Особенностью современного развития пищевой промышленности является разработка новых функциональных продуктов питания, основным предназначением которых является: улучшение функции пищеварения и состояния сердечно-сосудистой системы, укрепление иммунитета, повышение энергетического обмена организма человека и т.д.

Создание инновационной технологии получения молочной сыворотки с экстрактами лекарственных трав с функциональными свойствами является актуальным и целесообразным. Одним из приоритетных направлений концепции государственной политики в области здорового питания населения является создание технологий производства продуктов лечебно-профилактического назначения для предупреждения различных заболеваний и укрепления защитных функций организма, снижения риска воздействия вредных веществ, в том числе для населения, проживающего в зонах, экологически неблагоприятных по различным видам загрязнения.

Проблема оптимальной обеспеченности населения витаминами и минеральными веществами в современных условиях оказывается неразрешимой традиционными методами, то есть только за счет потребления натуральных продуктов (овощей, фруктов). Она требует качественно новых подходов. Надежным путем, гарантирующим эффективное решение этой проблемы, является включение в рацион специализированных пищевых продуктов, обогащенных ценными биологически активными веществами до уровня, соответствующего физиологическим потребностям организма человека. Добавление витаминов и минеральных веществ в продукты питания в процессе производства обеспечивает доведение их до самых широких масс населения, повышение биологической ценности пищи без какого-либо увеличения ее калорийности.

Цель исследования – это разработка диетических напитков функционального назначения на основе молочной сыворотки с добавлением экстрактов лекарственных растений и тыквенного сока, исследование их состава и биологических свойств.

В соответствии со сформулированной целью исследования в работе решались следующие задачи:

разработать технологию получения молочной сыворотки с добавлением лекарственных растений и тыквенного сока;

экспериментально разработать рецепты молочной сыворотки с лекарственными травами и тыквенным соком;

изучить состав, физико-химические свойства напитков;

придание функциональности продукту за счет использования экстрактов лекарственных трав и тыквенного сока;

сокращение загрязнения окружающей среды за счет использования в составе продукта молочной сыворотки, проблема переработки которой является актуальной.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

в создании нового продукта на основе молочной сыворотки и добавлении экстрактов лекарственных трав;

в разработке инновационной технологии, которая позволит получить продукт высокого качества.

Аналитический обзор

В свете современных представлений о сбалансированном питании расширение ассортимента молочных продуктов должно идти по пути создания новых видов изделий пониженной энергетической ценности. Решению этой проблемы способствует использование местных и нетрадиционных видов сырья. Новым направлением является применение продуктов из молочной сыворотки. Молочная сыворотка является побочным продуктом при производстве сыров, творога, казеина и относится к вторичном молочному сырью. В зависимости от вида вырабатываемого продукта различают сыворотку подсырную, творожную и казеиновую. Состав молочной сыворотки обусловлен видом основного продукта и технологией его получения.

Авторами [1] разработана рецептура производства продукта на основе молочной сыворотки. Изобретение позволяет повысить пищевую ценность продукта, улучшить диетические качества, сохранить консистенцию и вкусовые качества без их изменения в процессе хранения, придать продукту функциональные свойства.

Разработанный напиток из молочной сыворотки позволяет повысить пищевую ценность готового напитка и получить напиток без привкуса и запаха молочной сыворотки [2]. Для достижения технического результата по способу производства напитка из молочной сыворотки в качестве вкусовой добавки вводят арбузную корку.

Газированный напиток на основе молочной сыворотки позволяет получить пенящийся напиток широкого спроса, с естественным кисломолочным вкусом, не оставляющим сывороточного послевкусия, повышающий жизненный тонус, бодрящий наподобие кумыса, освежающий, легкий, некалорийный однородный по составу, имеющий однородный молочный матовый цвет с желтоватым оттенком, и с большим сроком хранения (6 месяцев и более) [3].

Авторами [4] разработан способ производства напитка из молочной сыворотки. Предлагаемый способ позволяет получить напиток с повышенной биологической ценностью. Полученный продукт обогащен витаминами Р и С, клетчаткой, пектиновыми веществами. Во всей гамме получаемых замутненных сладких напитков желтоватого цвета с ароматом цитрусовых отсутствует привкус и запах сыворотки.

