Исследование влияния пахты в составе комбинированной сливочной смеси на стойкость и стабильность свойств сметаны при хранении

В настоящее время в молочной промышленности Республики Беларусь большой научный и практический интерес представляет биологически ценный вторичный сырьевой ресурс – пахта, полученная от производства масла непрерывным способом сбивания. Высокая значимость пахты обусловлена наличием в ней белково-лецитинового комплекса фосфолипидов, богатых полиненасыщенными жирными кислотами, белков и углеводов, кроме того, природных антиоксидантов. Однако, за счет наличия в пахте значительного количества фосфолипидов, богатых полиненасыщенными жирными кислотами, которые, в свою очередь, могут быть подвержены интенсивным процессам гидролиза и окисления, ее применение в технологии производства кисломолочных продуктов может оказать негативное влияние на стойкость и стабильность физико-химических и микробиологических показателей продукции при хранении. В то же время, известно, что фосфолипиды обладают свойствами слабых антиоксидантов и могут усиливать действие истинных антиокислителей, которыми богата пахта, например, аскорбиновой кислоты, токоферолов, рибофлавина, цистеина, лецитина, что, напротив, может существенно повысить стойкость молочных продуктов при хранении. В Республике Беларусь в последние годы активно занимаются исследованием возможности использования пахты при производстве различных молочных продуктов. Однако анализ зарубежных и отечественных патентных научно-технических разработок показывает, что публикуемая в открытых литературных источниках информация содержит недостаточно систематических научных данных о применении пахты в технологиях кисломолочных продуктов, в том числе сметаны. Поэтому представляет интерес изучить влияние пахты в составе комбинированной сливочной смеси на качество сметаны в процессе хранения, что и явилось целью работы.

Материалы и методы исследований

В качестве сырья использовали сливки гомогенизированные с массовой долей жира (далее м.д.ж.) 10–33%, титруемой кислотностью 14–17°Т; обезжиренное молоко (далее ОБМ) с м.д.ж. 0,05%, белка 3,0– 3,2%, плотностью 1030–1032 кг/м³, кислотностью 16–18°Т; пахту, полученную от производства масла способом непрерывного сбивания сливок, с м.д.ж. 0,4–0,7%, белка 2,8–3,2%, плотностью 1027–1030 кг/м³, титруемой кислотностью 14,5–18,5°Т. В исследованиях для сквашивания анализируемых смесей разного компонентного состава применяли бактериальную закваску лиофилизированную концентрированную мезофильных молочнокислых лактококков и термофильного молочнокислого стрептококка СМ-МТв (производитель РУП «Институт мясо-молочной промышленности», Республика Беларусь), которую вносили прямым способом непосредственно в смесь из расчета 10 Е.А на 1000 кг смеси.

В таблице 1 представлены экспериментальные образцы сметаны с м.д.ж. 10 и 20% на основе смесей разного компонентного состава. В качестве опытных выступали образцы сметаны с использованием пахты в составе комбинированной сливочной смеси в количестве 10 и 40%, в качестве контрольных – образцы сметаны на основе натуральных сливок и смеси сливок и ОБМ в количестве 10 и 40%. Представленные соотношения были выбраны согласно ранее проведенным рекогностировочным исследованиям.

Таблица 1 − Исследуемые образцы сметаны на основе сырья разного компонентного состава

 

Для подготовки экспериментальных опытных и контрольных образцов сметаны с м.д.ж. 10 и 20% применяли промышленную технологию получения сметаны из натуральных сливок термостатным способом, адаптированную к лабораторным условиям, которая основана на следующих технологических операциях: первоначально проводили составление комбинированных смесей разного компонентного состава в количественных соотношениях 90:10 и 60:40, далее подготовленные опытные образцы сметаны на основе сливок и пахты и контрольные образцы на основе сливок и смеси сливок и ОБМ подвергали тепловой обработке при температуре (90–92)°С с выдержкой 15–20 с, затем охлаждали до температуры сквашивания (30–33)°С и вносили бактериальную закваску. После заквашенные смеси были расфасованы в потребительскую тару и далее проводили процесс сквашивания при температуре (30–33)°С в течение 10–12 ч, согласно рекомендациям производителя. По достижению активной кислотности сгустка 4,7 ед. рН процесс сквашивания считали законченным, затем готовые образцы направляли в холодильную камеру с температурой (4±2)°С для созревания продуктов до достижения в них температуры (4±2)°С, после чего процесс производства сметаны считали законченным.

