Использование вторичного сырья винодельческой промышленности для производства функционального кисломолочного продукта

Касумова Афет Айят кызы

Резюме

Разработка новых технологий и производство функциональных продуктов с использованием вторичного сырья является актуальной проблемой, требующей тщательного изучения.

Цель работы - изучить химический состав порошка из выжимок сортов винограда Рислинг и Каберне-Совиньон, а также возможность использования данного порошка для приготовления йогурта функционального назначения.

Материал и методы. В качестве материала исследования были использованы выжимки из белого технического сорта винограда Рислинг и из красного технического сорта винограда Каберне-Совиньон. В качестве объекта исследования был выбран йогурт, приготовленный по 3 вариантам: с добавлением 2, 3 и 4% порошка из выжимки винограда.

Результаты. Анализ химического состава порошка из выжимок показал, что содержание "сырого" белка в порошке выжимок, полученных из винограда сорта Каберне-Совиньон, выше, чем из сорта Рислинг (12,8 против 10,3%). По содержанию лизина, валина, гистидина, пролина и глутаминовой кислоты порошок из выжимки винограда сорта Каберне-Совиньон отличается более высокими показателями. Содержание минеральных веществ в порошке, полученном из выжимки винограда сортов Рислинг и Каберне-Совиньон, составило соответственно (мг/100 г): железо - 14,5 и 17,0; цинк - 19 и 25; марганец - 8,9 и 9,5; кобальт - 0,31 и 0,22. Разработана технологическая схема приготовления йогурта с добавлением порошка из выжимок. Йогурт, приготовленный с добавлением 3% порошка из выжимки сорта винограда Каберне-Совиньон, получил высокую оценку по физико-химическим и органолептическим показателям, имел высокую пищевую ценность. Приготовленный йогурт отличался специфическим ароматом, характерным для данного сорта.

Заключение. Проведенная исследовательская работа по разработке технологии приготовления кисломолочного продукта с использованием порошка из выжимок винограда как источника микроэлементов, фенольных соединений и пищевых волокон частично решает вопрос создания функциональных пищевых продуктов.

Ключевые слова: виноград; вторичное сырье; выжимка; минеральные вещества; микроэлементы; фенольные соединения; функциональный продукт

С каждым годом в рамках решения проблемы безопасности пищи на государственном уровне все больше внимания уделяется программам, относящимся к использованию местных сырьевых ресурсов и ресурсосберегающих технологий для производства безопасных пищевых продуктов, способствующих укреплению здоровья населения [1]. Вследствие экологических, техногенных и антропогенных изменений, происходящих в окружающей среде, вопросы питания становятся все более актуальными [2]. В последние десятилетия в питании населения отмечаются структурные изменения. В связи с этим особое внимание привлекает создание новых функциональных продуктов. Согласно ГОСТ Р 52349-2005 "Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения" к функциональным продуктам относятся предназначенные для систематического употребления всеми возрастными группами населения пищевые продукты, обладающие научно обоснованными и подтвержденными свойствами, снижающие риск развития заболеваний, связанных с питанием, предотвращающие дефицит или восполняющие имеющийся в организме человека дефицит пищевых веществ, сохраняющие и улучшающие здоровье за счет наличия в его составе функциональных пищевых ингредиентов.

В процессе производства функциональных продуктов из пищевого сырья могут исключаться отрицательно воздействующие на здоровье потребителей компоненты и полностью или частично заменяться или дополняться биологически активными компонентами. В последнее время разработан широкий спектр продуктов функционального назначения с использованием в качестве функциональных пищевых ингредиентов растительных компонентов [3] - различных видов сырья с повышенным содержанием биологически активных веществ. Кроме того, в последние годы с внедрением ресурсосберегающих технологий для получения функциональных продуктов поиск способов снижения калорийности продуктов за счет введения различных обогатителей принимает всеобщую популярность. В этом плане важная роль отводится вторичным продуктам винодельческой промышленности, являющимся природными источниками органических кислот, эфирных масел, пектинов, пищевых волокон, а также фенольных соединений [2, 4], обладающих антиоксидантными, противомикробными и даже противовирусными свойствами [5, 6].