Учеными [5] предложен способ производства напитка из молочной сыворотки «Рось». Параметры термообработки сыворотки, разработанные в данном способе позволяют полностью исключить неприятные запах и привкус и увеличить срок хранения напитка без изменения органолептических показателей.

Авторами [6] разработан способ переработки молочной сыворотки. Для повышения пищевой ценности молочной сыворотки было предложено улучшить соотношение углеводов, белков и минеральных веществ путем выращивания на молочной сыворотке как на питательной основе молочнокислых бактерий, сбраживающих лактозу.

Разработанный способ переработки молочной сыворотки в основу для напитков с профилактическими свойствами позволяет минимизировать технологические затраты на выработку основы для напитков с профилактическими свойствами путем модификации компонентов молочной сыворотки [7].

Ученые [8] предложили изобретение безалкогольного напитока «стевилакт» на основе творожной сыворотки. Напиток «Стевилакт» оказывает положительное влияние на пищеварительную, нервную, сердечно-сосудистую системы человека и на сопротивляемость заболеваниям, а также способствует поддержанию водно-солевого баланса организма и может быть рекомендован как профилактический для массового потребления.

Так же предлагается способ получения напитка из сыворотки [9]. Предлагаемый способ позволяет получать напитки лечебно-профилактического назначения за счет экстрактивных веществ трав, органических кислот и полифенольных соединений, которые хорошо сочетаются с сывороткой, маскируя ее специфический запах и вкус.

Авторами [10] разработан способ получения молочно-растительного экстракта из листьев стевии. Предлагаемый способ получения молочно-растительного экстракта из листьев стевии по сравнению с прототипом позволяет объединить ценные компоненты молочного и растительного сырья и получить пищевую композицию, наиболее полно отвечающую современным концепциям рационального питания.

Многие годы утилизация молочной сыворотки представляла серьезную проблему для молочной промышленности, и она считалась субпродуктом незначительной коммерческой ценности. Однако в настоящее время и ученые-диетологи, и специалисты полагают, что молочную сыворотку следует использовать исключительно в пищевых целях [11]. Молочная сыворотка представляет собой ценное пищевое сырье. В ней содержится 50 % сухих веществ молока, включающих до 250 различных соединений (в частности, азотистые, микро- и макросоединения, молочный жир, минеральные соли, лактоза, витамины, ферменты, органические кислоты). Наряду с питательной ценностью молочной сыворотки, продукты из нее имеют диетическое и лечебное значение.

Молочная сыворотка является побочным продуктом при производстве творога, сыра и казеина. Состав и свойства молочной сыворотки обусловлены видом основного продукта и особенностями его производства. Химический состав и свойства творожной сыворотки показаны в табл. 1.

Таблица 1

Химический состав и свойства творожной сыворотки

В сыворотку из молока переходит около 20 % белков, 95 % лактозы, 80 % минеральных веществ, 10 % жира [49, 65, 107]. В молочной сыворотке содержится более 200 жизненно важных питательных и биологически активных веществ, среди них до 25 % с белковых веществ, представленных сывороточными белками (а – лактоальбумин, р – лактоглобулин, альбумин сыворотки крови, иммуноглобулин и протеозопептоны). По биологической ценности сывороточные белки превосходят казеин, так как они богаты незаменимыми аминокислотами [12, 16].

Органолептические свойства: сыворотка должна представлять собой однородную жидкость зеленоватого цвета, иметь чистый, слегка кисловатый вкус без посторонних привкусов и запахов.

