автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.15, диссертация на тему:Обоснование и разработка технологии каротинсодержащих продуктов с использованием бурых водорослей для производства мучных кондитерских изделий и их товароведная оценка

На правах рукописи

Стодольник Любовь Николаевна

ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КАРОТИНСОДЕРЖАЩИХ ПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БУРЫХ ВОДОРОСЛЕЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МУЧНЫХ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ И ИХ ТОВАРОВЕДНАЯ ОЦЕНКА

Специальность: 05.18.15 - Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владивосток - 2014

005555598

005555598

Работа выполнена на кафедре биотехнологии и функционального питания федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет»

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор, заслуженный работник Высшей школы Каленик Татьяна Кузьминична

Официальные оппоненты:

Максимова Светлана Николаевна, доктор технических наук, доцент, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет», заведующая кафедрой «Технология продуктов питания»

Земляк Кирилл Григорьевич, кандидат технических наук, доцент, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Хабаровская государственная академия экономики и права», доцент кафедры товароведения

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности»

Защита состоится 07 октября 2014 года в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.056.16 на базе ДВФУ по адресу: 690922, г. Владивосток, о. Русский, п. Аякс-10,корп. 24 (В), 11 этаж, зал заседаний диссертационных советов.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке ДВФУ по адресу: 690090, г. Владивосток, ул. Алеутская, 65-6 и на сайте ДВФУ http://www.dvfu.ru/vveb/dissertacionnye-sovety/dissertacii.

Автореферат разослан «_» августа 2014 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета, к.т.н., доцент

Л.О. Коршенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования Пищевой рацион XXI века содержит функциональные пищевые продукты, обогащенные эссенциальными пищевыми веществами и микронутриентами (Тутельян В.А., 2007). Как известно растительное сырье наземного и морского происхождения является источником веществ различных классов, обладающих биологической активностью, что учитывается при его переработке в пищевых технологиях. Употребление в пищу продуктов с высоким содержанием каротиноидов связывают со снижением риска различных заболеваний, эти факты обуславливают пристальное внимание к проблемам повышения эффективности использования каротинсодержащего сырья. К нему относится, в том числе, тыква, имеющая при достаточно высоком содержании пектиновых веществ довольно значительные уровни /?-каротина (Бакулина О.Н., 2009). Существенный вклад в изучение проблемы комплексной переработки тыквы для создания функциональных продуктов, обогащенных каротиноидами, внесли Скрипников Ю.Г., Винницкая В.Ф. и др. Однако, возможность комплексного использования продуктов переработки тыквы, в том числе и кожуры, изучена недостаточно.

Наряду с растительным сырьем наземного происхождения в пищевых технологиях широко используются водоросли, содержащие полисахариды со свойствами растворимых пищевых волокон (Кадникова И. А. и др., 2009). Бурые водоросли семейства ламинариевых имеют существенное промысловое значение на Дальнем Востоке и проблема их пищевого использования и получения из них альгинатов достаточно хорошо изучены (Подкорытова A.B., 2010; Ами-нина Н.М., 2010; Крупнова Т.Н., 2012). Вместе с тем, вопросы создания продуктов питания, обогащенных /?-каротином и клетчаткой, путем комплексного использования продуктов переработки тыквы и бурых водорослей в качестве комбинированного источника природных структурообразователей - пектина и альгината не исследовались. В этой связи разработка технологии пищевого геля из тыквы и сахарины японской, представителя бурых водорослей, и обоснование его практического применения в технологии мучных кондитерских изделий является актуальным для пищевой промышленности РФ.

Целью диссертационного исследования является разработка технологий и товароведная оценка каротинсодержащих продуктов из тыквы с использованием бурых водорослей для отделочных полуфабрикатов и наполнителей и мучных кондитерских изделий на их основе.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

- провести сравнительный анализ ассортимента продуктов переработки тыквы и мучных кондитерских изделий, представленных в торговой сети Приморского края;

- определить потребительские предпочтения в отношении отделочных полуфабрикатов и наполнителей мучных кондитерских изделий и обосновать необходимость и целесообразность разработки их новых видов;

- дать сравнительную характеристику сортовых особенностей, химического и массового состава, содержания биологически активных веществ в анатомических частях тыквы, районированных в Приморском крае;

- разработать рецептуры и технологии получения геля из тыквы с использованием бурых водорослей;

- обосновать использование разработанного пищевого геля из тыквы и бурых водорослей в качестве компонента отделочных полуфабрикатов и наполнителей в технологии мучных кондитерских изделий;

- провести комплексную товароведную оценку пищевого геля, отделочных полуфабрикатов и наполнителей для мучных кондитерских изделий;

- разработать нормативно-техническую документацию на производство геля из тыквы и бурых водорослей.

