт лег в основу лечебных средств традиционной (народной) медицины, одна- ко долгое время использование растений в качестве лекарств продолжало оставаться чисто эмпириче- ским. И только выявление способности отдельных растений синтезировать и накапливать многочис- ленные природные соединения, оказывающие на организм человека сильное физиологическое дей- ствие, позволило коренным образом изменить про- цесс использования этих видов, поставив его на строгую научную основу. Крапива богата биологически активными веще- ствами, такими как гликозид уртицин, флавоноиды, фенольные кислоты. В корнях содержится до 2 % дубильных кислот. В листьях крапивы присутствуют муравьиная и кремниевая кислота, различные витамины, в частности, аскорбиновая кислота (ви- тамин С), витамин К, витамины группы В, пантоте- новая кислота. Кроме того, крапива имеет сбалансированный аминокислотный состав, комплементарный ко мно- гим молочным продуктам, имеющим недостаток серосодержащих аминокислот: метионина и цисте- ина [5]. С учетом ценных свойств и значительных запа- сов облепихи и крапивы в Сибирском регионе представляет научный и практический интерес изу- чить возможность создания обогащенных молоч- ных продуктов с использованием названного дико- растущего сырья. Цель настоящей работы заключалась в разра- ботке технологии творожного продукта с использо- ванием дикорастущего сырья облепихи и крапивы. Объекты и методы исследований Объектами исследований являлись: творог 5%-й жирности (ГОСТ 31453-2013); пюре из облепихи; полуфабрикат крапивы; стабилизатор структуры: пищевая добавка «Генулакт каррагинан тип LRA-50»; готовый продукт. Травянистое сырье крапивы собирали в период начала вегетации. Ягоды облепихи собирали в пе- риод технической зрелости и сразу же подвергали сортировке, освобождали от механических приме- сей, гнили и некондиционных ягод. В дикорасту- щем сырье определяли содержание влаги, белка, жира, углеводов, органических кислот и зольный остаток. Сырье крапивы и пюре облепихи готовили сле- дующим образом. Свежее дикорастущее сырье ин- спектировали, оценивали качество, промывали в проточной воде и направляли на переработку. Ли- стья крапивы обрабатывали паром, ягодное сырье облепихи перерабатывали на оборудовании, кото- рое позволяет измельчить ягоды облепихи и одно- временно отделить косточки. Полученную массу использовали для составле- ния рецептур творожных продуктов. Из обработан- ного сырья облепихи готовили пюре с добавлением сахара. Полуфабрикат крапивы представлял собой однородную массу зеленого цвета, пюре облепихи имело ярко-желтую окраску. Химический состав полученных полуфабрикатов был таким же, как и свежего сырья. Исключение составляло содержание витамина С, которое уменьшилось при переработке примерно на 10 %. Для решения поставленных задач использованы общепринятые физико-химические, биохимические методы исследования. Массовую долю сухих веществ определяли по ГОСТ 3626. Массовую долю влаги в белковой основе и гото- вом продукте определяли по ГОСТ 3626 ускоренным методом на приборе Чижовой при температуре (150±2) ºС [6]. Количественное содержание аскорбиновой кислоты определяли методом титрования с краской Тильманса. Содержание каротиноидов в сырье определяли по стандартной методике на спектрофотометре при длине волны 450 нм [7]. Содержание витаминов В1 и В2 определяли спектрофотометрическим методом с применением тонкослойной хроматографии [7]. Результаты и их обсуждение При моделировании продукта профилактиче- ской направленности руководствовались следующими положениями: натуральность основных