Способ увеличения сроков хранения кефира Российский патент 2021 года по МПК A23C9/127 

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к молочной, и может быть использовано при производстве кефира.

Известны способы увеличения сроков хранения кисломолочных продуктов, включающие введение в молочную основу молочнокислых заквасок и биологически активных веществ (см. RU №2490935, кл. А23L 1/05, А23L 1/212, А23L 1/0524, А23L 1/305, А23С 9/12, А23С 9/13, А23С 9/133, А23С 9/137, А23С 13/16, А23С 17/00, А23С 17/02, опубл. 27.08.2013; RU №2198529, кл. А23С 23/00, А23L 1/24, опубл. 20.02.2003; RU №2268599, кл. А23С 21/02, А23L 2/52, опубл. 27.01.2006; RU №2354121, кл. А23С 9/12, А23С 9/13, опубл. 10.05.2009; RU №2390153, кл. А23С 9/13, опубл. 27.05.2010; RU №2245061, кл. А23С 23/00, А23С 19/076, опубл. 27.01.2005; RU №2630294, кл. А23С 9/12, А23С 9/13, опубл. 06.09.2017.

Недостатками известных решений являются сложность получения конечных продукций и большое количество используемых компонентов.

Кроме того, известно, что для продления срока хранения пищевого продукта используют различные подходы консервации и упаковки, например, используют биологически активные вещества (БАВ) растительного и животного происхождения в виде экстрактов, настоев.

Применение механохимического биопрепарата из лишайников (НАНОЯГЕЛЬ-М), как пищевой добавки, обладающей высокой антибактериальной активностью в отношении патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, описано в способе увеличения сроков хранения соков, сокосодержащих напитков, цельного молока, жидких молочных продуктов и других жидких пищевых продуктов (см. RU №2437582, кл. А23L 1/30, опубл. 27.12.2011).

Недостатком известного решения является относительно невысокая пищевая ценность получаемого продукта, вследствие отсутствия функциональных добавок.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, выражается в создании условий для хранения кефира, при которых достигается уменьшение окисления продукта и увеличение, тем самым, сроков хранения.

Технический эффект, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в увеличении сроков хранения кефира путем использования натуральных добавок, обладающих антибактериальной и антиоксидантной активностью.

Для решения поставленной задачи способ увеличения сроков хранения кефира характеризуется тем, что в готовый кефир добавляют порошок из сухой смеси слоевищ лишайников Cladonia, листьев брусники и толокнянки, взятых в массовом соотношении 18:1:1, в количестве 0,5 % к массе кефира, для чего, смесь ингредиентов растительного комплекса подвергают механохимической активации в одну технологическую стадию без участия растворителей в шаровой мельнице при скорости 1200-1500 об/мин в течение 1-2 мин.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».

Техническим результатом заявленного решения является увеличение срока хранения кефира принципиально новым, технически простым, относительно недорогим и экологически безопасным способом без изменения вкусовых качеств.

Разработка способов обогащения кисломолочного продукта растительным ингредиентом с полезными свойствами является актуальным направлением для исследований в молочной промышленности, благодаря чему разрабатываются новые функциональные продукты питания. Все большую популярность приобретают синбиотические функциональные кисломолочные продукты, которые включают лекарственное растительное сырье. Популярность использования лекарственных растений в кисломолочных продуктах обусловлена наличием в составе первых широкого спектра БАВ (витаминов, биофлавоноидов, антиоксидантов, дубильных веществ, макро- и микроэлементов).

Известны способы использования лишайников в качестве продуктов питания, например, лишайника из рода кладонии (Cladonia) - лекарственного растения в народной медицине для лечения многих заболеваний (см. Савватеева Л.Ю. Перспективы использования ягеля в разработке пищевых продуктов / Л.Ю. Савватеева, Е.Г.Туршук // Пищевая промышленность. - 2009. - № 1, С.18; Сидоренко Т.А. Перспективы использования ягеля в разработке пищевых продуктов (хлебобулочные изделия) / Т.А.Сидоренко // Пищевая и перерабатывающая промышленность. Реферативный журнал. - 2009. - № 2, С.411; Туршук Е.Г. Разработка ценных пищевых продуктов с добавкой лекарственного природного сырья Крайнего Севера и их товароведная характеристика: авторефер. дис. … канд. техн. наук. Москва, 2000. 26 с.; RU №2362304, кл. A21D 2/36, A21D 8/02, опубл. 27.07.2009; RU №2466542, кл. A21D 15/00, A21D 2/36, опубл. 20.11.2012; RU №2437582, кл. А23L 1/30, опубл. 27.12.2011).

