Проекты

Криоконсервация продуктов функциональной направленности на примере творога

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Старт в медицину» открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «Биотехнология и биоинженерия в медицине»

Направление работы: Биотехнология
Авторы работы: Ресурсный центр «Медицинский Сеченовский Предуниверсарий»
Предметы: Биология
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Старт в медицину» открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» 2021 года

Актуальность

Стратегией научно-технологического развития Российской Федерации поставлены задачи разрабатывать и внедрять инновационные ресурсосберегающие технологии в рамках переработки сельскохозяйственных ресурсов, позволяющие расширить ассортимент и объёмы производства специализированных, функциональных и обогащённых продуктов питания. К продуктам функциональной направленности относится творог − кисломолочный продукт, произведённый из натурального молока с использованием заквасочных микроорганизмов, который богат белком, легко усвояем, содержит большое количество кальция, витаминов В1, В2, РР, С, а также молочнокислые бактерии, способствующие улучшению микрофлоры человека. Однако натуральный творог − продукт скоропортящийся, срок годности в охлаждённом виде составляет не более 3 суток, что ограничивает возможности его транспортирования на дальние расстояния и требует использования технологии длительного хранения.

Цель

Разработать модели технологии производства творога и творожных продуктов длительного срока хранения без применения консервантов для снабжения северных районов страны.

Задачи

1. Изучить процесс замораживания как способ консервирования пищевых продуктов и влияние низких температур на выживаемость молочнокислых бактерий.

2. Провести ряд экспериментов по замораживанию и хранению замороженного творога и установить зависимость снижения в процессе хранения содержания молочнокислых бактерий в продукте, произведённом по традиционной технологии, и в продукте, дополнительно обогащённом перед замораживанием молочнокислыми бактериями.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• Скороморозильный аппарат

• MRS-среда для заквасок молочнокислых бактерий

Описание

Объектом исследования являлся творог с массовой долей жира 18%, отвечающий требованиям ГОСТ Р 52096-2013. Выработанный творог при температуре +12 ℃ упаковывали в полимерные стаканчики массой 0,2 кг и помещали на замораживание. Замораживание осуществляли в скороморозильном аппарате при температуре воздуха -25 ℃ и скорости движения воздуха 6 м/с до достижения температуры -20 ℃. После этого образцы помещали в холодильную камеру, где хранили в течение 6 месяцев при температуре -18 ℃ с ежемесячным определением в продукте содержания молочнокислых бактерий. Замораживание проводили во ВНИИ холодильной промышленности – филиале «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН.

Объектами исследований являлись четыре вида производственно-ценных бактериальных заквасок Lacidophilus и Lactobacillus bulgaricus (производитель ООО «Барнаульская биофабрика»): ацидофильная палочка вязкая (БЗ-АПВ), ацидофильная палочка невязкая (БЗ-АПНВ), болгарская палочка вязкая (БЗ-БПВ) и болгарская палочка невязкая (БЗ-БПНВ).

Замораживание заквасок осуществляли в низкотемпературных камерах при температурах –10 ℃, -25 ℃, -45 ℃ на воздухе при естественной конвекции и в жидком хладоносителе (тосол A-40).

Определение количества микроорганизмов проводили в твороге после размораживания образца в холодильной камере при температуре воздуха 10–12 ℃ до достижения в центре продукта температуры 0…2 ℃.

Количество термофильных молочнокислых микроорганизмов (лактобактерий) определяли по методу НВЧ на MRS-среде для заквасок молочнокислых бактерий по ГОСТ 10444.11-89.

Установлено, что в процессе хранения их содержание снизилось к 6-му месяцу хранения с 13·106 до 6·104 КОЕ/г, что не соответствует требованиям ГОСТ на данный пищевой продукт. Учитывая полученную динамику, творог обогатили перед замораживанием молочнокислыми бактериями до значения 7·109 КОЕ/г и повторили процесс замораживания и хранения. Установлено, что в процессе хранения при температуре минус 18 ℃ содержание микроорганизмов снизилось до 7,0·107 КОЕ/г, и это позволило обеспечить требование ГОСТ на творог по данному важнейшему показателю.

Результаты

1. В образцах, замороженных и хранящихся при температуре -10 ℃, наблюдалось наибольшее снижение количества микроорганизмов с 1,1·109 – 6,0·109 KOE/г до 3,0·106 – 9,0·106 KOE/г. Максимальная сохранность молочнокислых микроорганизмов 2,0·108 – 1,1·109 KOE/г отмечена в бактериальных заквасках, замороженных при температуре -45 ℃ в хладоносителе.

2. Закваски после размораживания имели белый ровный цвет, приятный аромат и кисломолочный вкус, без посторонних привкусов и запахов.

3. В свежевыработанном твороге молочнокислые бактерии содержались в количестве 13·106 КОЕ/г. Установлено, что сразу после замораживания их содержание не изменилось. При хранении в течение первого месяца наблюдалось снижение содержания на порядок до 5,5·105 КОЕ/г, в последующие месяцы снижение носило более низкий темп. После 6-тимесячного хранения содержание молочнокислых бактерий снизилось до 6·104 КОЕ/г, что не соответствует требованиям ГОСТ на данный пищевой продукт. Исследование показало, что продукт, вырабатываемый по традиционной технологии, после замораживания и 6-тимесячного хранения не обеспечит требуемого качества молочнокислой микрофлоры в продукте.

Влияние низких температур на выживаемость молочнокислых бактерий в свежевыработанном твороге по ГОСТ

3. Исходный творог дополнительно обогатили молочнокислыми бактериями до значения 7·109. Выработаны 10 образцов обогащённого творога.

4. Установлено, что в процессе хранения при температуре -18 ℃ содержание микроорганизмов снизилось в течение 1-го месяца хранения почти на порядок до 2,5·109 КОЕ/г, а в последующие месяцы наблюдалось медленное снижение до значения до 7·107 КОЕ/г.  Этот показатель соответствует требованиям ГОСТ 31453-2013, и творог с такими показателями можно отнести к полноценному продукту.

Влияние низких температур на выживаемость молочнокислых бактерий в свежевыработанном обогащённом твороге

Выводы

1. Замораживание как способ криоконсервирования обеспечивает существенное увеличение сроков хранения продуктов питания, однако негативно воздействует на выживаемость молочнокислых бактерий. Творог, произведённый по традиционной технологии, после замораживания и хранения в замороженном виде при температуре -18 ℃ не содержит требуемого количества молочнокислых бактерий, поэтому его нельзя считать полноценным продуктом.

2. Дополнительное обогащение творога молочнокислыми бактериями до значения 109 КОЕ/г перед замораживанием обеспечивает после длительного хранения в замороженном виде выполнение требований по содержанию в нём молочнокислых бактерий, сохранению других исходных свойств.

3. Разработанная модель технологии производства замороженного творога, основанная на дополнительном обогащении творога перед замораживанием молочнокислыми бактериями, позволит получать после длительного хранения полноценный продукт с содержанием молочнокислых бактерий не ниже 107 КОЕ/г.

Перспективы использования результатов работы

Предлагаемая модель технологии производства творога и творожных продуктов позволит получить полноценный продукт с функциональными свойствами «летнего молока», который можно сохранять не менее 6-ти месяцев, и обеспечить его транспортирование на дальние расстояния, в том числе для снабжения населения северных районов страны.

Сотрудничество с вузом при создании работы

ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)