Разработка новых технологий и производство функциональных продуктов на базе вторичного сырья винодельческой промышленности - стратегическое направление в области здорового питания. Имея в виду ценность вторичного сырья винодельческой промышленности, в частности порошка, полученного из выжимки, можно использовать ее для создания продукции функциональной направленности [7].

Принимая во внимание вышеизложенное, были проведены исследования с целью обогащения молочного продукта вторичным сырьем винодельческой промышленности, для этого был изучен химический состав высушенной выжимки винодельческой промышленности, полученной на мембранном прессе.

Материал и методы

В качестве материала исследования были использованы выжимки из белого технического сорта винограда Рислинг и из красного технического сорта винограда Каберне-Совиньон. В качестве объекта исследования был выбран йогурт, приготовленный в 3 вариантах: с добавлением 2, 3 и 4% порошка.

Выжимки были получены из широко распространенных на территории Азербайджанской Республики сортов белого винограда Рислинг, а также красного сорта Каберне-Совиньон, выращенных в Самухском районе, на винодельческом заводе "Гянджа Шараб 2". Исследования проводили в 2022-2024 гг. на кафедре "Пищевая инженерия и экспертиза" Азербайджанского технологического университета, а также в лаборатории Азербайджанского государственного аграрного университета.

Для этого выжимки, полученные на мембранном прессе, высушивали в сушильном шкафу марки ШС-20-02 СПУ (Смоленское СКТБУ СПУ) при температуре 85 °С в течение 6 ч. Затем измельчали с использованием лабораторной мельницы "Калибр" (ЭКАН, Санкт-Петербург), пропускали через сито с диаметром отверстий 0,8 мм.

Разработана технологическая схема приготовления йогурта с добавлением порошка из выжимок. Согласно разработанной схеме коровье молоко с жирностью 3% пастеризуется при температуре 90 °С в течение 3 мин, затем охлаждается до температуры 45 °С. Далее в него добавляется закваска "Живой баланс" (термофильный стафилококк и болгарская палочка), и оно разливается в стерилизованные емкости с вместимостью 500 мл. Полученный порошок из выжимок в количестве 2, 3 и 4% от массы добавляется в молоко, перемешивается, фасуется и оставляется на созревание в инкубационной камере при температуре 45 °С до достижения рН 4,4-4,6. Готовый йогурт хранится при температуре 4±1 °С 21 день.

В ходе исследования был изучен состав порошка из выжимки и готовой продукции по методикам:

- сырой протеин по Кьельдалю - по ГОСТ 13496.4-2019 "Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения содержания азота и сырого протеина";

- сырое масло - рефрактометрическим методом по ГОСТ ISO 734-1-2016 "Жмыхи и шроты. Определение содержания сырого жира. Метод экстракции гексаном (или легким петролейным эфиром)";

- титруемая кислотность - методом прямого титрования по ГОСТ 34457-2018 "Крахмал. Методы определения кислотности";

- активная кислотность - потенциометрическим методом;

- сухие вещества - рефрактометрическим методом по ГОСТ ISO 2173-2013 "Продукты переработки фруктов и овощей. Рефрактометрический метод определения растворимых сухих веществ";

- целлюлоза - по методу Кюршнера-Ганека в модификации Когана;

- минеральные вещества - атомно-абсорбционной спектрометрией с использованием прибора AAnalyst 400 (PerkinElmer, США);

- фенольные соединения - методом хромато-масс-спектрометрии [8];

- антирадикальная активность - с помощью теста с 2,2-дифенил-1-пикрилгидразилом (DPPH) [9];

- фосфор - фотометрическим методом по ГОСТ 24596.2-2015 "Фосфаты кормовые. Методы определения фосфора";

- каротин - методом с использованием пробирочной шкалы по ГОСТ 13496.17-2019 "Корма. Методы определения каротина";

- аминокислотный состав - методом потенциометрического титрования [10];

- санитарно-микробиологические показатели: количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов - по ГОСТ 10444.15-94 "Продукты пищевые. Методы определения количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов" (путем посева на мясо-пептонный агар), молочнокислые микроорганизмы - путем посева на MRS, бактерий группы кишечных палочек (БГКП) - по ГОСТ 31747-2012 "Продукты пищевые. Методы выявления и определения количества бактерий группы кишечных палочек (колиформных бактерий)", дрожжи и плесневые грибы - по ГОСТ 10444.12-88 "Продукты пищевые. Метод определения дрожжей и плесневых грибов;

- дегустация функционального продукта с помощью дегустационных карт: оценку органолептических характеристик осуществляли на дегустационном совещании (7 человек) в соответствии с разработанной 10-балльной шкалой.

