Технологии

Кисломолочные напитки на основе пахты и молочной сыворотки

Н.Н. Оносовская, Н.В. Иванова, к. т. н., С.Н. Чернягина
ВНИИМС – филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН, г. Углич
С конца XX в. во всех развитых странах мира вопросы здорового питания возведены  в ранг государственной политики. Доказано, что правильное питание обеспечивает  нормальный рост и развитие детей, создает условия для адекватной адаптации  их к окружающей среде, а также способствует профилактике заболеваний, повышению работоспособности и продлению жизни взрослого населения.
29.08.2019

Пахта является уникальным сырьем для производства разнообразного ассортимента продуктов питания, содержащих большое количество белка. Белковый комплекс пахты содержит больше сывороточных белков и меньше казеина по сравнению с обезжиренным и цельным молоком. В пахте присутствуют ценные белки оболочек жировых шариков, включающие такие незаменимые аминокислоты, как метионин, триптофан, лизин, обладающие выраженными липотропными свойствами. Триптофан и лизин, определяют интенсивность ростовых процессов и обеспечивают нормальные процессы кроветворения. Биологические свойства белков пахты особенно эффективно проявляются в сочетании с комплексом витаминов, присутствующих в пахте: В2, В3, В12, С, Е, пантотеновой кислоты. На усвоение белка пахты требуется  в 3–4 раза меньше энергии, чем на усвоение белка хлеба. 

Что касается молочной сыворотки, то ее состав, пищевая и биологическая ценность дали основание считать ее универсальным сырьем (по акад. Н.Н. Липатову). Молочная сыворотка – один из самых полезных продуктов, получаемых из молока. Она не только нормализует кишечную микрофлору, но и замедляет  газообразование и препятствует деятельности гнилостных микроорганизмов. Благодаря высокому проценту содержания витаминов группы В, напитки, приготовляемые на основе молочной сыворотки, способны благотворно влиять на эмоциональное состояние, поскольку оказывают успокаивающее действие на организм в целом. Употреблять сыворотку до еды полезно для снижения желудочной секреции. Белки молочной сыворотки могут использоваться для изготовления продуктов детского питания, так как по составу более похожи на белки человеческого материнского молока, чем основной белок коровьего молока – казеин. 

Молочная сыворотка – прекрасный компонент питания при проблемах лишнего веса и применяется как профилактическое средство при избыточной массе тела. И конечно, молочная сыворотка показана тем, кто тщательно следит за весом. Напитки на основе сыворотки значительно менее калорийны, чем другие напитки соответствующего назначения, и тем полезнее. Необходимо отметить важную роль побочных продуктов переработки молока в борьбе с развитием скрытых форм витаминной недостаточности, способствующей формированию и развитию ряда патологических состояний – атеросклероза, сердечно-сосудистых заболеваний, нервно-эмоциональных расстройств, неврозов и стрессовых состояний. Опасности скрытых форм витаминной недостаточности особенно подвержены люди зрелого возраста с избыточной массой тела, а также пожилые люди. Проявление витаминной недостаточности в современных условиях протекает не изолированно в виде самостоятельного, специфически выраженного авитаминоза, а чаще всего в сочетании с каким-либо видом патологии, способствуя ее развитию и осложняя, усугубляя ее течение. Витаминная недостаточность является фактором, осложняющим течение ишемической болезни сердца и гипертонической болезни. Она также осложняет и удлиняет период выздоровления после перенесенного инфаркта миокарда. 

В профилактике скрытой витаминной недостаточности известную роль может сыграть повышение общей биологической полноценности питания, особенно повышение в нем липотропных и антиоксидантных компонентов – фосфолипидов, холина, лейцина, витамина Е и др. 

