A STUDY OF STORAGE STABILITY AND DETERMINATION OF STRUCTURAL AND MECHANICAL PARAMETERS OF A PROBIOTIC FERMENTED MILK PRODUCT BASED ON MARE'S MILK

ИССЛЕДОВАНИЕ ХРАНИМОУСТОЙЧИВОСТИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОБИОТИЧЕСКОГО КИСЛОМОЛОЧНОГО ПРОДУКТА НА ОСНОВЕ КОБЫЛЬЕГО МОЛОКА

Научная статья

Симоненко Е.С.^*

Научно-исследовательский институт детского питания – филиал «ФИЦ питания и биотехнологии», Истра, Россия

* Корреспондирующий автор (economy[at]niidp.ru)

Аннотация

В статье исследуется хранимоустойчивость пробиотического продукта на основе кобыльего молока, а также проведены исследования динамической вязкости образцов в процессе хранения.В качестве основы для сквашивания выбраны: основа № 1 концентрированное кобылье молоко (для образования сгустка при сквашивании) и основа № 2 кобылье молоко с добавлением коровьего молока (для обеспечения лучшей органолептики при наличии сгустка). В результате анализа свойств заквасочных микроорганизмов, используемых для производства кисломолочных продуктов, была выбрана в качестве основной кислотообразующей микрофлоры закваски традиционно используемые при производстве йогуртов микроорганизмы S.thermophilus и L.delbrueckiisudspbulgaricus, а в качестве дополнительной культуры, обладающей пробиотическими свойствами L. rhamnosusF (GenBankMN994629). Показана динамика изменения количества клеток молочнокислых и пробиотических микроорганизмов в процессе хранения партий кисломолочных продуктов на основе кобыльего молока при температуре 4±2 °С. Описаны итоги исследований допустимых уровней содержания микроорганизмов в партиях кисломолочного напитка на основе кобыльего молока.Результаты исследования динамической вязкости образцов кисломолочного продукта показали увеличение вязкости в процессе всего срока хранения на 20 % образцов на основе № 2 и стабильность в хранении. В ходе проведенных исследований разработан продукт, соответствующий требованиям ТР ТС 033, предъявляемым к продуктам с пробиотическими культурами.

Ключевые слова: кисломолочный продукт, кобылье молоко, коровье молоко, хранимоустойчивость, динамическая вязкость, молочнокислые, пробиотические микроорганизмы.

A STUDY OF STORAGE STABILITY AND DETERMINATION OF STRUCTURAL AND MECHANICAL PARAMETERS OF A PROBIOTIC FERMENTED MILK PRODUCT BASED ON MARE'S MILK

Research article

Simonenko E.S.^*

Scientific Research Institute of Baby Food — a Branch of the Federal State Budgetary Institution "Federal Research Center of Nutrition and Biotechnology".

* Corresponding author (economy[at]niidp.ru)

Abstract

The article examines the storage stability of a probiotic product based on mare's milk, as well as the dynamic viscosity of samples during storage. As the basis for fermentation, the following bases were selected: base No. 1 — concentrated mare's milk (for the formation of a coagulate during fermentation) and base No. 2 — mare's milk with the addition of cow's milk (to ensure better organoleptics in the presence of a coagulate). As a result of the analysis of the properties of fermenting microorganisms used for the production of fermented milk products, the microorganisms S.thermophilus and L.delbrueckiisubsp bulgaricus traditionally used in the production of yoghurts were selected as the main acid-forming microflora of the starter culture, while L. rhamnosus F (GenBank MN994629) was selected as an additional culture with probiotic properties. The authors show the dynamics of changes in the number of cells of lactic acid and probiotic microorganisms during the storage of batches of fermented dairy products based on mare's milk at a temperature of 4 ± 2 ° C. Also, the study describes the results of studies of permissible levels of microorganisms in batches of fermented milk drink based on mare's milk. The results of the study of the dynamic viscosity of fermented milk product samples showed an increase in viscosity during the entire shelf life by 20% of samples based on No. 2 and stability in storage. In the course of the conducted research, a product has been developed that meets the requirements of Technical Regulation of Customs Union 033 for products with probiotic cultures.

Keywords: fermented milk product, mare's milk, cow's milk, storage stability, dynamic viscosity, lactic acid, probiotic microorganisms.