В настоящее время сметана, выработанная в промышленных условиях и расфасованная в полистироловые стаканы и полиэтиленовую трех-пятислойную пленку, может храниться в стандартном температурном режиме (4±2)°С в течение 30 суток. При этом ее гарантированный срок годности с учетом коэффициента запаса в 1,5 раза составляет 45 суток хранения. Поэтому продолжительность хранения исследуемых опытных и контрольных образцов сметаны в стандартном температурном режиме (4±2)°С принята 45 суток. В ходе эксперимента контролировали изменение титруемой кислотности титриметрическим методом и активной кислотности с использованием рН-метра HI 8314 – по ГОСТ 3624; интенсивность гидролиза и окисления липидов по изменению кислотного числа и йодного числа молочного жира сметаны; развитие заквасочных молочнокислых микроорганизмов по ГОСТ 10444.11 в зависимости от изменения окислительно-восстановительного потенциала исследуемых образцов, который определяли потенциометрическим методом с использованием рН-метра рН-150МП; также анализировали развитие дрожжей и плесневых грибов по ГОСТ 9225.

Результаты и их обсуждение

Результаты исследований динамики изменения кислотного и йодного чисел молочного жира опытных и контрольных образцов сметаны представлены на рисунках 1 и 2.

 

Рисунок 1 – Динамика изменения кислотного числа сметаны на основе смесей разного компонентного состава в процессе хранения. Источник данных: собственная разработка.

Известно, что интенсивность гидролиза и окисления липидов по изменению кислотного числа молочного жира обусловливают свободные жирные кислоты, содержащиеся в нем, и которое служит показателем свежести готового продукта. Выявлено (рисунок 1), что опытные образцы сметаны с м.д.ж. 10% на основе сливок и пахты (опыт 1, 2) с различным количественным содержанием пахты в комбинированной сливочной смеси 10 и 40% в сравнении с контрольными образцами на основе сливок (контроль 1) и соответствующими образцами на основе смеси сливок и ОБМ (контроль 2, 3) характеризовались несколько более низкими показателями кислотного числа молочного жира, которые в течение 45-ти суток хранения равномерно увеличивались. Причем, для образцов сметаны с количественным соотношением пахты в составе сливочной смеси 40% было характерно менее интенсивное накопление свободных жирных кислот по сравнению с соответствующими опытными образцами, в которых пахта вносилась в количестве 10%. Напротив, с увеличением жирности готового продукта до 20% наблюдалась обратная зависимость накопления свободных жирных кислот опытными и контрольными образцами сметаны. В данном случае менее интенсивное окисление молочного жира было характерно для контрольных образцов на основе натуральных сливок (контроль 4) по сравнению с опытными и контрольными образцами продукта (опыт 3, 4, контроль 5, 6,) с использованием пахты и ОБМ в количествах 10 и 40%. При этом, в опытных образцах сметаны с увеличением количества пахты до 40% наблюдались более высокие показатели кислотного числа по сравнению с образцами с количественным соотношением пахты в составе сливочной смеси 10%.

 

Рисунок 2 – Динамика изменения йодного числа сметаны на основе смесей разного компонентного состава в процессе хранения. Источник данных: собственная разработка.

