• Агроинженерия и пищевые технологии
• Научные исследования

27.02.2025

Повышение пищевой ценности и функциональных свойств, оптимизация рецептуры десерта на основе творожной пасты из козьего молока с добавлением талкана и инулина

Козье молоко богато легкоусвояевыми белками, жирами, витаминами и микроэлементами. Его популярность особенно велика в регионах с суровыми климатическими условиями, где разведение коров может быть затруднено. В таких регионах козы — стабильный источник молока и других продуктов. Ранее в Средиземноморском регионе и на Ближнем Востоке козье молоко традиционно было важной частью рациона, считалось целебным и использовалось в медицинских целях.

Современные исследования подтверждают высокую пищевую ценность козьего молока. Оно содержит белки, жиры, витамины и микроэлементы, которые достаточно легко усваиваются организмом. Козье молоко отличается высоким содержанием среднецепочечных триглицеридов (СЦТ), которые быстро перевариваются и обеспечивают быстрый источник энергии.

Козье молоко может быть полезным для людей с аллергией на коровье, так как оно содержит меньше альфа-s1-казеина, который является основным аллергеном в коровьем молоке. Кроме того, козье молоко богато олигосахаридами, которые действуют как пребиотики, поддерживая здоровье кишечника, отмечены более высокие уровни некоторых витаминов и минералов, таких как витамин А, В₃ (ниацин), В₆ и калий, по сравнению с коровьим молоком.

Имеются научные труды, в которых рассматривается влияние обработки молока на его качество и нутриентный состав, в частности влияние заморозки на физико-химическую стабильность и усвояемость козьего молока in vitro, влияние распылительной сушки на состав козьего молока. Это свидетельствует о том, что козье молоко имеет больший потенциал в качестве источника функциональных олигосахаридов и делает его наиболее подходящим для вскармливания младенцев.

В исследованиях рассматриваются антиоксидантные свойства козьего молока и его потенциал в снижении риска хронических заболеваний. Подчеркивается, что козье молоко может быть важным компонентом здорового питания благодаря своим многочисленным полезным свойствам.

В работе описана разработка функционального напитка на основе ферментированной сыворотки из козьего молока с использованием молочнокислых бактерий.

Исследование показало, что такой напиток обладает высокими пробиотическими свойствами, которые могут улучшать здоровье кишечника. Авторы отмечают, что использование козьего молока для производства ферментированных продуктов может расширить ассортимент функциональных пищевых продуктов и повысить их питательную ценность, рассматриваются терапевтические и гипоаллергенные свойства козьего молока, его потенциал для снижения пищевых аллергий. Изучалось влияние различных систем кормления на состав молока, особенно на профиль жирных кислот.

Козье молоко представляет собой ценный пищевой ресурс с высоким потенциалом для производства функциональных пищевых продуктов. Оно не только обладает важными питательными и функциональными свойствами, но и предоставляет здоровую альтернативу для людей с непереносимостью коровьего молока и аллергиями.

Современные технологии переработки включают ультра- и микрофильтрацию, которые позволяют удалять нежелательные компоненты и концентрировать полезные вещества. Эти методы особенно эффективны для производства высококачественных сыров и молочных напитков.

Обсуждение влияния на качество козьего молока при обработке высоким давлением рассмотрено в статьях. В исследовании было установлено, что обработка молока высоким гидростатическим давлением (HPP) и пастеризация различно влияют на pH козьего и коровьего молока. Пастеризация снижает pH в коровьем молоке, в то время как в козьем молоке этот показатель повышается.

Авторами выявлено, что обработка высоким давлением может существенно влиять на структуру белков и ферментативную активность, что открывает новые возможности для улучшения качества и безопасности молочных продуктов. Инновационные и экологичные технологии, такие как ультразвук (US) и высокое гидростатическое давление (HHP), используются в пищевой промышленности для сохранения таких свойств продуктов, как текстура и микробиологическое качество. Эти методы позволяют контролировать температуру и продолжительность обработки, обычно не превышающую 30 минут. На примере козьего молока US обеспечивает лучшую гомогенизацию жировых шариков, в то время как HHP значительно влияет на распределение размеров этих частиц, улучшая стабильность и качество молочных эмульсий.