Общим признаком заявляемого способа и указанных аналогов являются поиск и использование перспективного растительного сырья, альтернативного готовым формам пищевых добавок, обладающего антибактериальной и антиоксидантной активностью.

В качестве пищевой добавки, удлиняющей сроки хранения кисломолочных продуктов, авторами использовались слоевища лишайников рода Cladonia и листья брусники и толокнянки, подвергающиеся твердофазной механохимической обработке.

Таким образом, заявленное техническое решение предусматривает добавление механоактивированного порошка ягеля, листьев толокнянки и брусники из расчета 0,50 % к массе кефира, причем, без применения экстракционных и гидролизных стадий обработки биосырья, процесс проходит без участия растворителей в одну технологическую стадию, что обеспечивает сокращение ресурсо- и энергоемкости технологического процесса.

Из уровня техники сведения о применении механоактивированного комплекса ягеля, листьев толокнянки и брусники в производстве молочнокислых продуктов не выявлено.

В рецептуре исследуемого продукта использовали классические, хорошо изученные фармакопейные растения: лишайник (Cladonia rangiferina (L.) Web.), побеги толокнянки обыкновенной (Arctostaphylos uva-ursi L.) и брусники (Vaccinium vitis-idaea L.).

На основе механоактивированных слоевищ лишайников рода Cladonia был разработан биокомплекс, обогащенный фитокомпонентами из листьев брусники и толокнянки, в массовом соотношении 18:1:1. При выборе дозировки ягеля учитывали несколько факторов: необходимость максимального обогащения продуктов биологически ценными компонентами, достижение оптимальной концентрации с точки зрения их лечебного воздействия на организм, получение готовых изделий с высокими органолептическими свойствами.

Для выбора пищевой добавки авторами проведен анализ количественного содержания основных БАВ в фитокомплексах. Основными компонентами предполагаемых пищевых добавок являются водорастворимые вещества (фенольные соединения, водорастворимые полисахариды и органические кислоты). Сбор, сушка и хранение растительного сырья осуществлялись согласно требованиям, описанным в ГФ XIII (см. Государственная фармакопея Российской Федерации / МЗ РФ. - XIII изд.- Москва, 2015. - 1470 с.). Для изучения химического состава были использованы: методика определения дубильных веществ (см. Государственная фармакопея Российской Федерации / МЗ РФ. - XIII изд.- Москва, 2015. - 1470 с.), методика определения органических кислот (см. Оленников Д.Н., Танхаева Л.М., Николаева Г.Г., Маркарян А.А. Методика количественного определения суммарного содержания органических кислот в растительном сырье // Растительные ресурсы. - 2004.- Вып. 3.- С.112-116), методика определения полисахаридов (см. Оленников Д.Н., Танхаева Л.М. Методика количественного определения группового состава углеводного комплекса растительных объектов // Химия растительного сырья. - 2006.- №4. - С. 29-33) и фенольных соединений по Фолина-Чокальтеу (см. Singleton V. L., Orthofer R., Lamuela-Raventós R. M. Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of folin-ciocalteu reagent //Methods in enzymology. - Academic press, 1999. - Т. 299. - С. 152-178).

В результате определения количественного содержания БАВ установлено, что максимальное содержание основных соединений выявлено в биокомплексе, обогащенной фитокомпонентами из листьев брусники и толокнянки (см. таблицу 1).

Содержание фенольных соединений в данном фитокомплексе (№1) больше в 9 раз, чем в пищевых добавках из ягеля, которые представлены дубильными веществами и простыми фенолами. При этом фитокомплекс содержит органические кислоты и водорастворимые полисахариды. Таким образом, на основании анализа биохимического состава фитокомплекс (№1) был признан перспективной биодобавкой в качестве источника ценных пищевых и действующих веществ для разработки способов увеличения сроков хранения продуктов.

Сущность изобретения состоит в том, что механоактивированный порошок ягеля, обладая мягким бактерицидным действием лишайниковых кислот и высокой сорбционной способностью, формирует здоровую микрофлору за счет лизиса патогенных и условно патогенных бактериальных клеток и сорбции продуктов их жизнедеятельности.

Листья толокнянки и брусники широко применяются в медицинской практике, проявляют антимикробное, диуретическое, вяжущее и противовоспалительное действия, обусловленные наличием в растениях фенольных соединений арбутина, гидрохинона, флавоноидов, а также других БАВ. Фенольные соединения в ряду известных антиоксидантов обладают наибольшим разнообразием химических свойств и биологической активности. Установлено, что арбутин тормозит перекисное окисление линолевой кислоты, оказывает выраженное антиоксидантное действие (см. Волобой Н.Л., Зверев Я.Ф., Брюханов В.М., Талалаева О.С., Замятина С.В., Зяблова О.Н., Смирнов И.В. Антиоксидантный и прооксидантный эффекты арбутина и гидрохинона в эксперименте in vitro// Бюллетень сибирской медицины. - 2011. - №5. - С. 41-44). Таким образом, была установлена профилактическая эффективность биокомплекса на основе растительного сырья, которая обусловлена гармоничным сочетанием БАВ, содержащихся в указанных выше растениях.