Научная новизна работы получены новые знания о сортовых особенностях, химическом и массовом составе, содержании биологически активных веществ в 5 сортах тыквы, районированных в Приморском крае. Установлено, что максимальным содержанием /?-каротина характеризуется сорт тыквы Внучка.

Показана перспективность использования мякоти, кожуры и плаценты тыквы для получения пищевого геля. Установлены закономерности механизма формирования гелеобразной структуры при совместной переработке тыквы и бурых водорослей от параметров процесса кислотного гидролиза.

Приведен сравнительный анализ ассортимента мучных кондитерских изделий, представленных в торговой сети Приморского края. Результаты изучения мнений целевой аудитории потребителей подтверждают необходимость и актуальность разработки новых видов отделочных полуфабрикатов с использованием нетрадиционного сырья, в частности кожуры тыквы для мучных кондитерских изделий.

Показано, что разработанные отделочные полуфабрикаты и наполнители для мучных кондитерских изделий характеризуются высоким содержанием биологически активных веществ, в частности природного р-каротина и пищевых волокон.

Практическая значимость работы заключается в разработке технологии получения и рецептуры каротинсодержащих продуктов: пищевого геля из тыквы и бурых водорослей, отделочных полуфабрикатов и наполнителей для мучных кондитерских изделий. Обосновано применение разработанного геля в качестве компонента отделочных полуфабрикатов в технологии мучных кондитерских изделий. Определены регламентируемые показатели и нормы, положенные в основу технической документации на пищевой гель. Разработан, утвержден и зарегистрирован в установленном порядке комплект ТД на пищевой гель «Тыковит» (ТУ 9265-001-09241679-2013 «Пищевой биогель «Тыковит», ТИ к ТУ 9265-001-09241679-2013). Подана заявка на изобретение (приоритетная справка ФИПС 2012123191/13 (035289) от 05.06.2012 г.) Технология производства каротинсодержащих продуктов - отделочных полуфабрикатов, напол-

нителей и мучных кондитерских изделий апробирована на базе учебно-производственного центра филиала ДВФУ в г. Находка путем выпуска пробных партий общей массой 50 кг.

Основные положения, выносимые на защиту:

- сравнительная характеристика химического состава и содержания биологически активных веществ в различных анатомических частях пяти сортов тыквы, районированных в Приморском крае;

- технология получения каротинсодержащих продуктов из тыквы: пищевого геля, отделочных полуфабрикатов, наполнителей и мучных кондитерских изделий, особенности их состава;

- товароведная оценка разработанных продуктов на основе тыквы и бурых водорослей.

Апробация работы основные положения и результаты научных исследований диссертационной работы докладывались на международных конференциях: III международной научно-технической конференции молодых ученых «Актуальные проблемы технологии живых систем» (Владивосток, 2009); международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований» (Одесса, 2010); международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, 2010); международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Новые технологии переработки сельскохозяйственного сырья в производстве продуктов общественного питания» (Владивосток, 2010); международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований» (Одесса, 2011).

Личный вклад соискателя состоит в подготовке и проведении экспериментальных исследований на всех этапах работы, интерпретации полученных результатов, анализе закономерностей, разработке технологии и рецептур, участии в подготовке публикаций.

Публикации по материалам диссертации опубликовано 8 научных работ в научных периодических изданиях, трудах всероссийских и международных конференций, из них 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.

Структура и объём диссертационной работы: состоят из введения, обзора литературы, описания объектов, материалов и методов исследования, результатов исследований и их обсуждения, выводов, списка использованных источников и приложений. Основное содержание работы изложено на 150 страницах и содержит 30 таблиц, 23 рисунка, 6 приложений. Список использованных источников включает 170 наименований российских и зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности темы, сформулированы цели и задачи исследования, определены основные положения, выносимые на защиту, обоснована научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе «Научные и практические предпосылки технологии ка-ротинсодержащего геля на основе продуктов переработки сырья растительного и водного происхождения» обобщены и проанализированы литературные источники, отражающие роль отделочных полуфабрикатов в формировании ассортимента мучных кондитерских изделий, дана характеристика перспективных сырьевых источников растительного наземного и водного происхождения в технологии гелей. Представлены сведения о составе и свойствах природных структурообразователей, технологии гелевых систем на основе пектинов и альгинатов водорослей, их модификации, стабилизации.