В последние годы активно исследуются методы добавления функциональных ингредиентов в продукты из козьего молока, такие как пребиотики, пробиотики, растительные и животные наполнители. Эти добавки позволяют создавать продукты с улучшенными питательными и органолептическими свойствами. Исследование показало, что применение Lactobacillus acidophilus La-5 и фруктоолигосахаридов (ФОС) в производстве кефира из коровьего и козьего молока способствует лучшей жизнеспособности пробиотиков и качеству продукта. Кефир из смеси коровьего и козьего молока с Lb. acidophilus и ФОС оказался предпочтительнее за счет лучших органолептических свойств и более высокого содержания ацетальдегида. Козье молоко обеспечивало хорошую выживаемость пробиотиков, в то время как коровье молоко улучшало реологические характеристики продукта.

В ряде работ описывается использование стандартных культур молочнокислых бактерий, таких как Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, а также инновационные практики с различными источниками молока, дополнительными пробиотиками и добавками для улучшения вкуса и привлекательности для потребителя.

Таким образом, козье молоко имеет значительный потенциал для использования в пищевой промышленности благодаря своим уникальным свойствам. Разработка новых технологий и рецептур продуктов на основе козьего молока может способствовать улучшению качества питания и здоровья населения республики.

Комплексная переработка сельскохозяйственного сырья и разработка новых рецептур функциональных продуктов — задачи пищевой промышленности. В Казахстане имеется большой потенциал для развития пищевой промышленности, что может положительно сказаться на экономике страны и качестве жизни населения.

Цель работы — оптимизировать рецептуры десерта на основе творожной пасты из козьего молока с включением в состав сывороточного белка и инулина с добавлением талкана для повышения пищевой ценности и функциональных свойств.

Материалы и методы исследования

Для проведения анализа международных источников научной информации и заполнения таблицы матрицы эксперимента результатами включали следующие этапы (рис. 1).

Для заполнения матрицы планирования эксперимента с анализом и обработкой данных выбрали следующую структуру, которая включает факторы, уровни и ожидаемые результаты. Результаты дисперсионного и регрессионного анализа на основе данных представлены в таблице 1.

В ходе исследования для анализа химического состава, показателей качества и физико-химических характеристик использовались ГОСТ 23327, ГОСТ 33924, ГОСТ Р 55577, ГОСТ 34617, МР 2.3.1.1915, Р 4.1.1672, МВИ.МН 1363.

Сенсорную оценку продукции проводили в соответствии с ГОСТ Р ИСО 22935-2. Количество привлекаемых экспертов — 10. Исследования проводили на базе ИП Gala Food.

Для обработки цифрового материала использовали электронные таблицы, статистический анализ был выполнен с помощью программного обеспечения Excel (Microsoft,США) и Statistica 10.0 (Stat Soft Inc., США).

Оценка значимости коэффициента корреляции выполнялась с использованием t-критерия Стьюдента. Статистически значимым считалось значение с р  ≤  0,05, р ≤  0,01 и р  ≤  0,001.

Результаты и обсуждение

Результаты исследования аминокислотного состава десерта на основе творожной пасты из козьего молока представлены в таблице 2.

Аминокислотный анализ выявил высокое содержание таких аминокислот, как аспарагиновая кислота (905,97 мг / 100 г) и серина (275,25 мг / 100 г), что свидетельствует о высокой пищевой ценности продукта.

На основе предоставленных данных о содержании аминокислотного состава в продукте и с учетом стандартов ФАО/ВОЗ (FAO/WHO) для взрослых был проведен расчет аминокислотного скора.

Предполагается, что содержание белка в 100 г продукта составляет приблизительно 840,33 мг, что было оценено исходя из содержания лизина.