Достижение заявленного технического результата объясняется тем, что при механоактивации биокомплекса за счет увеличения активности действующих веществ и, возможно, увеличения количества их в активной форме по сравнению с исходным растительным сырьем, усиливаются антиоксидантные свойства компонентов. Использование механохимической обработки лишайникового сырья разрушает стенки клеток, где находится основная часть биологически активных веществ, в том числе лишайниковых кислот, которые являются природными антиоксидантами и способны предотвращать реакции свободнорадикального и перекисного окисления, брожения и образования плесени (см. Аньшакова В.В. Биотехнологическая механохимическая переработка лишайников рода Cladonia: монография, 2013. - 81с.). Кроме того, в листьях толокнянки и брусники содержатся фенолокислоты, которые также способствуют антиоксидантной активности растительного сырья.

По органолептическим показателям добавка представляет собой ультрадисперсную порошкообразную массу. Цвет светло серый с зеленоватым оттенком. Вкус и запах, свойственные растительному комплексу, без посторонних привкуса и запаха. После добавления биокомплекса в кефир сохраняются естественные вид, запах и вкус кисломолочного продукта, при этом, неизменными остаются его калорийность и питательные качества.

По результатам экспериментальных работ было установлено, что желаемый технический результат достигается путем добавления в технологию производства кефира механоактивированного растительного комплекса из расчета 0,5 % к массе кефира.

Для экспериментальных работ был использован кефир, произведенный ООО «Якутский Гормолзавод» (г. Якутск, Республика Саха (Якутия)) по ГОСТ 31454-2012. При этом производителем декларируется срок хранения кефира, как 8 суток при температуре 4±2°C.

Для получения биокомплекса высушенное сырье измельчают на высокоскоростном миксере, например, типа «KSM-50» (Южная Корея). Измельченные навески лишайникового сырья и листьев брусники с толокнянкой, полученные из расчета соотношения 18:1:1 по массе, соответственно, перемешивали непрерывно в течение 5 часов, а совместную механохимическую активацию проводили в механохимической установке типа «ЦЭМ 7-80» (Россия) без участия растворителей в одну технологическую стадию при скорости вращения 1200-1500 об/мин в течение 1-2 мин.

Механоактивированный порошок добавляли в кефир и перемешивали до однородной консистенции.

Критерием оценки свежести кефира являлись органолептические показатели и кислотность. Органолептическую оценку готовых продуктов в процессе хранения проводили по ГОСТ 28283-89, титруемую кислотность определяли методом титрования по ГОСТ 3624-92. Контролировали следующие показатели: цвет, запах и вкус, внешний вид и консистенцию.

Заявленное техническое решение иллюстрируется чертежом, где на фигуре 1 показаны диаграммы изменения активной кислотности кефира при хранении, где 1 - с механоактивированным комплексом (0,5 % к массе), 2 - с механоактивированным комплексом (1,0 % к массе), контроль - кефир без добавки; на фигуре 2 - изменение титруемой кислотности продукта в процессе хранения, где 1 - с механоактивированным комплексом (0,5 % к массе), 2 - с механоактивированным комплексом (1,0 % к массе), контроль - кефир без добавки.

Подготовку проб к исследованию проводили по общепринятым методикам (ГОСТ 26809.1- 2014 «Молоко и молочная продукция. Правила приемки, методы отбора и подготовка проб к анализу»): получены пробы кефира с добавлением механоактивированного растительного комплекса (0,5 % к массе) и контроль - кефир без добавки.

Объекты исследования были помещены в камеру для хранения при температуре 4±2°C и относительной влажности воздуха 75%.

Органолептические показатели являются важной характеристикой кисломолочных продуктов, в конечном счете, формируют покупательский спрос.

Результаты органолептических исследований кисломолочного продукта в процессе хранения представлены в таблице 2, которые свидетельствуют, что в контрольных образцах кефира на 12-е сутки произошли изменения вкуса, цвета и консистенции, в частности, отмечено отделение сыворотки, количество которой увеличивалось с продолжительностью хранения продукта, цвет продукта приобрел серый оттенок. При этом образцы с комплексной добавкой имеют однородный сгусток и плотную консистенцию, их органолептические показатели стабильны при длительном хранении.