Результаты

Анализ химического состава выжимок показал, что он зависит от способа обработки винограда, сортовых особенностей и степени прессования винограда [4]. Начальная влажность выжимки колебалась в пределах 50-60% в зависимости от качества прессования. Виноградная выжимка содержит полисахариды, в том числе пектин и целлюлозу, фенольные соединения, масла и минеральные вещества.

Результаты сравнительного анализа химического состава порошка, полученного из выжимки белого и красного сортов винограда, приведены в табл. 1.

Поскольку количество сырого белка в выжимках, полученных из винограда сорта Каберне-Совиньон, на 2,5% больше, чем из сорта Рислинг, они лучше подходят для использования в качестве функционального пищевого ингредиента. Помимо этого, порошок, полученный из выжимки, является источником минеральных веществ, фенольных соединений. Все вышеизложенное делает возможным использование порошка из выжимки в качестве ингредиента при производстве продуктов функционального назначения.

При статистической обработке экспериментальных данных фиксировали на определенном уровне надежность получаемых оценок, принимая значение доверительной вероятности равным 0,9. Значение критерия Стьюдента для значения 0,05 составило 2,77. При уровне значимости ε=2,77 методом дисперсионного анализа была проверена достоверность показателей качества порошка из выжимки, полученного из сорта винограда Каберне-Совиньон (содержания сырого белка, сырого масла, целлюлозы, каротина, фенольных соединений и минеральных веществ) на основании 5 измерений для 5 уровней фактора. Поскольку коэффициент вариации не превышал 5%, это доказывает тот факт, что в применяемых методах определения не допущены систематические ошибки. Количество определяемых компонентов не выходит за пределы определенного интервала.

Сравнительный анализ аминокислотного состава порошка, полученного из выжимки винограда сортов Рислинг и Каберне-Совиньон, показал, что по содержанию таких незаменимых аминокислот, как лизин, валин, а также по уровню гистидина, пролина и глутаминовой кислоты, порошок из выжимки винограда сорта Каберне-Совиньон отличается более высокими показателями (табл. 2). При этом и общее содержание аминокислот в этом порошке несколько выше, чем в порошке из выжимки сорта Рислинг.

Таким образом, для производства функциональных продуктов возможно использование порошка из выжимок винограда обоих сортов. Однако важно учесть тот факт, что Рислинг является ароматным сортом винограда, и потому при добавлении порошка из его выжимок продукт обогащается своеобразным ароматом, а при добавлении порошка из выжимки Каберне-Совиньон готовая продукция приобретает приятный цвет и обогащается антоцианами.

Приготовление функционального продукта с использованием порошка из выжимки винограда

Важно отметить, что в настоящее время особое внимание уделяется использованию растительных продуктов, обладающих антиоксидантными и антибактериальными свойствами, в том числе отходов производства, для обогащения и увеличения сроков хранения молочной продукции. Из антиоксидантов класса пищевых добавок, замедляющих процессы окисления и тем самым увеличивающих срок годности пищевых продуктов, в производстве органической продукции разрешено использовать аскорбиновую кислоту и концентрат смеси токоферолов [11]. Преимущество полученного порошка из выжимок заключается в том, что в его составе имеется достаточное количество фенольных соединений, являющихся природными антиоксидантами, и при добавлении в молочную продукцию, в частности в йогурт, увеличивается срок годности. Кроме того, пищевые волокна, входящие в состав порошка, улучшают перистальтику кишечника, состав микрофлоры кишечника [12]. Большинство исследований посвящены использованию пюре из растительного сырья для обогащения хлеба и хлебобулочных изделий, однако использование порошка из вторичных ресурсов ограничено [13].