Введение

В последние годы рынок функциональных продуктов питания благодаря повышенному интересу потребителей и продвижению правильного питания и здорового образа жизни стабильно растет. Кисломолочные продукты, особенно продукты, похожие на йогурт, уже много десятилетий продаются как пробиотики. Хотя йогурт, произведенный из коровьего молока, является самым популярным йогуртом во всем мире, спрос на альтернативы растет из-за увеличения распространенности аллергии на коровье молоко и из-за растущего интереса к уникальной пользе для здоровья продуктов на основе кобыльего молока [1]. Кобылье молоко, благодаря своей биологической ценности и разнообразию содержащихся в нем веществ, обладает высокой усвояемостью и может стать конкурентоспособным продуктом в сравнении с молоком других видов сельскохозяйственных животных [2].

Для разработки и производства новых продуктов гарантированного качества из кобыльего молока требуется его обязательная пастеризация, поскольку данное сырье относится к скоропортящимся, и термическая обработка в технологическом цикле становится необходимой операцией для соблюдения требований безопасности, установленных Техническим регламентом Таможенного союза «О безопасности молока и молочной продукции» (ТР ТС 033/2013) [3].

В настоящее время не установлено конкретных параметров для процесса пастеризации кобыльего молока. Именно поэтому проблема формирования температурно-временных рекомендаций по его термообработке и разработка кисломолочного продукта на основе кобыльего молока с определением его хранимоспособности является весьма актуальной [4], [5].

Методы и принципы исследования

Для проведения исследования хранимоспособности пробиотического кисломолочного продукта были выработаны 4 партии продукта.

 Партия №1 –основа № 1 для сквашивания состоит из молока кобыльего с добавлением сухого кобыльего молока.

 Партия №2 - основа № 2 для сквашивания состоит из кобыльего молока с добавлением коровьего молока.

 Партия №3 - основа № 3 для сквашивания состоит из концентрированного кобыльего молока, дополнительно вносили экстракт фейхоа в количестве 1,5%.

 Партия № 4 - основа № 4 для сквашивания состоит из кобыльего молока с добавлением коровьего молока и экстракта фейхоа в количестве 1,5%.

Образцы напитка кисломолочного исследовали в процессе хранения в холодильнике при температуре (4±2)°С, с последующем определением количества клеток молочнокислых бактерий, LactobacillusrhamnosusTR, БГКП, дрожжей и плесневых грибов,S.aureus, Salmonellaв исходном кисломолочном продукте через 5, 10, 15 и 20 суток хранения.

При выполнении работы использовали физико-химические методы, а также микробиологические методы по определению молочнокислых микроорганизмов, КМАФАнМ и БГКП, дрожжей и плесневых грибов, S.aureus, Salmonella, комплексно обеспечивающие выполнение поставленных экспериментальных задач.

Структурно-механические показатели кисломолочного продукта были исследованы с помощью вискозиметра BROOKFIELDDV-II+ PRO. Исследования проводили в трех проворностях в течение 3 часов после снятия каждого из образцов с хранения.

Основные результаты

Первоначальное содержание L. rhamnosusTRв образцах кисломолочного напитка, заложенного на хранение составляло для образцов, выработанных на основе № 1 – 3,8×10⁷ КОЕ/см³ без внесения экстракта фейхоа и 2,7×10⁸ КОЕ/см³ с добавлением экстракта фейхоа, а для образцов, выработанных на основе № 2 – 3,2×10⁷ КОЕ/см³ без внесения экстракта фейхоа и 2,9×10⁸ КОЕ/см³ с добавлением экстракта фейхоа. Первоначальное содержание молочнокислых микроорганизмовсоставляло - 7×10⁷ КОЕ/см³ и1,1×10⁹ КОЕ/см³ для напитка кисломолочного на основе № 1 без и с добавлением экстракта фейхоа соответственно, а для напитка кисломолочного на основе № 2 - 1,1×10⁸ КОЕ/см³ и 1,1×10⁹ КОЕ/см³ без и с добавлением экстракта фейхоа соответственно [6].

Данные по динамике изменения количества клеток пробиотических штамма L. rhamnosusTR в процессе хранения выработанных образцов кисломолочных напитков представлены на рисунке 1.