Плоды тыквы богаты каротином (его содержится от 3 до 9 мг, у некоторых сортов содержание каротина может достигать уровня 38 мг). Витамины тыквы представлены витаминами группы В, тыква является также источником витамина Е. Полезен сок тыквы и при заболеваниях почек и печени. Используют тыквенный сок (с ксилитом) как успокаивающее, регулирующее сон средство. При бессоннице рекомендуется на ночь выпивать рюмку отвара тыквы с медом. При нарушении обмена веществ, ожирении, сахарном диабете также рекомендуется вводить в дневной рацион сок тыквы. Повышает уровень гемоглобина в крови, делает волосы шелковистыми, способствует выведению токсинов из организма, защищает от некоторых форм рака. Тыквенный сок можно использовать как самостоятельный продукт, также и в сочетании с морковным и яблочным соком.

Мята перечная (М. piperita L.). В состав листьев мяты перечной входит до 20 % эфирного масла, содержащего в основном ментол и его эфиры, которые считаются главными действующими веществами, они обладают успокаивающим, спазмолитическим, антисептическим и противовоспалительным действием. Кроме этого листья мяты содержат урсоловую и олеаноловую кислоты, гликозид эвгенола, бетаин, витамин С, каротин и другие вещества.

Мятное масло может использоваться для улучшения вкуса и запаха лекарств, пищевых продуктов [17].

Трава чабреца лесная и лесостепная зоны европейской части страны, Западная Сибирь, Забайкалье. В степях встречаются большие заросли на много гектаров. Трава содержит до 1 % эфирного масла, основным компонентом которого является тимол (до 30 %). Кроме того, эфирное масло содержит карвакрол, n-цимол, y-терпинен, a-терпинеол, борнеол. В траве обнаружены также дубильные вещества, горечи, камедь, тритерпеновые соединения – урсоловая и олеаноловая кислоты, флавоноиды, большое количество минеральных солей.

Проведенный литературный анализ показывает недостаточность разработанных продуктов на основе молочной сыворотки, обладающих функциональными свойствами лечебно – профилактического действия. В связи с этим нами был разработан продукт с добавлением экстракта лечебных трав и тыквенного сока, которые улучшают работу пищеварительной системы, состояния сердечно-сосудистой системы, укрепление иммунитета, повышение энергетического обмена организма человека и т. д.

Материалы и методы исследования

Для определения подходящей рецептуры напитка на основе молочной сыворотки были проведены исследования потребительских характеристик напитков с разными дозами внесенных наполнителей. Были разработаны 3 композиции и выбран один оптимальный вариант.

Использован профильный метод оценки, который позволяет получить полное описание сенсорного восприятия продукта, а количество вариантов образцов и внесенные добавки указаны в табл. 2.

Таблица 2

Количество внесенных добавок в образцы на 1 л готового продукта, %

В ходе анализов были проведены органолептические и физико-химические методы анализа напитков на основе молочной сыворотки.

Методика определения органолептических и физико-химических показателей молочной сыворотки проведены по ГОСТу 53438 – 2009.

Определены органолептические свойства: внешний вид, консистенцию, цвет, вкус и запах. По физико-химическим показателям определяли: влажность, кислотность, жирность.

Определение кислотности молочной сыворотки.

В стакан вместимостью 50 см отмеривают 20 см дистиллированной воды и 10 см молочной сыворотки. Смесь тщательно перемешивают. Прибавили 3 капли фенолфталеина и титровали 0,1 н. раствором щелочи (перемешивая содержимое) до появления слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение 1 мин. Расчет: количества мл щелочи, внесённой на титрование, умножили на 10.

Кислотность определяли по следующей формуле:

Х = V10 = 710 = 70 °Т

Определили содержания сухого веществ в молочной сыворотке – быстрым методом.

В подготовленную бюксу пипеткой вносят 3 см исследуемого продукта, равномерно распределяя его по всей поверхности марли и закрыв крышкой, взвешивают. Затем открытую бюксу и крышку помещают в сушильный шкаф при 105 °С на 60 мин, после чего бюксу закрывают, охлаждают и взвешивают. Высушивание и взвешивание продолжают через 20-30 мин до получения разницы в массе между двумя последовательными взвешиваниями не более 0,001 г.

Массовую долю сухого вещества С, %, вычисляют по формуле:

где m1 – масса бюксы с песком и стеклянной палочкой, г; m – масса бюксы с песком, стеклянной палочкой и навеской исследуемого продукта до высушивания, г; m0 – масса бюксы с песком, стеклянной палочкой и навеской исследуемого продукта после высушивания, г.