Известно, что йодное число молочного жира показывает содержание в нем ненасыщенных жирных кислот и является важным показателем прогнозирования стойкости жира к окислению в процессе хранения. Представленные данные на рисунке 2 свидетельствуют о низкой интенсивности процессов окисления молочного жира и равномерном снижении количества ненасыщенных жирных кислот в течение 45-ти суток хранения сметаны на основе смесей разного компонентного состава, причем с увеличением массовой доли жира в продукте значения йодного числа как опытных, так и контрольных образцов продукта были несколько выше. Выявлено, что образцы сметаны, независимо от их массовой доли жира, на основе сливок и пахты (опыт 1–4) в количестве 10 и 40% характеризовались несколько более низкими значениями йодного числа по сравнению с контрольными образцами сметаны на основе натуральных сливок (контроль 1, 4) и аналогичными по соотношению сырьевых компонентов образцами на основе смеси сливок и ОБМ (контроль 2, 3, 5, 6), что связано с несколько более интенсивным окислением ненасыщенных жирных кислот в контрольных образцах продукта. Причем с увеличением содержания пахты в составе комбинированной сливочной смеси до 40 % наблюдалось менее интенсивное окисление ненасыщенных жирных кислот в сравнении с соответствующими опытными образцами, в которых пахту вносили в количестве 10%.

Исходя из полученных результатов исследования процессов гидролиза и окисления липидов сметаны с м.д.ж. 10 и 20% разного компонентного состава можно предположить, что в исследуемых опытных и контрольных образцах продукта рост доли свободных жирных кислот был незначительным и наблюдалась низкая интенсивность окисления ненасыщенных жирных кислот в процессе хранения в течение 45-ти суток при стандартном температурном режиме (4±2)°С, что, в свою очередь, не оказывало влияния на качественные показатели сметаны и не способствовало формированию в ней посторонних привкусов и запахов. При этом опытные и контрольные образцы характеризовались чистым, кисломолочным, сливочным вкусом и ароматом, однородной нежной консистенцией и белым цветом с кремовым оттенком, равномерным по всей массе продукта, что не противоречит ТНПА на данный вид продукта.

Также полученные результаты интенсивности гидролиза и окисления молочного жира сметаны были подтверждены физико-химическими показателями, которые не противоречат ТНПА и находятся в пределах нормы. Результаты физико-химических показателей исследуемых готовых продуктов опытных и контрольных образцов сметаны с м.д.ж. 10 и 20% представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Физико-химические показатели готовых продуктов на основе смесей разного компонентного состава в процессе хранения

 

Представленные данные в таблице 1 показывают, что в процессе хранения значения титруемой кислотности всех исследуемых опытных и контрольных образцов сметаны независимо от массовой доли жира находились в пределах (57–81°Т), не превышающих нормативных значений согласно ТНПА – 60–100°Т. При этом опытные образцы сметаны с м.д.ж. 10 и 20% на основе комбинированного сырья сливок и пахты, используемой в количестве 10 и 40%, (опыт 1, 2) характеризовались несколько более высокими значениями титруемой кислотности относительно контрольных образцов на основе натуральных сливок (контроль 1) и смеси сливок и ОБМ с аналогичным соотношением компонентов (контроль 2, 3), что также коррелирует с показателями активной кислотности, которая на протяжении 45-ти суток хранения снижалась.

 

Рисунок 3 – Динамика изменения содержания общего количества молочнокислых микроорганизмов в сметане на основе смесей разного компонентного состава в процессе хранения. Источник данных: собственная разработка.

В работе также исследовали динамику изменения общего количества молочнокислых микроорганизмов в исследуемых образцах сметаны, которая представлена на рисунке 3. Известно, что развитие заквасочной молочнокислой микрофлоры опытных и контрольных образцов тесно связано с изменением окислительно-восстановительного потенциала (далее ОВП) сметаны, который характеризует способность составных частей продукта отдавать или присоединять электроды (атомы водорода) в процессе хранения. Динамика изменения ОВП сметаны с м.д.ж. 10 и 20% на основе смесей разного компонентного состава в течение 45 суток хранения представлена в таблице 2.

