ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ КИСЛОТОНАКОПЛЕНИЯ ЙОГУРТА С ДОБАВЛЕНИЕМ СЕМЯН ЧИА (Salvia hispanica L.)

Надточий Л.А.¹, Сафронова А.В.², Абдуллаева М.С.³, Лепешкин А.И.⁴, Мурадова М.Б.⁵, Жаворонкова А.С.⁶

¹ 0000-0002-4678-8177, кандидат технических наук, доцент, ²аспирант, ³0000-0002-3377-1798, магистрант, ⁴0000-0001-9118-1449, магистрант, ⁵бакалавр, ⁶бакалавр, Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, Университет ИТМО

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ КИСЛОТОНАКОПЛЕНИЯ ЙОГУРТА С ДОБАВЛЕНИЕМ СЕМЯН ЧИА (Salvia hispanica L.)

Аннотация

В настоящее время актуальным направлением в молочной отрасли является разработка йогуртов с использованием наполнителей растительного происхождения. Такой подход позволяет частично решать вопрос дефицита молочного сырья посредством рационального комбинирования сырьевых источников животного и растительного происхождения. Помимо этого, обеспечивается возможность создания научно-обоснованных рецептур функционального назначения. В настоящем исследовании доказано влияние растительного компонента – семян чиа – на процесс ферментации молочно-растительной смеси. Cемена чиа использовались как в цельном, так и в измельченном виде. Доказано, что использование семян чиа в составе молочно-растительной смеси активизирует процесс кислотонакопления образцов с увеличением количества растительного компонента, в большей степени с добавлением измельченных семян по сравнению с цельными. 

Ключевые слова: семена чиа, молочно-растительная смесь, динамика кислотонакопления, титруемая кислотность, активная кислотность.

Nadtochii L.A.¹, Safronova A.V.², Abdullaeva М.S.³, Lepeshkin А.I.⁴, Muradova M.B.⁵, Zhavoronkova A.S.⁶

¹0000-0002-4678-8177, PhD in Engineering, associate professor, ²Postgraduate student, ³0000-0002-3377-1798, Master’s degree student, ⁴0000-0001-9118-1449, Master’s degree student, ⁵Bachelor’s degree student, ⁶Bachelor’s degree student, St. Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics, ITMO University

INVESTIGATION OF ACID-FORMING DYNAMICS OF YOGURT WITH CHIA SEEDS (Salvia hispanica L.)

 Abstract

Nowadays the development of yogurt with fillers of plant origin is the actual trend in the dairy industry. This approach allows partially solving the problem of deficiency of raw milk by a rational combination of animal and plant sources. In addition, it is possible to create science-based recipes of functional purpose. In the present investigation the effect of plant components - chia seeds - in the fermentation process of milk-plant mixture are demonstrated. Chia seeds are used as a whole and as a grounded. The use of chia seed as a part of dairy-plant mixture activates the acid-forming process samples, and this process is more pronounced in the samples with ground chia seeds compared with samples containing whole chia seeds.

Keywords: ice cream, casein, high-protein mixture, structure-mechanical properties, rheological properties.

Семена чиа (Salvia hispanica L.) образуются в результате произрастания однолетнего травянистого растения, принадлежащего к семейству Lamiaceae. История употребления семян чиа в пищу датируется со времен ацтеков: по приданию их использовали в качестве подношения богам. По причине их религиозного назначения семена чиа были утрачены как продукт растениеводства более чем на 500 лет. В давние времена, семена чиа были одним из основных продуктов питания населения Центральной Америки, уступающим по объемам потребления кукурузе и бобам, однако, превосходящим амарант. В настоящее время семена чиа выращиваются в достаточно больших объемах в Мексике, Аргентине, Парагвае и Уругвае , а также в Соединенных Штатах Америки (в Юго-Западных регионах). Семена чиа имеют в составе около 21% белка, что превышает содержание этого макро-нутриента в других растительных продуктах, таких как пшеница (14%), кукуруза (14%), рис (8,5%), овес (15,3%), ячмень (9,2%), и амарант (14,8%). Семена чиа являются источником полиненасыщенных жирных кислот, в частности α-линоленовой кислоты (около 60% от общего состава жирных кислот), что позволяет рассматривать их как функциональный ингредиент. Однако полный жирнокислотный состав не менее бедный, в 100 граммах липидов содержится: 10,83 грамм насыщенных жирных кислот, 7,51 грамм мононенасыщенных жирных кислот, а так же 76,98 грамм полиненасыщенных жирных кислот, а именно 58,00 грамм ω-3 и 18,98 грамм ω-6. Помимо этого, семена чиа являются источником витаминов группы В, кальция, фосфора, калия, цинка и меди, пищевых волокон. В 100 граммах семян чиа содержится: 631 мг кальция, 7,72 мг железа, 335 мг магния, 860 мг фосфора, 407 мг калия, 16 мг натрия, 4,58 мг цинка, 0,92 мг меди, 2,72 мг магния, 55,2 мкг селена, 1,6 мг витамина С, 0,62 мг витамина В1, 0,17 мг витамина В2, 8,83 мг витамина В3(РР), 49 мкг витамина В9, 0,5 мг витамина Е и 0,016 мг витамина А. Имеются данные о наличии в составе семян чиа натуральных антиоксидантов.