Поскольку йогурты занимают особое место в питании населения, была поставлена задача разработки йогурта с новыми функциональными свойствами.

Влияние количества добавленного порошка выжимки винограда сорта Каберне-Совиньон на физико-химические показатели йогурта, произведенного в соответствии с разработанной технологической схемой, представлено в табл. 3.

Добавление порошка из выжимки сорта винограда Каберне-Совиньон оказывает существенное влияние на физико-химические показатели йогурта. Как можно видеть, по мере увеличения количества добавляемого порошка из выжимок количество сухого вещества и титруемая кислотность в образцах йогурта увеличиваются, а значение pH снижается.

Йогурт, приготовленный с добавлением 3% порошка, имел самую высокую антирадикальную активность и получил высокую оценку по органолептическим показателям. Приготовленный йогурт отличался специфическим ароматом, характерным для данного сорта.

В течение срока хранения функционального йогурта наблюдались изменения некоторых физико-химических показателей (табл. 4).

Как видно, за 20-дневный период хранения значение pH снизилось на 0,10, титруемая кислотность увеличилась на 39° Т благодаря молочнокислому брожению. Одним из важных показателей, который обращает внимание, была антирадикальная активность. Благодаря фенольным соединениям антирадикальная активность в ходе хранения не снизилась. Все это не отразилось отрицательно на составе и качестве образцов йогурта, и после хранения продукт сохранил высокие вкусовые качества и органолептические показатели. Йогурт, приготовленный с добавлением порошка из выжимки сорта винограда Каберне-Совиньон, получил высокую оценку за органолептические показатели (см. табл. 4).

При определении оптимального объема добавляемого порошка органолептические характеристики образцов йогуртов оценивала экспертная комиссия с помощью дегустационных карт. Для проверки достоверности полученных данных была проведена статистическая обработка.

Экспериментальные образцы йогуртов, содержащие порошок выжимки, и контрольные образцы без него после завершения технологического процесса были помещены на хранение при температуре 41 °C. Хранение продолжалось 21 день с момента окончания производства. Обязательными условиями были герметичность и стерильность стеклянных лабораторных стаканчиков, а также отсутствие света. В течение всего периода хранения проводили оценку качества с суточной периодичностью.

В табл. 5 представлены результаты оценки санитарно-микробиологических показателей образца йогурта с добавлением 3% порошка как оптимального варианта, включая динамику изменений молочнокислой микрофлоры в процессе хранения. Все показатели соответствовали требованиям Технического регламента Таможенного союза ТР ТС 033/2013 "О безопасности молока и молочной продукции".

При посеве образцов йогуртов на твердую питательную среду (мясо-пептонный агар) был зафиксирован рост отдельных колоний микроорганизмов. На твердой питательной среде (агар) было выявлено, что содержание плесеней в некоторых образцах варьировало от 4 до 13 КОЕ/см³, что не превышало допустимый уровень. При этом роста дрожжевых клеток не было обнаружено.

Из данных табл. 5 видно, что добавленный в йогурт порошок повлиял на процессы роста и размножения молочнокислой микрофлоры. В экспериментальных образцах йогуртов содержание молочнокислых микроорганизмов превысило уровень в контрольном образце, начиная с 5-х суток хранения, что свидетельствует о повышении их функциональных характеристик и потребительской ценности (полезность).

Добавление порошка способствовало стабильности органолептических и реологических характеристик йогуртов на протяжении всего срока хранения. Органолептические показатели йогурта с добавлением 3% порошка из выжимки винограда сортов Рислинг и Каберне-Совиньон представлены в табл. 6.

Показатели пищевой ценности йогурта с добавлением порошка из выжимки винограда разных сортов представлены в табл. 7.

Как следует из расчетных данных по содержанию в йогурте пищевых волокон, микроэлементов и фенольных соединений (см. табл. 7), использование в составе продукта сырья растительного происхождения, включая отходы промышленного производства, являющихся источником таких компонентов, приводит к повышению пищевой ценности разработанного продукта.