Рис. 1 – Количество клеток L. rhamnosusTR в кисломолочном продукте, приготовленном на основе № 1 в процессе хранения при температуре (4±2) °С

В процессе хранения кисломолочного напитка на основе № 1 в течение 15 суток происходит увеличение количества клеток L. rhamnosusTR, а на 20-е сутки хранения количество клеток L. rhamnosusTR незначительно снизилось в пределах одного порядка и в конце хранения составило 4,98×10⁸ КОЕ/см³. В кисломолочном напитке, приготовленном на основе № 1 с добавлением экстракта фейхоа в процессе хранения количество клеток L. rhamnosusTR немного увеличилось через 10 суток хранения, а затем незначительно снижалось и в конце хранения составило 2,43×10⁸ КОЕ/см³

В соответствии с рисунком 1 видно, что в кисломолочном напитке, приготовленном на основе № 1 с добавлением экстракта фейхоа в процессе хранения количество клеток L. rhamnosusTR немного увеличилось через 10 суток хранения, а затем незначительно снижалось и в конце хранения составило 2,43×10⁸ КОЕ/см³.

Рис. 2 – Количество клеток L. rhamnosusTR в кисломолочном напитке, приготовленном на основе № 2 в процессе хранения при температуре (4±2) °С

В кисломолочном продукте на основе№ 2 и экстракта фейхоа начальное содержание L. rhamnosusTR было на порядок выше, чем в кисломолочном напитке на основе № 2 без экстракта и составило 2,35×10⁸ КОЕ/см³. Однако, количество L. rhamnosusTR в процессе хранения кисломолочного продукта без фейхоа увеличивалось через 5 суток на один порядок, через 10 суток еще немного увеличивалось в пределах одного порядка, затем незначительно снижалось и в конце хранения составило 3,45×10⁸ КОЕ/см³. начальное количество молочнокислых микроорганизмов (S. thermophilus + L. bulgaricus) в кисломолочных продуктах с внесением экстракта фейхоа было на порядок выше, чем без экстракта и составило 1,1х10⁹ КОЕ/см³ и сохранялось на том же уровне для кисломолочного продукта на основе № 1, а для продукта на основе № 2 незначительно снижалось через 15 суток хранения и составило 7×10⁸ КОЕ/см³.В кисломолочном продукте на основе № 2 без внесения экстракта фейхоа количество клеток молочнокислых микроорганизмов (S. thermophilus + L. bulgaricus) незначительно увеличивалось через 5 суток хранения и в конце хранения не изменилось и составило 7×10⁸ КОЕ/см³. Результаты проведенных исследований показывают, что все опытные партии кисломолочных продуктов по количеству молочнокислых и пробиотических бактерий соответствуют требованиям ТР ТС 033/2013 в части содержания молочнокислых микроорганизмов в продукте не менее 10⁷ КОЕ/см³ и пробиотических микроорганизмов не менее 10⁶ КОЕ/см³ [7]. По показателям

При хранении опытных партий кисломолочных продуктов по показателям безопасности все образцы кисломолочных продуктов соответствовали требованиям ТР ТС 033/2013 в течение всего срока хранения [7].

Проведенные исследования динамической вязкости образцов кисломолочного продукта на основе №1 в процессе хранения показали, что вязкость была незначительной, при этом кривые течения свидетельствуют об отсутствии образования гелебразной структуры в кисломолочном продукте(Рисунок 3).

Рис. 3.1– Структурно-механические характеристики КП на основе №1 в диапазоне нагрузок10 об/мин

Рис. 3 – Структурно-механические характеристики КП на основе №1 в диапазоне нагрузок50 об/мин

Рис. 3 – Структурно-механические характеристики КП на основе №1 в диапазоне нагрузок100 об/мин

Оценка представленных на рисунках 4 результатов исследований позволила выявить схожую динамическую зависимость в поведении образцов, отличающихся вязкостью, но имеющих общую тенденцию к скорости разрушения структуры образцов за определённый отрезок времени. Кроме того, стоит отметить существенные изменения в вязкости на 10 сутки хранения, после чего наблюдаются незначительная тенденция к ее восстановлению. Добавление коровьего молока к кобыльему и повышение общего числа сухих веществ, оказали положительное влияние на структурно-механические характеристики кисломолочного продукта.