Ограниченному числу российского потребителя семена чиа известны как функциональная добавка к пище, достаточно широко употребляемая в домашних условиях. В настоящее время в пищевой промышленности на территории РФ семена чиа используются в небольших объемах чаще всего в составе кондитерских изделий: конфеты «Фея» (Тамбовская кондитерская фабрика); зефир с семенами чиа «5 баллов» (Вологодская кондитерская фабрика); мармелад «Ягодень» (Агроимпорт, Томск); десерты на основе манго с чиа (Север-Метрополь, Санкт-Петербург); батончики TakeBite с семенами льна и чиа (БиоФудЛаб, Москва) и пр. В связи с этим вызывает интерес расширения ассортимента пищевой продукции за счет создания новых видов продуктов с использованием данного ингредиента.

На кафедре прикладной биотехнологии Университета ИТМО под руководством доц. Надточий Л.А. ведутся исследования возможности использования семян чиа (Salvia hispanica L.) в составе различных видов пищевых продуктов [3]. В настоящей работе семена чиа оцениваются как перспективный ингредиент рецептуры йогурта за счет их функционально-технологических свойств. Доказано, что семена чиа обладают высокой гелеобразующей и влагоудерживающей способностью. Также семена чиа являются отличным источником омега-3 и омега-6 жирных кислот, которые относятся к эссенциальным источникам пищи [4].

Согласно технологии производства многокомпонентного йогурта, существует 2 способа внесения наполнителя: до и после сквашивания. Чаще всего наполнитель вносят на стадии получения сгустка в отдельной емкости с применением щадящих режимов механического воздействия [5]. Однако, в некоторых случаях, целесообразно производить совместную ферментацию молочно-растительного сырья [6]. В настоящей работе исследовали динамику кислотонакопления образцов молока с различным количеством семян чиа при одинаковых условиях изучаемого процесса.

В качестве закваски использовали комбинированную заквасочную микрофлору, в состав которой входили: Streptococcus salivarius subsp. Thermophilus, Lactococcus lactis subsp. Lactis. Семена чиа поставлялись компанией ООО «Хозяин» и производились для пищевых целей фирмой Adovel Inversora (страна происхождения – Уругвай) в соответствии с ТР ТС 021/2011. Семена чиа использовались в эксперименте как в виде цельных семян, так и в измельченном виде. На рисунке 1 представлена увеличенная фотография семян чиа, которая позволяет судить о их достаточно мелком размере – около 1,8-2 мм. Для получения измельченных семян чиа их подвергали механическому воздействию на дробилке Булава-1 мощностью 90 кг/час (производитель – Россия). Исследуемые образцы получали посредством смешения восстановленного молока с добавлением семян чиа (цельных или перемолотых) в количестве 2,5; 5,0; 7,5 %. В работе производился сравнительный анализ динамики кислотонакопления образцов с семенами чиа различной степени подготовки и дозы внесения. Контрольным образцом служило восстановленное молоко без добавления семян чиа.

Рис. 1 - Семя чиа (Salvia hispanica L.) в увеличенном размере

Определение титруемой кислотности производили согласно ГОСТ Р 51331-99, активной кислотности – ГОСТ Р 53359-2009. При изучении процесса кислотонакопления образцов учитывались оптимальные условия культивирования заквасочной микрофлоры, в частности на протяжении всего эксперимента исследуемые образцы выдерживались в термостатной камере при постоянной температуре воздуха 42±2 °С. Каждый час проводились измерения титруемой и активной кислотности исследуемых образцов.

Все исследования проводили в трехкратном исполнении, после чего результаты исследования подвергали математической обработке с уровнем достоверности 95 %.

Целью данного исследования было изучить влияние различного количества наполнителя в виде цельных и измельченных семян чиа (Salvia hispanica L.) на динамику кислотонакопления образцов. Результаты проведенного исследования представлены на рисунках 2-3.

На основании полученных данных можно судить о том, что использование семян чиа в составе молочно-растительной смеси влияет на процесс сквашивания, в частности, выявлена интенсификация изучаемого процесса с увеличением количества вносимого наполнителя при условии добавления наполнителя в перемолотом виде в количестве 5 и 7,5 %.

Рис. 2 - Динамика изменения титруемой кислотности исследуемых образцов

Рис. 3 - Динамика изменения активной кислотности исследуемых образцов

  На основании данных рисунка 2 можно констатировать достижение 70 °Т в образцах с добавлением перемолотых семян чиа в количестве 5 и 7,5% спустя 4 часа сквашивания, в то время как в других образцах, включая контрольный, обозначенное значение было достигнуто спустя 5 часов.