Кроме того, важно отметить, что порошки из растительного сырья используются больше всего при создании продукции, имеющей пониженную энергетическую ценность, с низким содержанием сахара, жира и других высококалорийных компонентов. Добавление в эмульсионную продукцию порошков растительного происхождения ведет к уменьшению ее калорийности. При этом продукция по органолептическим показателям не отличается от традиционной.

Проведенная исследовательская работа по разработке технологии приготовления йогурта с использованием растительного сырья частично решает вопрос создания функциональных пищевых продуктов.

Литература

1. Тутельян В.А., Никитюк Д.Б. Ключевые проблемы в структуре потребления пищевой продукции и прорывные технологии оптимизации питания для здоровьесбережения населения России // Вопросы питания. 2024. Т. 93, № 1. С. 6-21. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2024-93-1-6-21

2. Касумова А.А. Получение биологически активных добавок из вторичного сырья винодельческой промышленности // Химия растительного сырья. 2024. № 2. С. 385-393. DOI: https://doi.org/10.14258/jcprm.20240213470

3. Кацерикова Н.В. Технология продуктов функционального питания. Кемерово: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности 2004. 146 с. ISBN: 5-89289-311-1.

4. Kazimova I., Nabiyev A. Determining quality indicators of table grape varieties during storage in a refrigerating chamber in different variants // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies (EEJET). 2022. Vol. 6, N 11 (120). Р. 34-43. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.268025

5. Baghirzade A., Omarov Y., Haciyeva A., Gurbanova S., Gasimova A., Ismayilov M. et al. Improvement of the production technology of tokay wines on the basis of revealing the effect of enzyme activity on the quality of grape variety // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies (EEJET). 2023. Vol. 2, N 11 (122). Р. 49-62. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.276251

6. Kruk J., Aboul-Enein B.H., Duchnik E., Marchlewicz M. Antioxidative properties of phenolic compounds and their effect on oxidative stress induced by severe physical exercise // J. Physiol. Sci. 2022. Vol. 72. P. 19. DOI: https://doi.org/10.1186/s12576-022-00845-1

7. Берестова А.В. Основы функционального питания : учебное пособие. Оренбург : ОГУ, 2021. 167 с.

8. Flamini R., Traldi P. (eds). Mass Spectrometry in Grape and Wine Chemistry. Hoboken, NJ : Wiley, 2010. 368 p. DOI: https://doi.org/10.1007/s10337-011-1987-5 ISBN: 978-0-470-39247-8.

9. Яшин А.Я. Методология определения антиоксидантной активности пищевых продуктов и биологических жидкостей // Аналитика. 2021. Т. 11, № 5. С. 370-386. DOI: https://doi.org/10.22184/2227-572X.2021.11.5.370.384 URL: https://www.j-analytics.ru/journal/2021/5

10. Пахомова О.А., Мокшина Н.Я. Практикум по аналитической химии аминокислот и белков. Елец : Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина, 2015. 71 с. ISBN: 978-5-94809-776-3.

11. Никифорова Т.А., Губасова Т.Н. Органическая продукция и пищевые добавки для ее производства // Пищевая промышленность. 2012. № 6. С. 36-40. URL: https://foodprom.ru/journals/pischevaya-promyshlennost/39-pishchevaya-promyshlennost-6-2012

12. Katsirma Z., Dimidi E., Rodriguez-Mateos A., Whelan K. Fruits and their impact on the gut microbiota, gut motility and constipation // Food Funct. 2021. Vol. 12, N 19. P. 8850-8866. DOI: https://doi.org/10.1039/d1fo01125a

13. Bayramov E., Aliyev S., Gasimova A., Gurbanova S., Kazimova I. Increasing the biological value of bread through the application of pumpkin puree // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies (EEJET). 2022. Vol. 2, N 11 (116). P. 58-68. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.254090

Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии CC BY-NC-ND 4.0 (Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International)

© ООО Издательская группа «ГЭОТАР-Медиа». Использование текстового и иллюстративного материала данного издания для обучения любых систем искусственного интеллекта, включая машинное обучение и нейросети, запрещено без письменного разрешения правообладателя.