Во второй главе «Организация эксперимента и методы исследований» дано описание объектов и методов исследования, представлена общая схема диссертационного исследования (рисунок 1). В качестве объектов исследований были использованы: плоды тыквы 5 различных сортов, возделываемой на опытных полях Приморского края Приморского НИИ сельского хозяйства ФАНО РФ: крупноплодные (СисигЬНатаЫта) - Улыбка, Надежда; твердокорые (СисигЬНареро Ь.) - Внучка, Малютка, Китай-33, выращенные в с. Суражевка и в Черниговском районе Приморского края летом 2010, 2011 годов; мякоть, кожура и плацента тыквы сорта Внучка; бурые водоросли (сахарина японская), выработанные ООО «Янтарное», г. Южно-Сахалинск, (ТУ 9265-006-00461342-02); порошок из кожуры тыквы сорта Внучка; пищевой биогель «Тыковит» (ТУ 9265-00109241679); отделочные полуфабрикаты и наполнители для мучных кондитерских изделий, содержащие пищевой гель «Тыковит»; мучные кондитерские изделия с использованием пищевого геля «Тыковит» в качестве отделочных полуфабрикатов.

Выявление предпочтений потребителей мучных кондитерских изделий проводилось с использованием стандартизированного интервью по квотной выборке респондентов (Светуньков С.Г., 2003). Массовую долю составных частей (мякоть, кожура, плацента, семена) тыквы определяли весовым методом согласно ГОСТ 8756.1-79 и ГОСТ 8756.10-70. Определение содержания /?-каротина проводили спектрофотометрическим методом с помощью спектрофотометра «иУ-1800» при длине волны 190-700 нм согласно ГОСТ 8756.22-80. Определение содержания витамина С проводили согласно ГОСТ 24556-89 методом прямого титрования 0,001 моль/дм3 раствором 2,6-дихлорфенол-индофенола. Содержание клетчатки в анатомических частях тыквы и геле определяли методом Геннеберга и Штомана согласно ГОСТ Р 52839-2007. Метод основан на последовательной обработке навески испытуемой пробы растворами кислоты и щелочи, озолении и количественном определении органического остатка весовым методом. Содержание сырой клетчатки выражали в виде массовой доли в процентах.

4. Разработка рецептуры и технологии комплексного пищевого геля «Тыковит»

Разработка технологии высушенного порошка из кожуры тыквы

*

Выбор параметров технологического процесса Исследование показателей качества порошка в процессе хранения

Обоснование и выбор оптимальной дозировок тыквы (порошка из кожуры тыквы, мякоти и плаценты) и сахарины японской

Химический состав Органолептические показатели качества Физико-химические и макробнотиче-ские. показатели

