Этапы создания функциональных напитков
|
При конструировании функциональных напитков необходимо обращать внимание на оптимальное содержание в них биодоступных количеств функциональных ингредиентов, ответственных за правильную работу первичных (базовых) систем гомеостаза, нормализующих водный, микроэлементный, микроэкологический баланс, систему регуляции симбиоза прокариотических и эукариотических клеток и оксидантно-антиоксидантную систему.
С технологической точки зрения сохраняется актуальность поиска и внедрения в пищевые технологии соединений, извлеченных из традиционного и нового пищевого сырья (растения слабо освоенных территорий, водоросли, микроорганизмы, насекомые, морские животные), внесение которых в напитки будет усиливать известные или добавлять им новые функциональные характеристики.
Разработка новых приемов и оптимизация существующих с целью сохранения активности функциональных ингредиентов в напитках или в сырье – еще одно из важнейших технологических направлений. Это может быть достигнуто использованием при переработке сырья современных мембранных технологий, ультразвуковой обработки, высокоинтенсивного электроимпульсного воздействия, высокого гидростатического и осмотического воздействия, замораживания.
Перспективным технологическим приемом является поиск и внедрение в производство субстанций природного происхождения, обладающих одновременно и технологичностью, и физиологической функциональностью, а также создание комбинированных по составу продуктов функционального питания для достижения большей усвояемости того или иного биологически активного компонента.
по пищевому назначению и способу использования растения делят на 9 групп:
– хлебно-крупяные;
– овощные и бахчевые;
– белоксодержащие;
– крахмалосодержащие;
– сахаросодержащие;
– сочноплодные;
– твердоплодные и твердосеменные;
– напиточные;
– пряные и островкусовые.
В растениях найден 21 химический элемент, из которых 16 (H, C, N, O, P, S, Na, K, Mg, Ca, Cl, Mn, Fe, Co, Cu, Zn) встречаются во всех живых системах, а 5 (B, Al, V, Mo, I) – лишь у некоторых видов. Установлено, что 29 органических молекул (глюкоза, рибоза, различные жиры, и фосфатиды, 20 аминокислот и 5 нуклеотидов) в виде мономеров или полимеров образуют огромное количество различных соединений, содержащихся в растительном организме.
Растения состоят из двух частей: воды и сухих веществ.
Сухие вещества растений можно разделить на две группы: органические и минеральные. Органические вещества, содержащиеся в лекарственном растении, можно разделить на вещества первичного и вторичного синтезов.
Веществами первичного синтеза являются белки, углеводы, липиды, ферменты и витамины.
Наряду с белками, углеводами и липидами и в связи с ними в растительных организмах синтезируются многие другие органические соединения, которые необходимо рассматривать как вещества вторичного происхождения. К ним относятся: органические кислоты, многочисленные фенольные соединения, гликозиды, эфирные масла, смолы и ряд других групп природных соединений. Все они участвуют в обмене веществ у растений и выполняют определенные, часто весьма существенные функции.
Таблица 1
Физико-химические показатели слабоалкогольных напитков
Название показателя |
Норма |
Объемная доля этилового спирта, % |
1,2-8,5 |
Массовая концентрация общего экстракта, г/100 см3 |
3,0-14,0 |
Массовая концентрация кислот (в пересчете на преобладающую), г/100 см3 |
0,1-1,0 |
Массовая доля диоксида углерода, %: сильногазированные среднегазированные слабогазированные |
Более 0,4 0,3-0,4 0,2-0,3 |
Давление диокcида углерода (напитки разлитые в бутылки II, VII и др. типа) при температуре 20 °С, кПа, не менее |
200,0 |
Для использования в пищевой промышленности консервант должен отвечать следующим требованиям:
– подавлять или ингибировать микрофлору продукта и обеспечивать его длительную биологическую стабильность;
– быть безвредным для организма человека, на его использование должно быть разрешение Минздрава;
– не накапливаться в организме человека и не становиться токсичным при потреблении его в течение долгого времени малыми дозами;
– не вызывать в организме человека аллергических реакций, не быть мутагенным и канцерогенным;
– не действовать вредно на кишечную бактериальную микрофлору человека;
– не оказывать заметного ухудшающего действия на органолептические свойства готового продукта;
– не вступать во взаимодействие с материалом тары и оборудования;
– легко поддаваться количественному и качественному определению в готовом продукте с целью контроля за его содержанием.
Как правило, ни один из консервантов не отвечает одновременно всем перечисленным требованиям.
Основным сырьем для производства хлебного кваса является рожь. Средний химический состав зерен ржи, используемой для производства кваса, приведен в табл. 1.
Таблица 1
Химический состав зерен ржи
Наименование показателя |
Массовая доля, % |
Крахмал |
57,7-63,5 |
Некрахмальные полисахариды (пентозаны, β-глюкан, фруктозаны) |
24,0-26,0 |
Белок |
9,0-20,0 |
Минеральные вещества |
1,5-2,0 |
Белки зерен ржи содержат относительно много незаменимых аминокислот – лизина, треонина, фенилаланина, что делает их более ценными, чем зерна пшеницы.
Кроме хлебного известны рецепты овощного, березового, яблочного, апельсинового, лимонного, рябинового, брусничного, шиповникового, смородинового, клубничного, земляничного, вишневого, клюквенного квасов, кваса из ревеня, со свеклой, с хреном, кваса «Темного», «Светлого», «Русского», «Петровского», «Конопляного», «Домашнего».
Сусло получают из соков фруктов, ягод, овощей или их концентратов.
Брожение и купажирование проводят по технологии хлебного кваса.
В Кемеровском технологическом институте разработана технология квасов и напитков смешанного спиртового и молочнокислого брожения на основе меда, зернового сырья, с добавлением пряностей, экстрактов из плодово-ягодного и пряно-ароматического сырья.