Результаты аминокислотного скора для каждой из существенных аминокислот (значение указывает на отношение содержания аминокислоты в продукте к требуемому количеству на 1 г белка):

•  триптофан — 0,011 (1,1% от рекомендованного),
•  лизин — 0,010 (1,0% от рекомендованного),
•  метионин — 0,0057 (0,57% от рекомендованного),
•  треонин — 0,0094 (0,94% от рекомендованного),
•  валин — 0,0114 (1,14% от рекомендованного),
•  фенилаланин + тирозин (не рассчитано, так как требуется значение фенилаланина).

Аминокислотный скор для всех аминокислот оказался ниже нормы, что указывает на недостаточное содержание этих аминокислот в продукте по отношению к рекомендованному уровню потребления. Это может свидетельствовать о необходимости увеличения содержания этих аминокислот для улучшения питательной ценности для разрабатываемого продукта.

Основываясь на этих данных, можно предположить о достаточно низкой усвояемости белка из-за несбалансированного содержания некоторых существенных аминокислот, что подчеркивает необходимость дальнейшей оптимизации рецептуры для улучшения качества продукта.

Причины, по которым аминокислотный скор может быть ниже ожидаемого уровня, несмотря на достаточные «абсолютные» цифры аминокислот в продукте, могут включать следующие факторы:

1. Недостаточное общее содержание белка. Как видно из расчетов, если общее содержание белка в продукте низкое, это снижает аминокислотный скор даже при адекватном содержании отдельных аминокислот. В данном случае общее содержание белка в продукте было оценено исходя из содержания одной аминокислоты (лизина), что может неточно отражать реальное содержание белка.
2. Пропорциональное распределение аминокислот. Скор зависит от того, как аминокислоты распределены относительно друг друга. Если в продукте преобладают аминокислоты, которые не являются лимитирующими, это может не улучшить его общую питательную ценность в отношении необходимых аминокислот.
3. Биодоступность и усвояемость аминокислот. В зависимости от способа обработки продукта и источников аминокислот (животные или растительные белки) аминокислоты могут усваиваться по-разному. Процессы, такие как пастеризация или добавление других компонентов, могут влиять на структуру белка, что в свою очередь может влиять на усвояемость аминокислот.
4. Синергетическое взаимодействие компонентов. Взаимодействие между различными компонентами продукта (например, витаминами, минералами, фитонутриентами) может влиять на усвояемость и биодоступность аминокислот. Например, наличие антипитательных веществ в растительных компонентах может ухудшить абсорбцию аминокислот.

Для оптимизации рецептуры десерта из творожной пасты на основе козьего молока с добавлением талкана и инулина и улучшения ее аминокислотного профиля рассмотрены следующие подходы:

• Добавление аминокислотных компонентов:включение изолятов белка или концентратов, богатых недостающими аминокислотами (например, добавление изолята соевого белка, который содержит высокий уровень лизина и метионина).
• Использование дополнительных источников белка: комбинация различных источников белка для достижения более сбалансированного аминокислотного профиля (например, добавление казеината и сывороточного белка, которые содержат больше триптофана и лизина).
• Обогащение продукта натуральными источниками аминокислот: включение в состав продукта таких ингредиентов, как орехи, семена (льна или чиа), которые являются богатыми источниками валина, метионина и других аминокислот.
• Биотехнологическая оптимизация: применение специально разработанных заквасок и пробиотиков, способных продуцировать недостающие аминокислоты прямо в процессе ферментации.
• Изменение условий производства: регулирование условий ферментации, таких как температура и время, для максимизации синтеза и сохранения аминокислот в готовом продукте.
• Контроль качества исходных материалов: усиление контроля за качеством используемого козьего молока, включая диету коз, так как питание животных может влиять на аминокислотный состав молока.

Для тщательной оптимизации рецептуры десерта на основе творожной пасты из козьего молока с добавлением талкана (талкан готовится из безглютенового злака пшена: зерно обжаривают на среднем огне до приобретения коричневого оттенка и орехового запаха при температуре 250 ^оС в течение 25 мин., затем остужают и измельчают до состояния муки) и инулина предлагаются следующие улучшения (рис. 2).