Рис. 4.1– Структурно-механические характеристики КП на основе №2 в диапазоне нагрузок10 об/мин

Рис. 4.2– Структурно-механические характеристики КП на основе №2 в диапазоне нагрузок50 об/мин

Рис. 4.3– Структурно-механические характеристики КП на основе №2 в диапазоне нагрузок 100 об/мин

 Заключение

 Полученные результаты исследований показывают, что разработанный продукт соответствует требованиям ТР ТС 033, предъявляемый к продуктам с пробиотическими культурами. Количество молочнокислых бактерий в продукте не менее 10⁷ КОЕ/см³ и пробиотических бактерий L.rhamnosus не менее 10⁶ КОЕ/см³, БГКП(коли-формы) не обнаружены, S.aureusиSalmonellaне выявлены, дрожжи и плесневые грибы не обнаружены. Результаты исследования динамической вязкости кисломолочного продукта на основе № 2 показали увеличение вязкости продукта в процессе всего срока хранения в равнение с кисломолочным продуктом на основе № 1 и стабильность в хранении.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Park Y.W. Mare milk Handbook of Milk of Non-bovine Mammals /Y.W. Park, H. Zhang, B. Zhang et al. ; Y. W. Park and G. F. W. Haenlein ed. Blackwell Publishing, Ames, IA (2006) P. 275–286
2. Mazhitova A.T. Amino Acid and Fatty Acid Profile of the Mare's Milk Produced on Suusamyr Pastures of the Kyrgyz Republic During Lactation Period/A.T.,Mazhitova A.A. Kulmyrzaev, Z.E. Ozbekova et al.// Procedia - Social and Behavioral Sciences.2015. V. 195. P. 2683-2688.
3. Uses of mares’ milk in manufacture of fermented milks /Raffaella DiCagno, Antonia Tamborrinо, Giovanna Gallo et al. // International Dairy Journal. 2004. V. 14. Issue 9. P. 767-775.
4. Канарейкина С.Г. Влияние различных режимов пастеризации на качество кобыльего молока / С.Г. Канарейкина // Зоотехния. 2010. С.90-91.
5. Канарейкина С. Г. Кобылье молоко - уникальное сырьё для продуктов здорового питания / С.Г. Канарейкина, В.И. Канарейкин // Известия ОГАУ. – 2016. – №4 (60). – С.150-152.
6. СимоненкоЕ.С. Разработка кисломолочного продукта на основе кобыльего молока и ассоциации молочнокислых микроорганизмов /Е.С. Симоненко, А.В. Бегунова // Вопросы питания. Том 90, № 5, 2021.
7. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 033/2013 «О безопасности молока и молочной продукции». Принят Решением Совета Евразийской экономической комиссии № 67 от 9 октября 2013 года.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Park Y.W. Mare milk Handbook of Milk of Non-bovine Mammals /Y.W. Park, H. Zhang, B. Zhang et al. ; Y. W. Park and G. F. W. Haenlein ed. Blackwell Publishing, Ames, IA (2006) P. 275–286
2. Mazhitova A.T. Amino Acid and Fatty Acid Profile of the Mare's Milk Produced on Suusamyr Pastures of the Kyrgyz Republic During Lactation Period /A.T.,Mazhitova A.A. Kulmyrzaev, Z.E. Ozbekova et al.// Procedia - Social and Behavioral Sciences.2015. V. 195. P. 2683-2688.
3. DiCagnoR. Uses of mares’ milk in manufacture of fermented milks /Raffaella DiCagno, Antonia Tamborrinо, Giovanna Gallo et al. // International Dairy Journal. 2004. V. 14. Issue 9. P. 767-775.
4. Kanarekina S.G. Vlijanie razlichnyh rezhimov pasterizacii na kachestvo kobyl'ego moloka [The influence of various pasteurization regimes on the quality of mare's milk] / S.G. Kanarekina // Zootehnija [Zootechniya]. 2010. Pp. 90-91. [in Russian]
5. Kanareikina S. G. Kobyl'e moloko - unikal'noe syr'jo dlja produktov zdorovogo pitanija [Mare's milk is a unique raw material for healthy food] / S. G. Kanareikina, V. I. Kanareykin // Izvestija OGAU [news OGAU]. – 2016. – №4 (60). – P. 150-152. [in Russian]
6. Simonenko E. S. Razrabotka kislomolochnogo produkta na osnove kobyl'ego moloka i associacii molochnokislyh mikroorganizmov [Development of fermented milk product based on Mare's milk and the Association of lactic acid microorganisms] / E. S. Simonenko, A.V. Begunova // Voprosy pitanija [Nutrition issues]. Volume 90, No. 5, 2021. [in Russian]
7. Tehnicheskij reglament Tamozhennogo sojuza TR TS 033/2013 «O bezopasnosti moloka i molochnoj produkcii» [Technical Regulations of the Customs Union TR CU 033/2013 "On the safety of milk and dairy products"]. Adopted by the Decision of the Council of the Eurasian Economic Commission No. 67 of October 9, 2013. [inRussian]