За рубежом существует технология овощных лактоферментированных напитков, которые готовят путем молочнокислого брожения капустного, свекольного, томатного и других соков. Применяют различные виды молочнокислых бактерий, бифидобактерии, смешанные культуры молочнокислых бактерий, иногда брожение проводят на спонтанной микрофлоре.
Овощные соки содержат низкие концентрации сахаров (3,5…6,5 %), однако такая среда благоприятна для молочнокислых бактерий, которые не нуждаются в высоких концентрациях сахаров.
В соках создают условия для подавления посторонней микрофлоры, внося поваренную соль в концентрации до 2,5 % к объему сока. Вносят закваску и ведут брожение (сквашивание) при температуре 15…20 °С, поскольку при более высокой температуре и концентрации поваренной соли менее 1,7 % может произойти нежелательное маслянокислое, маннитное брожение и даже начаться гниение.
Капустный сок при температуре 16…20 °С бродит на спонтанной микрофлоре около трех недель. В конце брожения накапливается до 1,5 % молочной кислоты.
Если для сбраживания применяют чистые культуры МКБ видов Lactobacillus plantarum, Lact. Brevis, Lact. delbruckii и другие, то перед брожением сок стерилизуют при температуре 105…110 °С, затем охлаждают до температуры 35…45 °С, вносят разводку чистой культуры МКБ. Сбраживают сок до рН 3,8…4,2.
Требования к общим физико-химическим показателям овощных квасов, массовые доли, %:
растворимых сухих веществ – не менее 3,0…5,0;
титруемых кислот в пересчете на молочную – не менее 0,5…0,8;
хлоридов – не более 0,6;
рН – не более 4,0.
Чистые культуры микроорганизмов были выделены в 20-х годах прошлого столетия Л.И. Чеканом из лучших образцов российского кваса кустарного производства. Раса дрожжей, названная М-квасная, была отнесена к виду Saccharomyces cerevisiae, молочнокислые бактерии – к виду Lactobacillus fermentum. В настоящее время для сбраживания кваса предложены и другие расы дрожжей, но у них нет существенного преимущества над расой М-квасная. МКБ являются гетероферментативными, т.е. при брожении кроме молочной кислоты, образуют уксусную кислоту, этанол, летучие ароматические соединения.
При совместном культивировании оба вида микроорганизмов находятся во взаимовыгодном отношении симбиоза: молочнокислые бактерии создают кислотность среды, оптимальную для дрожжей, а дрожжи выделяют в среду аминокислоты, витамины и другие вещества, необходимые бактериям. Квасное сусло – не совсем полноценная среда для размножения дрожжей и МКБ: для дрожжей мало азота, а для МКБ – много углеводов.
Чтобы сбалансировать активность дрожжей и МКБ, необходимо вести раздельное культивирование чистых культур в оптимальных условиях, контролируя кислотность среды для разводки МКБ, и накопление клеток для дрожжей. Вносить ЧКД и МКБ в сбраживаемое сусло признано целесообразным раздельно, а не в виде смешанной закваски, как это предложено ТИ.
Закономерности совместного развития дрожжей и МКБ в условиях квасоваренного производства мало изучены. Перспективно применение сухих культур (АСД) как в виноделии.
В Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности исследована возможность применения других видов МКБ для кваса. Показано, что достаточно высокую скорость сбраживания квасного сусла и хорошие органолептические показатели кваса получены при использовании препаратов МКБ: «Бифилакт-Д», видов Lactobacillus plantarum и ацидофильной палочки.
Размножение смешанной (комбинированной) закваски дрожжей и МКБ проводится в 3 стадии:
лабораторная стадия;
в отделении чистых культур;
производственная стадия.
В лабораторной стадии в качестве среды используют стерильное квасное сусло с сахаром с содержанием сухих веществ 8 %.
Размножение микроорганизмов в лаборатории ведут по схеме:
пробирка→колба 250 см3→бутыль 2 л.
Полученные культуры дрожжей и МКБ передают в отделение чистых культур. Накопление биомассы осуществляют в установках Ганзена и Грейнера. Квасное сусло с содержанием сухих веществ 8 % стерилизуют, охлаждают до 25…30 °С и передают для размножения микроорганизмов.
Размножение смешанной закваски в производственной стадии проводят в сборнике на 4000 л.
Сложный процесс накопления достаточного объема комбинированной закваски не всегда можно организовать на небольших предприятиях по производству кваса. Поэтому там для сбраживания квасного сусла часто используют прессованные хлебопекарные дрожжи Saccharomyces cerevisiae или винные дрожжи.
В то же время дрожжи не могут считаться полноценной заменой комбинированной закваски, так как не обеспечивают необходимого накопления кислотности, хороших органолептических показателей, поэтому при использовании только дрожжей в рецептуру производства кваса вводят лимонную кислоту или молочную кислоту для доведения кислотности кваса до номы.
В настоящее время рекомендовано использовать сухие культуры дрожжей и МКБ.
Квасы промышленного производства содержат значительное количествоуглеводов, поэтому являются благоприятной средой для развития многочисленных микроорганизмов, приводящих к развитию ряда болезней кваса, приводящих к его порче. К таким микроорганизмам относят
слизеобразующие бактерии, вызывающие ослизнение кваса;
уксуснокислые бактерии, вызывающие уксусное скисание;
гнилостные бактерии, вызывающие прокисание сусла с образованием гнилостного запаха;
дикие дрожжи, ухудшающие вкус и аромат;
плесени, продуцирующие токсичные вещества и ухудшающие органолептику.
Для предупреждения развития нежелательных микроорганизмов необходимо тщательно дезинфицировать оборудование, помещения, соблюдать правила промышленной санитарии.