Рисунок 1 - Общая схема диссертационных исследований

Определение минерального состава (кальций, магний, фосфор, железо) проводили атомно-адсорбционной спектроскопией на приборе AAS-1 (Германия), при стандартных условиях. Содержание сухих веществ определяли методом высушивания навески 10 г при температуре 102 + 2°С до постоянной массы в сушильном электрическом шкафу марки СНОЛ-3,5. Пектин определяли тит-риметрическим методом согласно ГОСТ 29059-91. Пищевую и энергетическую ценность определяли расчетным методом (Скурихин И.М., 1995). Массовую долю золы определяли весовым методом, после минерализации навески продукта в муфельной печи при температуре 500...600 "С. Эффективную вязкость пищевого геля определяли на ротационном вискозиметре B8U фирмы «Toki-mekCo., LTD». Содержание общего сахара определяли йодометрическим методом согласно ГОСТ 5903-89. Активную кислотность определяли электрометрически на рН-метре рН-121 согласно ГОСТ 26188-84. Количественное содержание алъгиновой кислоты определяли согласно ГОСТ 26185-84. Сравнительную товароведную комплексную оценку качества мучных кондитерских изделий осуществляли методом квалиметрии, используя рекомендации В.И. Хлебникова (1988). Органолептические показатели готовой продукции определяли по пятибалльной шкале. Установление органолептических профилей пищевого геля из тыквы и сахарины японской проводили дескрипторами, характерными для данной группы продуктов, предусматривая вкус, цвет, запах и консистенцию (ISO 11035:1994; Родина, 2005). Органолептическая оценка изделий в процессе хранения была проведена по комплексному показателю (100-баллов), с учетом коэффициентов весомости: для вкуса и запаха — 10, цвета и внешнего вида - 6, консистенции - 4. Микробиологические показатели и показатели безопасности в процессе изготовления и хранения сырья, вспомогательных материалов и готовых продуктов устанавливали по требованиям СанПиН 2.3.2.107801, СанПиН 2.3.2.11280-03, Технического регламента Таможенного союза 021/2011 (TP ТС 021/2011). Подготовку проб для микробиологических анализов осуществляли согласно ГОСТ 26668-85. Показатели безопасности исследовали стандартными методами: пестициды (ГХЦГ и его изомеры а, Д у, ДДТ и его метаболиты) в соответствии с ГОСТ 30349-96; микотоксины (патулин) - в соответствии с ГОСТ 28038-89; радионуклиды - в соответствии с Едиными санитарно-эпидемиологическими и гигиеническими требованиями к товарам, подлежащих санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю). Токсичные элементы определяли методом атомной абсорбции: свинец согласно ГОСТ 26932-86, мышьяк - ГОСТ 26930-86, кадмий - ГОСТ 26933-86, медь - ГОСТ 26931-86, ртуть - ГОСТ 26927-86, цинк - ГОСТ 26934-86. Достоверность данных достигалась планированием количества экспериментов, необходимых и достаточных для достижения достоверности результатов (Р = 0,85-0,90), при доверительном интервале д= ± 5 %. Для графического изображения динамики различных показателей применяли программные пакеты «Microsoft Exsel», 2014;« Statistica 7.0».

В третьей главе «Исследование ассортимента и потребительских предпочтений в отношении отделочных полуфабрикатов и наполнителей мучных кондитерских изделий» дано обоснование к разработке отделочных

Миндальный

Крошковый 6%

Воздушный 10%

Слоёный 12%

Бисквитный 32%

Песочный 14%

Заварной 18

полуфабрикатов и наполнителей для мучных кондитерских изделий с использованием продуктов переработки тыквы и бурых водорослей. Анализ результатов исследования ассортимента продуктов переработки тыквы, представленных в торговой сети г. Находка, показал, что предложение такой продукции является существенно ограниченным - представлены только соки и нектары, содержащие в своем составе тыкву, в основном производства России.

Структура предложения пирожных (по способу приготовления) в торговой сети Приморского края представлена на рисунке 2.

Данные диаграммы показывают, что ассортимент пирожных в торговой сети Приморского края, является достаточно широким: включает 48 наименований и представлен полуфабрикатами различных способов приготовления. Широко представлены пирожные бисквитные (32 %), заварные (18 %) и песочные 14 %). Анализ соотношения отделочных полуфабрикатов, используемых для мучных кондитерских изделий показал, что предприятия используют преимущественно взбитые сливки с различными наполнителями, в основном продуктами переработки фруктов, ягод и плодов - до 31 %, и крем сливочный (20 %) (рисунок 3). Однако, ассортимент пирожных с фруктово-ягодными наполнителями является недостаточно широким, а овощные наполнители, в том числе и из тыквы, не представлены совсем.

Предпочтения потребителей в отношении мучных кондитерских изделий выявлялись с помощью метода интервьюирования с предварительным расчетом квотной выборки респондентов. Объем выборки из генеральной совокупности жителей г Находка составил 217 человек из 162162 жителей. Выявление предпочтений потребителей показало, что мучные кондитерские изделия с отделочными полуфабрикатами и наполнителями являются востребованными у потребителей - 63,5 % покупают их не реже 1 раза в неделю, 59 % опрошенных респондентов относятся к отделочным полуфабрикатам и наполнителям как к дополнительным вкусовым ингредиентам, 34 % воспринимают их в качестве украшения, а 7 % считают их полезными добавками.

Рисунок 2 - Структура ассортимента пирожных в торговой сети Приморского края по способу приготовления

2 Глазурь

Кремово-фруктовый

-9-

^ Шоколадный

о

Г Фруктовый

р Миндально-ореховый Творожный £ Кремовый

Л Белковый

О 5 10 15 20 25 30 35 Доля от общего числа, %

Рисунок 3 - Структура отделочных полуфабрикатов, используемых для мучных кондитерских изделий, реализуемых в торговой сети Приморского края

Анализ результатов потребительских предпочтений к мучным кондитерским изделиям показал, что преобладающим критерием выбора при их покупке выступает качество, заключение, о котором потребителем делается на основании внешнего вида, стоимости и опыта потребления. Критерии, влияющие на выбор потребителями мучных кондитерских изделий, в частности пирожных, являются: качество, соотношение цена и качество, польза для здоровья, цена, реклама, производитель и др. (рисунок 4).