Являясь биологически ценным сырьем, пахта и молочная сыворотка широко используются в качестве питательной среды для микробиологического синтеза и ферментативного катализа. Направленные гидролиз и синтез позволяют усиливать их положительные качества и ослаблять нежелательные показатели в готовом продукте. Промышленное производство кисломолочных продуктов и напитков началось после исследований И.И. Мечникова, впервые изучившего их значение в питании человека. Он установил, что молочнокислые бактерии, попадая в кишечник вместе с кисломолочными продуктами, создают кислую среду, препятствующую развитию гнилостных бактерий, которые вызывают распад белков пищи с образованием токсических веществ, отрицательно влияющих на жизнедеятельность макроорганизма. Многие кисломолочные продукты содержат антибиотические вещества, подавляющие развитие, помимо нежелательной микрофлоры кишечника, и возбудителя туберкулеза, стафилококков, других микроорганизмов. Гидролиз лактозы до молочной кислоты может осуществляться двумя физиологическими группами микроорганизмов: гетероферментативными и гомоферментативными. Более желательно гомоферментативное брожение, так как при этом лактоза почти полностью превращается в молочную кислоту, и при этом не образуются побочные продукты (диацетил, спирт, углекислый газ). Практическое применение в этих целях нашли Str. lactis, L. bulgaricum,  L. acidophilum, а также симбиотические закваски с добавлением дрожжей. Перспективным является использование L. bifidum. 

При подборе заквасочной микрофлоры для кисломолочных напитков из пахты и молочной сыворотки следует исходить из того, что видовой состав закваски должен обеспечить интенсивность и направленность микробиологических и биохимических процессов, способствующих формированию требуемых органолептических показателей готового продукта с учетом состава молочной основы. Подобранные ассоциации  заквасочных культур должны обеспечивать хорошо выраженный  кисломолочный вкус и запах продукта, достаточно вязкую консистенцию и пробиотические свойства. 

Подбор бактерий в состав комбинированной закваски осуществляют с учетом их гликолитической и протеолитической активности, способности продуцировать ароматические вещества, а также экзополисахариды, обеспечивающие формирование в меру вязкой консистенции. Для получения продукта с пробиотическими свойствами в состав закваски включают ацидофильную палочку и бифидобактерии. Включение в состав закваски термофильного стрептококка позволяет получить продукт с приятным кисломолочным вкусом и запахом и обеспечить формирование сгустка, достаточно устойчивого к разрушению. 

Поскольку кисломолочные напитки производят с добавлением живых культур пробиотических микроорганизмов и пребиотиков, большинство кисломолочных напитков относится к пробиотическим, в которых нормируется содержание пробиотических микроорганизмов. Наибольшую лечебно-профилактическую роль в организме человека выполняют бифидобактерии, населяющие толстый отдел кишечника и составляющие более 60 % от общего числа нормальной кишечной микрофлоры (НКМ). Ацидофильная палочка, хотя и типичный представитель НКМ, населяет свою экологическую нишу в тонком отделе кишечника и составляет только 5 % от общего числа НКМ. Молочно-кислые стрептококки вида Str. lactis u Str. diacetilactis не способны приживаться в кишечнике человека и поэтому не могут эффективно применяться для лечения кишечных дисбактериозов.


СТАНДАРТЫ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКТОВ НА ОСНОВЕ  ПАХТЫ И СЫВОРОТКИ 

Межгосударственный стандарт ГОСТ 34354-2017 «Пахта и напитки на ее основе. Технические условия» регламентирует требования к пахте сырью и содержит требования к качеству и безопасности напитков из пахты. Согласно указанному стандарту, напитки из пахты могут быть несквашенные и кисломолочные, могут быть обогащенными, а также изготавливаться с сахаром, плодово-ягодными соками, сиропами, экстрактами тонизирующих и пряно-ароматических растений. Данное направление использования вторичного молочного сырья не требует капитальных затрат, является наиболее экономически эффективным, а также пополняет ассортимент напитками лечебно-профилактического и тонизирующего назначения. Для многих регионов России это направление использования побочных продуктов переработки молока привлекательно еще и совпадением пиков ресурсов сырья и спроса на напитки, а также низкой капитало- и энергоемкостью производства. 