составляющих про- дукта; возможность ежедневного употребления; способность продукта при ежедневном упо- треблении регулировать физиологические процессы в организме, в том числе усиливать усвояемость белка и кальция. С учетом рекомендаций медиков и диетологов по питанию людей различных возрастных групп с целью профилактики различных заболеваний сформулированы основные требования к разраба- тываемому обогащенному творожному продукту: белковый состав продукта должен быть сба- лансирован по незаменимым аминокислотам, кото- рые не синтезируются организмом человека, а должны поступать в составе пищевого продукта; продукт должен быть обогащен природными витаминами и БАВ, в том числе витамином С и β- каротином; энергетическая ценность продукта должна быть невысокой и находиться в пределах 150- 200 ккал на 100 г продукта. В результате проведенных исследований разра- ботан творожный продукт с использованием дико- растущего сырья облепихи и крапивы, который получил название «Солнечный». Основные технологические операции производ- ства творожного продукта представлены на рис. 1. Особенностью технологии является приготов- ление полуфабриката крапивы, после обработки паром свежее сырье крапивы измельчают на волч- ках. Затем полученный полуфабрикат крапивы смешивают с облепиховым пюре и остальными компонентами по рецептуре, вводят стабилизатор и выдерживают 15 мин. для растворения сахара, за- тем измельчают на коллоидной мельнице, в ме- сильной машине или куттере. Все компоненты, предусмотренные по рецепту- ре, вносят вместе с творогом и перемешивают в куттере «Штефан» в течение 30-60 с при скорости вращения ножей 3000 об/мин. После перемешива- ния определяют рН смеси. Для сладких творожных изделий рН должна быть 4,3±0,1. Смесь нагревают до температуры (65±2) ºC при скорости вращения ножей 1500 об/мин. При температуре 65 ºC продукт направляют на фасовку. Органолептическая характеристика разработан- ного творожного продукта представлена в табл. 1. Таблица 1 Органолептическая характеристика творожного продукта Тво- рожный продукт Вкус, запах и аромат Структу-ра и кон- систен-ция Цвет «Сол- неч- ный» Чистый, кис-ломолочный, сладкий совкусом и аро-матом облепи- хи Однород- ная, нежная, мажу- щаяся Светло- коричневый, равномерный по всей массе Физико-химические показатели творожного продукта «Солнечный» приведены в табл. 2. Таблица 2 Физико-химические показатели творожного продукта «Солнечный» Наименование показателя Творожный про-дукт «Солнечный» Массовая доля влаги, %, не более 65 Массовая доля жира, %, не менее 4,0 Проба на фосфатазу Отсутствует Титруемая кислотность, ºТ, в пре-делах 170-220 Активная кислотность, рН 4,3±0,1 Температура при выпуске с пред-приятия, ºС 4±2 Содержание основных пищевых веществ, энер- гетическая ценность нового творожного продукта указаны в табл. 3. Таблица 3 Наименование показателя Творожный продукт«Солнечный» Массовая доля жира, % 4,0 Массовая доля белка, % 15,1 Массовая доля углеводов, % 14,0 Массовая доля золы, % 1,1 Энергетическая ценность,ккал, в 100 г продукта 166,6 Пищевая и энергетическая ценность творожного продукта «Солнечный» Технологический процесс Параметры и показатели Приемка, оценка качества сырья Молоко коровье-сырьё В соответствии с ГОСТ Р 52054 Крапива-сырьё В соответствии с Сан ПиН 2.3.2.1078-01 Облепиховое пюре В соответствии с ГОСТ 22371-77 Сахар-песок В соответствии с ГОСТ 21 Закваска ТУ 9229-369-00419785, ОСТ 10-02-4, инструкция по приготовлению и приме- нению заквасок и бакконцентратов Подготовка молока Охлаждение Подготовка сырья Теплообменный аппарат,резервуар Подогрев Теплообменный аппарат,резервуар Нормализация Сепаратор-сливкоотделитель Пастеризация Теплообменный аппарат,резервуар Охлаждение Теплообменный аппарат,резервуар Подготовка крапивы Обработка паром Теплообменный аппарат,резервуар Измельчение Волчки Заквашивание, перемешивание Резервуар с мешалкой и рубашкой Температура молока=от 4 до 6ºC Температура молока=от 40 до 45ºC Температура молока=от 8 до 45ºC Температура мол.