Качество

Соотношение цены и качества Реклама Цена

Марка производителя Советы при покупке Остальное

0 5 10 15 20 25 30 35 Критерии, %

Рисунок 4 - Критерии, влияющие на выбор потребителями мучных кондитерских изделий

72 % респондентов отметили, что приобретали бы мучные кондитерские изделия, в частности пирожные, обогащенные биологически активными веществами и обладающие дополнительными полезными для организма человека свойствами. 58 % опрошенных респондентов покупали бы пирожные с овощ-

ными наполнителями. Таким образом, анализ ассортимента продуктов переработки тыквы и мучных кондитерских изделий, представленных в торговой сети Приморского края, показал недостаточность продуктов данной товарной группы, обогащенных компонентами овощного и морского сырья.

В четвертой главе «Обоснование выбора сырья для производства пищевого геля» проведены исследования качественных и количественных характеристик пяти сортов тыквы: Внучка, Малютка, Надежда, Китай-33 и Улыбка, районированных в Приморском крае. Установлено, что исследуемые сорта тыквы обладают комплексом основных хозяйственно-биологических признаков относительно скороспелости, количественных и качественных показателей плода. Анализ скороспелости исследуемых сортов тыквы показал, что сорта Китай-33 и Надежда имеют период созревания плодов 101-120 дней, а у сортов Внучка, Малютка и Улыбка период созревания является коротким и составляет 80-100 дней.

Исследования массовых соотношений анатомических частей плода тыквы показали, что для различных сортов тыквы они мало отличаются (рисунок 5).

Внучки (с. Сурпжевка)

Внучки (ЧсрнигаескнП р-т

Анатомические части Рисунок 5 — Массовое соотношение анатомических частей плода тыквы различных сортов, %

Выявлено, что в плодах содержание мякоти колеблется от 64 до 73 % (сорта Китай-33 и Малютка соответственно), плаценты - от 8 до 15 % (сорта Внучка и Китай-33 соответственно), кожуры - от 10 до 13 % (сорта Малютка, Внучка, Китай-33, Надежда), семян - от 5 до 8 % (сорта Малютка, Китай-33, Улыбка).

Результаты исследования содержания сухих веществ в различных сортах тыквы селекции Приморского края (рисунок 6) показали, что их максимальным содержанием характеризуются сорта тыквы Внучка и Малютка. Содержание сухих веществ в мякоти данных сортов составляет от 13,7 % (сорт тыквы Малютка) до 14,5 % (сорт тыквы Внучка).

I | 1 7

Улыбка

8,1

Китай-33 |

9

Надежда |

13,7

Малютка • |

14,3

Внучка (с. Суражевка' 1

1 1 14,5

Внучка (Черниговский р-н^ 1

-.-,- ,

О 2 4 6 8 10 12 14 16

Сухие вещества, %

Рисунок 6 - Содержание сухих веществ в мякоти различных сортов тыквы

Изучен химический состав пяти сортов тыквы, районированных в Приморском крае. Анализ данных показал, что в основном сухие вещества представлены сахарами, пектиновыми и минеральными веществами. Результаты исследования химического состава плаценты, мякоти и кожуры анализируемых сортов тыквы показали различие в распределении между ними воды, сахара, пектина, клетчатки и минеральных веществ. Самым обводненным сортом оказался сорт Улыбка - доля воды превышала 90 %. Сорт Китай-33 содержал максимальную долю общего сахара относительно других сортов, однако в плаценте тыквы сорта Внучка его содержание достигало 6,12 %. Сравнительный анализ распределения сахара в частях тыквы показал, что в большинстве он накапливается в мякоти (от 2,79 до 7,03 %) и плаценте (от 3,45 до 6,12 %). У всех сортов тыквы максимальная доля пектина содержится в плаценте - в 2,5-2 раза больше, чем в остальных анатомических частях. Содержание пектина в мякоти максимально в сортах Малютка и Внучка (с. Суражевка и Черниговский район) (1,19, 1,03 и 0,98 % соответственно). Содержание клетчатки по анатомическим частям колеблется от 2,67 в мякоти до 4,78 % в кожуре. Максимальным содержанием минеральных веществ характеризуются сорта Внучка, Надежда и Малютка. Причем соотношение их в плаценте и кожуре отличается незначительно (1,98 и 1,45, 2,07 и 1,48 в сорте Внучка различного районирования, 1,96 и 1,34 в сорте Надежда, 1,78 и 1,36 % в сорте Малютка). При этом, можно констатировать, что в мякоти исследуемых сортов тыквы накапливаются преимущественно сахара, в плаценте - пектины, минеральные вещества и клетчатка, в кожуре - клетчатка и минеральные вещества.