2019-08-29.png

Блок-схема производства кисломолочных продуктов из побочных продуктов переработки молока представлена на рисунке. Отличительными особенностями технологии ферментированных напитков из пахты и сыворотки являются видовой состав применяемой закваски, режимы пастеризации, заквашивания и сквашивания, способ производства (резервуарный или термостатный). 

Для производства кисломолочных напитков из пахты и молочной сыворотки используют бактериальные закваски (БЗ) и концентрированные бактериальные закваски (БК) для ферментированных молочных продуктов, в состав которых входят лактококки или смесь лактококков и ацидофильной палочки. Концентрированные бактериальные закваски применяют путем прямого внесения в заквашиваемую пахту без активизации или с предварительной активизацией сухой бактериальной закваски в молоке (воде), или путем приготовления производственной закваски (на цельном, обезжиренном или 10%-ном восстановленном обезжиренном молоке) беспересадочным способом без активизации сухой бактериальной закваски в молоке или с ее предварительной активизацией. Доза внесения сухой БК или активизированной БК, или производственной закваски должна быть рассчитана с учетом содержания жизнеспособных клеток в заквашенной смеси не менее 106 КОЕ/см3. Прямое внесение концентрированных бактериальных заквасок без активизации в пахту осуществляют из расчета 1 Е.А. на 100–300 дм3.

Перед внесением БК (1 Е.А.) тщательно растворяют в небольшом количестве (50–100 см3) пастеризованных или стерилизованных пахты, молока или воды. Температура пахты, молока или воды, используемых для растворения, должна быть 25–35 °С. Концентрированные бактериальные закваски в активизированном виде вносят в подготовленную пахту из расчета 1 Е.А. на 100–300 дм3. Активизацию БЗ и БК проводят на цельном,  обезжиренном или 10 %-ном восстановленном обезжиренном молоке. Молоко для приготовления активизированного БК предварительно стерилизуют при температуре (121±1) °С с выдержкой в течение 10–15 мин или пастеризуют при температуре (95±1) °С в течение 45 мин и охлаждают до температуры активизации. Пастеризованное или стерилизованное молоко используют непосредственно после охлаждения, стерилизованное молоко допускается хранить до использования при температуре 8–10 °С не более 3 сут. 

Для активизации в стерильное молоко вносят сухие БЗ или БК из расчета 1 Е.А. на 0,5–1 дм3 молока. Производственную закваску готовят (на обезжиренном или 10– 12 %-ном восстановленном обезжиренном молоке) беспересадочным способом без активизации сухой БК в молоке или с ее предварительной активизацией. При этом молоко предварительно пастеризуют при температуре (95±1) °С с выдержкой в течение 45 мин при постоянном перемешивании. Затем молоко охлаждают до температуры сквашивания. Заквашивание осуществляют непосредственно после охлаждения. Хранение подготовленного молока перед заквашиванием не допускается. Допускается готовить производственную закваску на стерильном молоке. В подготовленное молоко вносят сухую или активизированную БК из расчета 1 Е.А. на 100–300 дм3. Молоко с БК тщательно перемешивают сразу и через 1 ч после внесения закваски, выдерживают при температуре сквашивания 28–32 °С в течение 14–18 ч до достижения необходимой титруемой кислотности. Рекомендуется использовать производственную закваску до момента достижения максимальной титруемой кислотности. Готовую закваску используют непосредственно после изготовления в неохлажденном виде или охлаждают до температуры 8–10 °С и хранят при этой температуре не более 24 ч (или до 4–6 °С и хранят не более 36 ч) до использования. При использовании БЗ или БК порядок их применения устанавливают в соответствии с рекомендациями изготовителя. Приведем технологические особенности нескольких широко  известных напитков из пахты и сыворотки, разработанных специалистами ВНИИМС, ВНИМИ, Северо- Кавказского федерального университета и предприятиями отрасли.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА 

Пахта диетическая вырабатывается термостатным или резервуарным способом из свежей пахты путем сквашивания закваской молочнокислых стрептококков (70 %)  и ацидофильной палочки слизистых рас (30 %) в количестве 1–2 %. Подготовленную пахту после пастеризации и охлаждения до 28–30 °С (резервуарный способ) или до 30–32 °С (термостатный способ), заквашивают и сквашивают в течение 12–16 ч до кислотности сгустка 70–80 °Т. 