= 78- 80ºC, с выд. 15-20 сек. Температура молока=от28до 32ºC Темпертура пара=100ºC Мз= от 1 до 5%; Время перем.=10-15 мин. Сквашивание Температура=28-32°С Продолжительность скваш.=6-8ч; Резервуар с мешалкой и рубашкой К=66-70°Т; Самопресование, пресование Продолжительность самопрес.=1ч; Продолжительность прес.=1-4ч; Охлаждение Теплообменный аппарат,резервуар Температура охлаждения=3-8ºC Составление смеси по рецептуре u=3000oб/мин, Время перем.=30-60сек. Куттер "Штефан" рН=4,3 Термическая обработка u=1500oб/мин, Температура смеси=(65±2)°С Куттер "Штефан" Фасовка, упаковка, маркировка Автомат для фасовки Охлаждение готового продукта Холодильная камера М нетто, г Температура готового продукта=(6±2)°С Рис. 1. Технологическая схема производства творожного продукта «Солнечный» Полученный продукт имеет невысокое содер- жание жира и, соответственно, низкую энергетиче- скую ценность, что соответствует требованиям, применяемым при создании функциональных про- дуктов. Содержание белка в продукте составило более 15 %, поэтому его следует отнести к белковым мо- лочным продуктам. Также присутствуют углеводы, кроме сахарозы, они представлены углеводами растительного сырья, что повышает их пищевую ценность. При определении биологической ценности про- дукта, кроме общего содержания белка, важным критерием является его аминокислотный состав. Аминокислотный состав творожного продукта, вы- работанного с растительным сырьем, представлен в табл. 4. Для характеристики аминокислотного состава пищевых продуктов его сравнивают с аминокис- лотным составом идеального белка путем определения аминокислотного скора. Биологическая цен- Таблица 5 Наименование показателя Творог 5 % Творожныйпродукт«Солнечный» Массовая доля β-каротина, мг/100 г, не менее 0,02 3,31 Массовая доля витаминаС, мг/100 г, не менее 0,05 28,30 Массовая доля витаминаВ1 , мг/100 г, не менее 0,04 0,05 Массовая доля витаминаВ2, мг/100 г, не менее 0,26 0,27 Сравнительное содержание витаминов в твороге и творожном продукте ность отражает прежде всего качество белка в про- дукте, их аминокислотный состав, переваривае- мость и усвояемость организмом. Таблица 4 Биологическая ценность творожного продукта «Солнечный» и творога 5%-й жирности Белка,% Жира,% Углеводов,% Витамина В1,% Витамина В2,% 4,4 3,0 3,3 15,0 22,9 Аминокисло- ты Творог 5 % «Солнечный» мг/100 г скор, % мг/100 г скор, % Изолейцин 46,4 116,0 47,6 116,7 Лейцин 86,2 123,1 71,4 117,8 Лизин 67,8 123,3 67,6 123,2 Метионин +цистин 25,8 93,0 61,9 99,7 Треонин 42,3 105,8 32,9 100,0 Фенилаланин+ тирозин 51,2 151,5 57,1 168,5 Триптофан 11,0 110,0 19,0 130,1 Валин 53,8 107,6 61,9 111,6 Витамина С,% 31,4 β-каротина,% 56,2 Как видно из табл. 4, в творожном продукте «Солнечный» аминокислотные скоры аминокислот изолейцина, лейцина, лизина, треонина, триптофана и валина колеблются от 100,0 до 130,1 %. Скор первой лимитирующей аминокислоты метионин + цистин творожного продукта повысился по сравне- нию с контролем на 6,7 %. Это связано с использо- ванием сырья крапивы, которое менее дефицитно по этой аминокислоте, чем творожное сырье [5]. Таким образом, использование дикорастущего сы- рья