Определено (рисунок 3), что на 0-е сутки хранения в свежевыработанных опытных образцах сметаны, независимо от массовой доли жира, с процентным соотношением пахты в составе сливочной смеси 10 и 40% количество мезофильных и термофильных молочнокислых микроорганизмов было несколько выше по сравнению с контрольными образцами на основе сливок и смеси сливок и ОБМ, причем в сравнении с последними эта разница была незначительной. Представленные данные также были подтверждены результатами ОВП, согласно которым опытные образцы на основе смеси сливок и пахты и контрольные образцы сметаны на основе смеси сливок и ОБМ с м.д.ж. 10 и 20% характеризовались более высокими восстановительными свойствами в сравнении с контрольными образцами на основе сливок, причем эти свойства в большей степени проявлялись в исследуемых образцах, которые обладали отрицательными значениями ОВП.

Таблица 3 – Окислительно-восстановительный потенциал сметаны на основе смесей разного компонентного состава в процессе хранения

 

Следует отметить, что на 5-е сутки хранения независимо от процентного соотношения сырьевых компонентов сливочной смеси и массовой доли жира готовых продуктов наблюдался значительный прирост заквасочных микроорганизмов, при этом в опытных образцах сметаны общее количество молочнокислых микроорганизмов составило в среднем в 1,5 раза больше, чем в контрольных образцах сметаны на основе сливок и смеси сливок и ОБМ. Вместе с тем, в опытных образцах с увеличением содержания пахты в составе сливочной смеси до 40% наблюдалось практически идентичное развитие заквасочной молочнокислой микрофлоры по сравнению с образцами сметаны с использованием пахты в количестве 10%. Начиная с 30-х суток, во всех исследуемых образцах продукта с м.д.ж. 10 и 20% наблюдалось отмирание заквасочной микрофлоры. Кроме того, при дальнейшем хранении образцов сметаны отмечено увеличение ОВП, что коррелирует с уменьшением общего количества молочнокислых микроорганизмов, а также снижением восстановительных свойств исследуемых образцов продукта, и связано с накоплением метаболитов и продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, в том числе молочной кислоты и углекислого газа. На 45-е сутки хранения все опытные и контрольные образцы сметаны независимо от процентного соотношения сырьевых компонентов сливочной смеси и массовой доли жира продуктов были пригодны к употреблению. Причем в опытных образцах сметаны с процентным соотношением пахты в составе сливочной смеси 40% общее количество молочнокислых микроорганизмов было несколько выше по сравнению с соответствующими образцами сметаны с использованием пахты в количестве 10%, что также подтверждено показателями ОВП. При этом, на конец срока хранения (45-е сутки) во всех исследуемых опытных и контрольных образцах сметаны общее количество молочнокислых микроорганизмов составило не менее 1*10⁷ КОЕ/г, что не противоречит требованиям ТНПА.

По мере гликолиза лактозы и накопления молочной кислоты в процессе хранения продукта могут создаваться благоприятные условия для развития посторонней технически вредной микрофлоры. Исследования показали, что во всех опытных и контрольных образцах микроорганизмы порчи дрожжи и плесневые грибы не были выявлены на протяжении всего исследуемого периода времени.

Заключение

Таким образом, на основании проведенных исследований установлено, что применение в качестве сырьевого компонента пахты с массовой долей жира 0,4–0,7%, белка 2,8–3,2%, плотностью 1027–1030 кг/м³ и титруемой кислотностью 14,5–18,5°Т в количестве до 40% сливочной смеси при производстве сметаны с массовой долей жира 10 и 20% не оказывает существенного влияния на органолептические, физико-химические и микробиологические показатели сметаны при ее хранении в стандартном температурном режиме (4±2)°С в течение 45 суток. При этом продукт на основе сливок и пахты на всем интервале хранения характеризовался кисломолочным, сливочным вкусом без посторонних привкусов и запахов, однородной, нежной консистенцией, стабильным кислотообразованием, низкой интенсивностью процессов гидролиза и окисления молочного жира и более активным развитием заквасочной молочнокислой микрофлоры, что коррелирует с изменением его восстановительных свойств, по сравнению со сметаной, выработанной из натуральных сливок.

Источник: Актуальные вопросы переработки мясного и молочного сырья. – 2020. – № 1 (15). – С. 136-145.