Кисломолочный напиток из пахты вырабатывается из смеси  пахты от производства сладкосливочного масла и пастеризованных сливок массовой долей жира от 0,2 до 1,0 %. Продукт вырабатывают как термостатным, так и резервуарным способом. Согласно ГОСТ 34354-2017, для производства кисломолочного напитка из пахты используют бактериальные закваски и концентрированные бактериальные закваски для ферментированных молочных продуктов, в состав которых входят лактококки или смесь лактококков, термофильного стрептококка и ацидофильной палочки. 

Напиток «Свежесть» вырабатывают термостатным или резервуарным способом из пастеризованной пахты с использованием для заквашивания закваски, состоящей из термофильных молочнокислых стрептококков (80 %), болгарской палочки (10 %) и слизистых рас ацидофильной палочки (10 %). Массовая доля закваски составляет 5 % к массе перерабатываемой пахты. Температура заквашивания и сквашивания независимо от способа производства составляет 43 °С, продолжительность сквашивания – 2,5–3,0 ч. Кислотность сгустка в конце сквашивания не должна превышать 80 °Т. 

Пахта сквашенная вырабатывается резервуарным или термостатным способом из пахты, полученной от производства как кислосливочного, так и сладкосливочного масла. Закваску готовят на чистых культурах молочнокислого стрептококка. Количество вносимой закваски зависит от ее активности, кислотности сквашиваемой пахты и колеблется в пределах 1–5 %. Пастеризованную пахту охлаждают до 22–26 °С и заквашивают. 

Напиток «Десертный» вырабатывают из пахты кислотностью до 20 °Т и плотностью не ниже 1030 кг/м3. В качестве закваски используют ацидофильную палочку (слизистой расы) с добавлением или без добавления болгарской палочки. Продолжительность сквашивания пахты – 2–2,5 ч. Сквашивание продолжается до образования плотного, без выделения сыворотки сгустка кислотностью 70–75 °Т. Когда сгусток достаточно уплотнится и его кислотность достигнет необходимого значения, его тщательно перемешивают и вносят в него 7 % фруктовых или ягодных сиропов и осторожно перемешивают. Готовый продукт должен быть однородным, нежным, консистенция жидкой сметаны. При выработке напитка применяют натуральные фруктовоягодные сиропы. Вкус напитка «Десертный» – кисломолочный с привкусом и ароматом вводимого сиропа. Кислотность – 80–130 °Т. Массовая доля сахара – не менее 4 %. Весь сахар вносят с сиропами. Разнообразие сиропов позволяет получать напитки разного вкуса, цвета и аромата. Применение для заквашивания чистых культур ацидофильной и болгарской палочек позволяет употреблять напиток для диетического питания. 

Диетический напиток из пахты. Это новый вид кисломолочного продукта, обладающий диетическими свойствами. Его готовят из пахты, заквашивая ее слизистой ацидофильной палочкой. В напиток добавляют свекловичный сахар и ванилин. Затем сквашивают и охлаждают его в бутылках. Диетический напиток из пахты имеет однородную слизистую консистенцию, чистый кисломолочный, в меру сладкий вкус, кислотность 70–130 °Т, сахара не менее 5 %. 