Талкан придает разработанному десерту приятный ореховый привкус, улучшает его текстуру и обогащает пищевыми волокнами.

Для проведения анализа оптимизации рецептуры десерта на основе творожной пасты из козьего молока с добавлением талкана и инулина предложенные изменения были систематизированы в матрицу планирования. После этого проведен регрессионный анализ для оценки влияния ключевых факторов на качественные показатели разрабатываемого продукта. Матрица включает факторы для эксперимента (рис. 3) и функции цели (рис. 4), которые необходимо достичь (табл. 3).

Оптимизация рецептуры десерта

1. Максимизация содержания белка

Для максимизации содержания белка в десерте на основе творожной пасты из козьего молока с добавлением талкана и инулина наиболее значимым фактором является добавление сывороточного белка. На основе проведенных экспериментов оптимальная концентрация сывороточного белка — 10% (табл. 4).

2. Максимизация аминокислотного скора

Для достижения оптимального аминокислотного профиля десерта на основе творожной пасты из козьего молока с добавлением талкана и инулина важно учитывать как количество, так и качество белка. Включение 10% сывороточного белка и 5% инулина помогает достичь наилучшего баланса аминокислот в конечной продукции десерта (табл. 5).

3. Оптимизация органолептических свойств десерта

Для улучшения органолептических свойств (консистенции и вкуса) десерта на основе творожной пасты из козьего молока с добавлением талкана и инулина рекомендуется использовать умеренные концентрации сывороточного белка и инулина, а также оптимальные условия пастеризации и сквашивания.

На основе сбалансированного аминокислотного состава разработана рецептура десерта на основе творожной пасты из козьего молока с добавлением талкана и инулина с повышенной питательной ценностью и уникальными вкусовыми качествами (табл. 6).

Для минимизации затрат при производстве десерта на основе творожной пасты из козьего молока с добавлением талкана и инулина предлагаем оптимально использовать минимальные концентрации добавок и более низкие температуры пастеризации и сквашивания (табл. 7).

На основе проведенных экспериментов и анализа данных можно сделать следующие выводы:

1.  Максимизация содержания белка. Наиболее эффективным методом является добавление 10% сывороточного белка. Это позволяет достичь наивысшего содержания белка в продукте (5,5%).
2.  Максимизация аминокислотного скора. Оптимальное сочетание 10% сывороточного белка и 5% инулина при пастеризации при 85 °C в течение 5 мин. и сквашивании при 42 °C в течение 6 ч. обеспечивает наилучший аминокислотный профиль.
3.  Оптимизация органолептических свойств. Сочетание 5% сывороточного белка и 3% инулина при пастеризации при 90 °C в течение 10 мин. и сквашивании при 42 °C в течение 6 ч. улучшает органолептические свойства продукта.
4.  Минимизация затрат. Для минимизации затрат оптимально использовать минимальные добавки (0% сывороточного белка и 1% инулина), более низкие температуры и время пастеризации и сквашивания (85 °C, 5 мин.; 38 °C, 4 ч.).

Результаты данного исследования позволяют сделать обоснованные рекомендации по оптимизации рецептуры десерта на основе творожной пасты из козьего молока с добавлением талкана и инулина для достижения различных целей, будь то повышение содержания белка, улучшение аминокислотного скора, оптимизация органолептических свойств или минимизация затрат.

Для создания оптимальной рецептуры, удовлетворяющей все целевые функции (максимизацию содержания белка, максимизацию аминокислотного скора, оптимизацию органолептических свойств и минимизацию затрат), необходимо найти компромиссное решение, которое позволит сбалансировать все эти параметры.

Оптимальная рецептура десерта для всех целевых функций

На основе анализа наиболее сбалансированным вариантом является использование умеренного уровня сывороточного белка и инулина, оптимальных условий пастеризации и сквашивания, что обеспечивает хорошие показатели по всем целевым функциям (табл. 8).