позволило значительно скорректировать ами- нокислотный состав творожного продукта. Содержание витаминов приведено в табл. 5. Ин- терес представляли в первую очередь те витамины, которые содержатся в растительном сырье в достаточном количестве. Разработанный творожный продукт (табл. 5) в значительной степени обогащен биологически ак- тивными веществами, содержащимися в раститель- ном сырье. По полученным данным была составле- на диаграмма (рис. 2) - содержание основных мак- ронутриентов и витаминов в процентах от нормы физиологической потребности [9]. Рис. 2. Содержание основных макронутриентов и витаминов в продукте на 100 г. (в % от нормы) Как видно из диаграммы, творожный продукт «Солнечный» в большей степени удовлетворяет потребность организма в белке, β-каротине, вита- мине С, витамине В2. Таким образом, новый творожный продукт имеет высокое содержание полноценного белка, при этом сравнительно низкую энергетическую цен- ность. Творожный продукт обогащен витамином С, β-каротином, витаминами группы В, которые отно- сятся к антиоксидантным веществам, выполняю- щим защитную функцию организма человека. Регулярное употребление нового творожного продукта позволит в некоторой мере удовлетворить потребность организма человека в макро- и микро- элементах, витаминах и незаменимых аминокисло- тах, а также повысить его защитную функцию и обеспечить профилактику многих заболеваний. Его можно рекомендовать в качестве профилактических продуктов для населения, проживающего в небла- гоприятной экологической обстановке, в условиях повышенного загрязнения воздуха и радиационного фона. Использование местных ресурсов дикорастуще- го сырья крапивы и облепихи в молочной промыш- ленности позволит расширить ассортимент пред- приятий за счет продуктов повышенной пищевой ценности обогащенного состава, которые востребо- ваны потребителями, и тем самым повысить конку- рентоспособность и эффективность работы пред- приятия.
1. Tihomirova, H.A. Sovremennoe sostoyanie i perspektivy razvitiya produktov funkcional'nogo pitaniya / H.A. Tihomirova // Molochnaya promyshlennost'. - 2009. - № 7. - S. 5-8
2. Capalova, I.E. Ekspertiza dikorastuschih plodov, yagod i travyanistyh rasteniy / I.E. Capalova, M.D. Gubina, V.M. Poznyakovskiy. - Novosibirsk: Izd-vo Novosibirskogo un-ta, 2000. - 216 s
3. Rao R.R., Chandrasochara N. and Ranganathan K.A. (Eds) (1989) In Trends in Food Science and Technology, Association of Food Scientists and Technologists. Misore
4. Verschuren P.M. / Functional Foods: Scientific and Global Perspectives (Summary Report) / P.M. Verschuren // British J. Nutritijn. - 2002. - V.88. - Suppl. 2. - P. 125-130
5. Lupinskaya, S.M. Razrabotka kompozicii dikorastuschego syr'ya dlya povysheniya biologicheskoy cennosti plavlenyh syrov / S.M. Lupinskaya, L.A. Kuznecova // Tehnika i tehnologiya pischevyh proizvodstv. - 2015. - № 2. - S. 22-27
6. Krus', G.N. Metody issledovaniya moloka i molochnyh produktov / G.N. Krus', A.M. Shalygina, Z.V. Volokiti- na. - M.: Kolos, 2000. - 368 s
7. Ermakov, A.I. Metody biohimicheskogo issledovaniya rasteniy. - Izd. 2-e, pererab. i dop. - L.: Kolos. Leningr. otd-nie, 1972. - 456 s
8. Lupinskaya, S.M. Razrabotka receptury tvorozhnogo produkta, obogaschennogo BAV krapivy i oblepihi / S.M. Lupinskaya, Yu.M. Sazhenova // Tehnologiya i tovarovedenie innovacionnyh pischevyh proizvodstv. - 2015. - № 5. - S. 42
9. Metodicheskie rekomendacii MR 2.3.1.2432-08. Normy fiziologicheskih potrebnostey v energii i pischevyh veschestvah dlya razlichnyh grupp naseleniya Rossiyskoy Federacii. - M., 2008. - 41 s