Биопахта – продукт лечебно-профилактического назначения, разработанный школой профессора Ф.А. Вышемирского (ВНИИМС). На основе методологии системного подхода сформулирована концепция продуктов из пахты. Реализация концепции включает изучение влияния сухих веществ на активность микрофлоры чистых культур бифидобактерий, ацидофильной палочки и молочнокислых стрептококков. Биологическая ценность биопахты хорошо подтверждена скором незаменимых аминокислот, который по лейцину составляет 132 %, лизину – 119 %, фенилаланину + тирозину – 147 %, валину – 129 %. Биопахта содержит не менее 5×108 КОЕ жизнеспособных клеток бифидобактерий и не менее 1×108 КОЕ ацидофильной палочки. Чистый кисломолочный вкус биопахты и сметанообразная консистенция создают в плане маркетинга прекрасные возможности для широкой реализации. Диетические свойства биопахты обусловлены ее составом, низкой калорийностью и присутствием фосфолипидов. Лечебно-профилактическая эффективность в отношении желудочно- кишечных заболеваний биопахты была доказана в клинике инфекционных болезней Московского НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского. Кисломолочный напиток био-пахту производят из пастеризованной и нормализованной по сухим веществам пахты или топленой пахты. Для производства биопахты используют бактериальные закваски и концентрированные бактериальные закваски для ферментированных молочных продуктов, в состав которых входят лактококки, термофильный стрептококк, ацидофильная палочка в различных комбинациях и бифидобактерии. Их применяют преимущественно путем внесения в заквашиваемую пахту, предварительно активизированную сухую БЗ или БК, а также путем приготовления производственной закваски (на обезжиренном или 10–12%-ном восстановленном обезжиренном молоке) с предварительной активизацией сухой закваски. Заквашивание подготовленной пахты (пастеризованной или топленой) проводят путем внесения активизированных заквасок или путем внесения производственной закваски. 

Биойогурт из пахты, по разработкам Вологодской государственной молочно-хозяйственной академии (Л.А. Буйлова), включает сгущение пахты до 15 % сухих веществ, сквашивание (ферментацию) при 40–43 °С, внесение 5 % закваски термофильного стрептококка и болгарской палочки в соотношении 1:1 до кислотности 90–100 °Т. Готовый продукт содержит не менее 14,5 % сухих веществ, в т.ч. около 5 % белка, до 1 % жира, 6 % лактозы,  1 % молочной кислоты и 1 % минеральных солей. В соответствии с требованиями ФАО/ВОЗ аминограмма белков напитка близка к идеальной. В йогурте содержится 146 мг% аминокислот, в т. ч. 87 мг% незаменимых, что более чем в 1,5 раза превышает уровень сгущенной пахты. 

Напитки из сыворотки вырабатывают на основе неосветленной или осветленной сыворотки. Особую ценность представляют напитки из неосветленной молочной сыворотки, так как в них содержатся все составные части сыворотки. Эти напитки непрозрачны, в них возможно выпадение хлопьевидного осадка, но они обладают диетическими и лечебными свойствами. Технология напитков из цельной сыворотки достаточно проста. Для улучшения их вкуса и повышения пищевой и биологической ценности применяют биологическую обработку и внесение вкусовых компонентов. Выделение значительной части белков из молочной сыворотки позволяет получать прозрачные освежающие напитки. Белки увеличивают мутность, снижают стойкость при хранении и ослабляют освежающий эффект. В осветленной сыворотке ослабляется специфический сывороточный привкус. Биологическая обработка повышает питательную ценность напитков из сыворотки вследствие увеличения массовой доли некоторых водорастворимых витаминов и лактатов. Сбраживание лактозы до молочной кислоты и других веществ позволяет направленно изменять соотношение «белок: углеводы» в желаемую сторону и улучшать вкус напитка. Напитки «Авиценна» и «Пектри» вырабатывают из молочной сыворотки с использованием молочнокислых бактерий Lactobacillus acidophilus и Lactobacillus casei и бифидобактерий, взятых в соотношении 0,5:0,5:10 в количестве 1–3 %. Технология получения напитка включает пастеризацию сыворотки, охлаждение до температуры заквашивания, внесение закваски и сквашивание. В готовый продукт вводят концентрат цикория и фруктово-ягодный сироп (а.с. № 1787414, по кл. А 23 С 21/02, от 22.01.1991). Авторы патента 2268599 (МПК A23C 21/02) Л.И. Шапошникова и Л.В. Красникова предлагают использовать холодную микрофильтрацию молочной сыворотки для очищения ее от патогенной флоры, что обеспечивает ускорение процесса получения кисломолочного напитка и повышение его диетической и функциональной ценности при длительном сроке хранения за счет исключения тепловой обработки молочной сыворотки и использования закваски с высоким титром культур. 