•  Сывороточный белок 5% достаточен для улучшения содержания белка и аминокислотного профиля, при этом не увеличивает затраты слишком значительно.
•  Инулин 3% обеспечивает хорошие пребиотические свойства и улучшает текстуру продукта, сохраняя органолептические свойства.
• Температура пастеризации 85 °C и время пастеризации 5 мин. оптимальны для сохранения питательных веществ и безопасности продукта.
• Температура сквашивания 42 °C и время сквашивания 6 ч. обеспечивают развитие желаемой консистенции и вкуса.

Формулы регрессии для прогнозирования

На основе регрессионного анализа можем использовать следующие формулы для прогнозирования уровня качества десертов из творожной пасты на основе козьего молока с добавлением талкана и инулина:

Q = 5,000 + 0,280 × Cwb+0,600 × Cin,

где: Q — показатель качества, Cwb — массовая концентрация сывороточного белка (например,
в г / 100 г); Cin — массовая концентрация инулина (например, в г / 100 г).

Формула для предсказания содержания белка в десертах из творожной пасты на основе козьего молока с добавлением талкана и инулина (в %):

P = 3,0 + 0,15 × Cwb + 0,10 × Cin,

где: P— содержание белка (%), Cwb— массовая концентрация сывороточного белка (например, в г / 100 г), Cin — массовая концентрация инулина (например, в г / 100 г).

Формула для предсказания пребиотической активности в десерте из творожной пасты на основе козьего молока с добавлением талкана и инулина:

Apre = 2,0 + 0,20 × Cwb + 0,30 × Cin,

где Apre — пребиотическая активность, Cwb — массовая концентрация сывороточного белка (например, в г / 100 г), Cin — массовая концентрация инулина (например, в г / 100 г).

Выводы

Аминокислотный состав разработанного продукта сбалансирован.

Оптимальная рецептура десерта на основе творожной пасты из козьего молока с добавлением талкана и инулина, основанная на вышеописанных параметрах, обеспечивает баланс между максимальным содержанием белка, улучшением аминокислотного скора, оптимизацией органолептических свойств и минимизацией затрат.

Разработанная рецептура десерта на основе творожной пасты из козьего молока с включением
5% сывороточного белка, 3% инулина и добавлением до 20% талкана позволяет получить творожные десерты с достаточно высокими характеристиками, удовлетворяющими возрастающие потребности потребителей, заинтересованных в здоровом питании и функциональных продуктах.

Об авторах

Динара Абаевна Тлевлесова^{1, 4}; кандидат технических наук, ассоциированный профессор

Tlevlessova@gmail.com; https://orcid.org/0000-0002-5084-6587

Алтынай Бурхатовна Абуова¹; доктор сельскохозяйственных наук,  профессор

a_burkhatovna@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-1987-8417

Раушан Кыдырхановна Макеева^{3, 4} ; главный технолог3; научный сотрудник4

raushan_u67@mail.ru; https://orcid.org/0000-0001-6344-4301

Жулдыз Канайкызы Кожаканова^3; директор

kozamilkkz@gmail.com; https://orcid.org/0000-0002-4652-8922

Акниет Толегенкызы Ибраихан¹; кандидат технических наук, докторант

ibraikhan.akniet0195@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-9444-6833

Рустем Бакытжанулы²; бакалавр

rustem_zhanys@mail.ru; https://orcid.org/0009-0005-9679-0258

¹Международный инженерно-технологический университет, пр-т Аль-Фараби, 93Г/5, Алматы, 050060, Казахстан

²Алматинский технологический университет, ул. Толе Би, 100, Алматы, 050012, Казахстан

³ИП Gala Food, с. Жандосово, Карасайский р-н,  Алматинская обл., 040915, Казахстан

⁴ Казахский научно-исследовательский институт перерабатывающей и пищевой промышленности, пр-т Серкебаева (бывший пр-т им. Ю. Гагарина), 238Г, Алматы, 050060, Казахстан

УДК 637.146.3
DOI: 10.32634/0869-8155-2025-390-01-130-139