Определение массовой доли жира в молочной сыворотке.

Испытания проводят параллельно в двух жиромерах. В чистые жиромеры, не смачивая горловины, наливают дозатором по 10 см3 серной кислоты плотностью 1810–1820 кг/м3 и осторожно, чтобы жидкости не смешались, добавляют пипеткой 10,77 см3 молочной сыворотки, приложив кончик пипетки к горловине жиромера под углом. Уровень сыворотки в пипетке устанавливали по нижней точке мениска.

Результаты исследования и их обсуждение

После проведения исследований готовой продукции нами был проведен сравнительный анализ молочной сыворотки без добавок и разработанные нами образцы с добавлением экстрактов лекарственных трав.

Органолептические показатели молочной сыворотки и двух примеров готовой продукции молочной сыворотки с добавлением экстрактов лекарственных трав представлены в табл. 3.

Таблица 3

Органолептические показатели молочной сыворотки с добавлением экстрактов лекарственных трав

На начальных этапах проведения анализов были изучены состав и свойства молочной сыворотки, без каких-либо добавок. Результаты исследования сыворотки представлены в табл. 4.

Таблица 4

Химический состав и физико-химические свойства молочной сыворотки

Рис. 1. Органолептические профили вкуса молочной сыворотки с экстрактами лекарственных трав

Рис. 2. Органолептические профили аромата молочной сыворотки с экстрактами лекарственных трав

Рис. 3. Сравнительные значения кислотности в образцах напитков на основе молочной сыворотки

Рис. 4. Сравнительные значения содержания влаги в образцах напитков на основе молочной сыворотки

Рис. 5. Сравнительные значения содержания влаги в образцах напитков на основе молочной сыворотки

Рис. 6. Сравнительные значения содержания золы в образцах напитков на основе молочной сыворотки

Также были изучены физико-химические данные 3 образцов молочной сыворотки с добавками.

В результате исследований была выбрана композиция № 2, как наиболее подходящий вариант напитка на основе молочной сыворотки и наиболее подходящий вариант, не превышающий нормы по ГОСТ 53438 – 2009. Физико-химические показатели конечных композиций продуктов представлены в табл. 5.

Таблица 5

Химический состав молочной сыворотки с добавлением экстрактов лекарственных трав

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что создание технологии получения молочной сыворотки с экстрактами лекарственных трав с функциональными свойствами является актуальным и целесообразным.

Заключение

Пищевые продукты, обогащенные витаминами и минеральными веществами, входят в обширную группу продуктов функционального назначения, то есть обогащенных функциональными физиологически полезными пищевыми ингредиентами, улучшающими здоровье человека.

Растительное сырье служит одним из основных источников витаминов, минеральных солей, макро- и микроэлементов и других биологически активных веществ, которые даже в минимальном количестве оказывают оздоровительное и защитное действие.

Создание безотходных и малоотходных технологий – постоянная и неотъемлемая часть научно-исследовательских работ, осуществляемых в мировой науке.

В связи с этим представляется актуальной задача научного и практического обоснования исследования лекарственных трав для создания напитков из молочной сыворотки функционального назначения с лечебно-профилактическими свойствами.

В ходе проведения исследования была теоретически обоснована и экспериментально подтверждена актуальность и целесообразность применения компонентов из лекарственных растений для разработки технологии функциональных напитков на основе молочной сыворотки, обогащенных флавоноидами и витаминами, придающими напиткам антиоксидантные свойства.

Оптимизированы параметры технологических этапов производства сывороточно-соковых напитков на основе молочной сыворотки с содержанием биологически активных компонентов мяты перечной и чабреца. Разработаны рецептуры напитков растительных экстрактов и молочной сыворотки.

Исследовано влияние состава и свойств фитодобавок из лекарственных растений на показатели качества сывороточно-соковых напитков в процессе хранения. Установлены сроки годности напитков, содержащих комплекс полифенольных антиоксидантов растительного происхождения.