Рисунок 3 подтверждает вышеописанную тенденцию: образец с добавлением 7,5 % перемолотых семян достигает значения активной кислотности, равного 4,5, спусти 5 часов сквашивания, незначительно опережая другие исследуемые образцы. Выявленная тенденция может быть связана с тем, что семена чиа являются пребиотиком для заквасочной микрофлоры сквашиваемых образцов. Данное предположение требует проведения дальнейших исследований в этом направлении.

Список литературы/ References

1. Timilsenaa Y.P. Molecular and functional characteristics of purified gum from Australian chia seeds / Timilsenaa Y.P., Adhikarib R., Kasapisa S., Adhikaria B. // Carbohydrate Polymers – 2016. – Vol.136. – P.128–136.
2. Ixtaina V.Y. Physical properties of chia (Salvia hispanica L.) seeds / Ixtaina V.Y., Nolasco S.M., Tomas M.C. // Industrial Crops and Products – 2008. – Vol. 28. – № 3. – P. 286–293.
3. Кабанова Ю.В., Резникова М.В., Надточий Л. А. Разработка каш быстрого приготовления с использованием семян чиа (Salvia Hispanica L.). Научный журнал НИУ ИТМО Серия "Процессы и аппараты пищевых производств". 2016; (3): 3-11. DOI 10.17586/2310-1164-2016-9-3-3-11.
4. Лепешкин А., Сафронова А., Иванина К. Проектирование состава продуктов питания с использованием нетрадиционного сырья – семян чиа // Материалы IX международного форума ОТ НАУКИ К БИЗНЕСУ «Трансфер технологий – новое измерение». Издательство «Айсинг», СПб. - 2015 (20-22 мая), С. 164-166.
5. Белозерова М.С., Евстигнеева Т.Н., Григорьева А.А. Разработка состава и технологии молочного десерта с морковной клетчаткой. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2016;(2):140-147. DOI:10.20914/2310-1202-2016-2-140-147.
6. Баулина М.А., Силантьева Л.А. Разработка функциональных кисломолочных десертов с пророщенными семенами бобовых культур // Альманах научных работ молодых ученых Университета ИТМО – 2015. – Т. 1. – С. 47-51.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Timilsenaa Y.P. Molecular and functional characteristics of purified gum from Australian chia seeds / Timilsenaa Y.P., Adhikarib R., Kasapisa S., Adhikaria B. // Carbohydrate Polymers – 2016. – Vol.136. – P.128–136.
2. Ixtaina V.Y. Physical properties of chia (Salvia hispanica L.) seeds / Ixtaina V.Y., Nolasco S.M., Tomas M.C. // Industrial Crops and Products – 2008. – Vol. 28. – № 3. – P. 286–293.
3. Kabanova Y.V., Reznikova М.V., Nadtochii L.A. Razrabotka kash bistrovo prigotovleniya s ispolzovaniem semyan chia (Salvia Hispanica L.) [Development of quick-cooking porridge with use of chia seeds] / Y.V. Kabanova, М.V. Reznikova, L.A. Nadtochii // Nauchnii gurnal NIU ITMO Seria “Processi I apparati pichevich proizvodstv” [Scientific magazine NIU ITMO "Processes and Devices of Food Productions" series]. – 2016; (3): P. 3-11. [in Russian] DOI 10.17586/2310-1164-2016-9-3-3-11.
4. Lepeshkin A., Safronova A., Ivanina K. Proektirovanie sostava productov pitania s ispolzovaniem netradicionnogo sirya – semyan chia [Projection of structure of food products with use of nonconventional raw materials of chia seeds] / A. Lepeshkin, A. Safronova, K. Ivanina // Materiali IX Mezdunarodnogo foruma OT NAUKI K BIZNESU “Transfer technologii – novoe izmerenie” [Materials of the IX international forum FROM SCIENCE TO BUSINESS “Transfer of technologies – new measurement”]. – Izdatelstvo «Aising», SPb. – 2015, P. 164-166. [in Russian]
5. Belozerova M.S., Evstigneeva T.N., Grigoreva A.A. Razrabotka sostava i technologii molochnogo deserta s morkovnoi kletchatkoi [Development of structure and technology of milk dessert with carrot cellulose] / S. Belozerova, T.N. Evstigneeva, A.A. Grigoreva // Vestnik Voronezskogo gosudarstvennogo universiteta ngenernih technologii [Voronezh State University of engineering technologies Bulletin]. – 2016; (2) P. 140-147. [in Russian] DOI:10.20914/2310-1202-2016-2-140-147.
6. Baulina М.А., Silanteva L.А. Razrabotka funksionalnih desertof s prorochennimi semenami bobovix kultur [Development of functional sour-milk desserts with germinated seeds of bean cultures] / М.А. Baulina, L.А. Silanteva // Almanax molodux uchenix Universiteta ITMO [The Almanac of scientific works of young scientists of ITMO University]. – 2015. – Т. 1. – P. 47-51. [in Russian]