Технология производства позволяет сохранить высокую биологическую ценность сыворотки и готового продукта за счет наличия низкомолекулярных белков, пептидов и витаминов. Напитки получают из молочной  сыворотки, сквашенной много- компонентной закваской, состоя- щей из культур микроорганизмов Lactobacillus acidophilus, Streptococcus thermophilus и бифидобактерий. Для дополнительного обогащения используют лактит, пектин и вкусовые компоненты, выбранные из группы, состоящей из смеси 2,0–3,0 % сиропа шиповника и 1,0–2,0 % сиропа облепихи, смеси 2,0–3,0 % сиропа шиповника и 1,0–2,0 сиропа расторопши, 3,0–5,0 % сиропа черной смородины. Оригинальность технологии кисломолочных напитков из молочной сыворотки подтверждена патентом. 

Напитки «Кислица», «Примула», «Нежность» также получают по оригинальной технологии сквашиванием молочной сыворотки закваской из бифидобактерий, ацидофильной палочки и кефирных грибков. В напитках регулируется содержание сухих веществ путем внесения молочных и вкусовых компонентов (сывороточных белков, сахарозы, яблоч- но-калинового сока). 

Напитки «Бриз», «Кефирный», «Воронежский» получают из творожной сыворотки путем сквашивания кефирными грибками. Квас молочный сывороточный вырабатывают из пастеризованной творожной или подсырной молочной сыворотки, сквашенной закваской. В состав закваски включена болгарская палочка. Продукт предназначен для непосредственного употребления в пищу. Закваска составляет 3–5 % массы заквашиваемой сыворотки. Сквашивание проводят при температуре 40–44 °С в течение 4–8 ч до достижения кислотности 140–180 °Т. Напиток «Здоровье» вырабатывают из пастеризованной молочной сыворотки путем сквашивания ее закваской, приготовленной с использованием термофильного молочнокислого стрептококка, болгарской, ацидофильной и сырной палочек. Напиток имеет чистый кисломолочный вкус без посторонних привкусов, белый с зеленоватым оттенком  цвет, равномерный по всей массе. Допускается осадок белка. 

Напиток «Ривелла» изготовляют из сыворотки, прошедшей молочнокислую ферментацию, с добавлением сахара, настоев трав, фруктовых соков, минеральных солей, витаминов с насыщением углекислотой. 

Рациональное использование составных частей молока является одним из резервов увеличения производства молочных и других пищевых продуктов. Общие ресурсы побочных продуктов переработки молока – пахты и молочной сыворотки – составляют около 70 % объемов перерабатываемого молока и, по расчетам, достигают ежегодно в России порядка 20 млн т, что требует рационального подхода к организации их промышленной переработки и является основой при создании безотходных производств по законченному или замкнутому технологическим циклам. 


Литература: 

1. Вышемирский Ф.А. Пахта продукт – «минимум калорий – максимум биологической ценности» / Ф.А. Вышемирский, Н.Н. Ожгихина // Молочная промышленность. –  2011. – № 8. – С. 43–46; № 9. – С. 54–56. 

2. Вышемирский Ф.А. Биопахта – продукт повышенной пищевой и биологической ценности /Ф.А. Вышемирский, Т.М. Эрвольдер, Н.Г. Красуля // Молочная промышленность. – 1999. – № 1. – С. 17–18. 

4. Волкова Т.А. О роли продуктов из сыворотки / Т.А. Волкова //Молочная промышленность. – 2012. – № 4. – С. 69.


 

Источник: журнал "Переработка молока". 2019. № 9.