Для оценки кислотообразующей способности кефира в процессе хранения проводили контроль активной кислотности образцов. По результатам измерений были построены диаграммы изменения активной кислотности кефира (см. фиг. 1), из которых видно, что характер изменения кислотности зависит от наличия добавки. В процессе хранения кислотность образцов с механоактивированной добавкой менялась незначительно в течение всего срока хранения.

Результаты исследования изменения титруемой кислотности кисломолочного продукта в процессе хранения представлены на фигуре 2.

Анализ полученных данных позволяет сделать вывод, что с увеличением времени хранения повышается титруемая кислотность. Установлено, что кислотность кефира без комплексной добавки на 12-е сутки хранения стала выше допустимой по ГОСТ (от 85 до 130), когда как кислотность опытных образцов на 18-е сутки не превышали требования стандарта.

В результате проведенных исследований, установлено влияние механоактивированной комплексной добавки на органолептические и физико-химические свойства кефира. Согласно полученным результатам, оптимальной концентрацией механоактивированной комплексной добавки в отношении функциональных свойств кефира является доза 0,5 % от массы продукта. Увеличение концентрации добавки ухудшает органолептические свойства кефира.

Таким образом, установлено, что добавление в кефир механоактивированного растительного комплекса из ягеля, листьев толокнянки и брусники из расчета 0,50 % к массе кефира сохраняет его исходные пищевые ценности в продолжительное время по сравнению с кефиром без добавки и, как следствие, замедляет порчу продукта, в частности скисание, что доказано физико-химическими исследованиями. Использование изобретения позволит продлить сроки хранения кефира в стандартизированных условиях до 16 суток.

Таблица 1

Количественное содержание биологически активных веществ в водных экстрактах пищевых добавок

№ Вид пищевой добавки (лекарственного растительного сырья) Содержание дубильных веществ по ГФ, мг/г Содержание органических кислот, мг/г Водорастворимые полисахариды, мг/г Фенольные соединения по Фолина, мг/г 1 Ягель+листья брусники+толокнянка 18:1:1 97,7 мг/г 3,45 мг/г 10,08 мг/г 184,37 мг/г 2 Ягель механоактивированный 0 2,91 мг/г 0,80 мг/г 20,18 мг/г 3 Ягель грубого помола 0 1,57 мг/г 16,87 мг/г 17,34 мг/г

Таблица 2

Изменение органолептических показателей кефира в процессе хранения

Пробы Сутки хранения Внешний вид Вкус и запах Цвет Контроль - кефир без добавки 4 Однородная консистенция Чистые кисломолочные, без посторонних
привкусов и запахов. Вкус слегка острый Молочно-белый, равномерный по всей массе 8 12 Однородная со сгустками. Есть газообразование Кислый, с легким привкусом горечи 14 Неоднородная, незначительное отделение сыворотки Выраженный горький привкус. Острый кислый запах Белый с серым оттенком 16 Неоднородная, большое количество отделившейся сыворотки Сильно выраженный кислый запах Опытный образец 1 - кефир+механоактивированный комплекс (0,5 %) 4 Однородная консистенция. Гуще по сравнению с контролем Умеренно кислый, со слабым привкусом внесенного наполнителя Белый, равномерный по всей массе 8 12 14 16 Однородная с незначительными сгустками Опытный образец 2 - кефир+механоактивированный комплекс (1,0 %) 4 Однородная густая консистенция Умеренно кислый, с привкусом и запахом внесенного наполнителя Белый с зеленовато-серым оттенком 8 12 14 16

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к молочной, и может быть использовано при производстве кефира. Способ увеличения сроков хранения кефира предусматривает добавление в состав готового кефира порошка из сухой смеси слоевищ лишайников Cladonia, листьев брусники и толокнянки, взятых в массовом соотношении 18:1:1, в количестве 0,5 % к массе кефира. Порошок получен из смеси ингредиентов растительного комплекса, которые подвергаются механохимической активации в одну технологическую стадию без участия растворителей в шаровой мельнице при скорости 1200-1500 об/мин в течение 1-2 мин. Способ позволяет продлить срок хранения кефира до 16 суток без изменения вкусовых качеств продукта. 2 ил., 2 табл.

Способ увеличения сроков хранения кефира, характеризующийся тем, что в состав кефира добавляют порошок из сухой смеси слоевищ лишайников Cladonia, листьев брусники и толокнянки, взятых в массовом соотношении 18:1:1, в количестве 0,5 % к массе кефира, полученный путем механохимической обработки высушенного сырья в шаровой мельнице без участия растворителей при скорости 1200-1500 об/мин в течение 1-2 мин.