Результаты исследования содержания ^-каротина и витамина С в анатомических частях различных сортов тыквы, районированных в Приморском крае, представлены в таблице 1.

Таблица 1 — Содержание /?-каротина и витамина С в анатомических частях различных сортов тыквы, районированных в Приморском крае

Анатомическая часть сорта

/?-каротин

Содержание, мг/100 г

витамин С

Внучка (Черниговский р-н)

5,59+0,27

9,31+4,5

13,02+1,45

10,65+5,1

кожура

10,9+0,9

11,56+5,5

Внучка (с. Суражевка)

плацента

4,34+0,2

8,76+4,3

10,57+0,9

9,89+4,7

кожура

10,78+0,8

10,67+5,1

Малютка

плацента

3,51+0,2

10,91+5,0

мякоть

11,18+1,0

11,72+5,5

кожура

10,8Ц0,8

12,09+5,9

Надежда

плацента

1,97+0,1

10,15+4,9

9,58+0,5

12,32+6,0

кожура

8,85+0,4

12,45+6,1

Китай-33

Улыбка

кожура

кожура

3,58+0,2 6,54+0,3 7,74+0,4

2,21+0,1 9,65+0,6 9,94+0,5

11,60+5,4 12,06+5,8 11,95+5,8

7,70+3,6 8,12+3,9 9,01+4,4

Было показано, что содержание ^-каротина в плодах тыквы существенно различается как между сортами, так и между анатомическими частями. Максимальным содержанием /?-каротина характеризуются сорта Внучка разных районов произрастания, Улыбка и Малютка. Содержание витамина С во всех сортах тыквы оказалось практически одинаково, также как и его распределения по анатомическим частям.

Исследование состава минеральных веществ в анатомических частях различных сортов тыквы выявило, что основными элементами являются кальций, магний, фосфор и железо. Показано, что максимальным содержанием кальция характеризуется мякоть тыквы (от 110 до 120 мг/100 г в сортах Надежда и Внучка). Плацента характеризуется высоким содержанием магния (от 10 мг/100 г в сорте Малютка до 65 мг/100 г в сорте Внучка) и фосфора (от 56 мг/100 г в сорте Улыбка до 93 мг/100 г в сорте Китай-33). Максимальным содержанием кальция и магния в кожуре характеризовались сорта тыквы Внучка и Малютка, фосфора — сорта тыквы Надежда и Китай-33. Железо распределено в различных сортах тыквы не одинаково: в сортах Внучка и Малютка оно находится преимущественно в мякоти (0,70 и 0,62 мг/100 г соответственно), в сортах Улыбка, Китай-33 и Надежда - в кожуре (0,52, 0,57, 0,73 мг/100 г соответственно). Таким образом, сравнительная характеристика сортовых особенностей, химического и

массового состава, содержания биологически активных веществ в сортах тыквы, районированных в Приморском крае, показала, что сорта тыквы Внучка и Малютка обладают высокой скороспелостью, высоким содержанием пектина (2,00 и 2,71 % соответственно), клетчатки (10,28 и 10,56 % соответственно), общего сахара (13,91 и 16,48 % соответственно), минеральных веществ, в частности кальция (26,70 и 24,2 мг/100 г соответственно). Проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что данные сорта являются перспективными для разработки технологии пищевого геля «Тыковит».

Пятая глава «Разработка технологии и рецептур пищевого геля «Тыковит» и обоснование его использования в мучных кондитерских изделиях». В качестве компонента пищевого геля «Тыковит» рассмотрена возможность использования различных анатомических частей тыквы (мякоти, плаценты и кожуры) как источника технологически значимых компонентов -пектина и кальция.

Для получения порошка из кожуры тыквы ее подвергали гидромеханической обработке, сушили до остаточного содержания воды не более 5 % двумя способами: конвективным при температуре теплоносителя 120...150 °С и с применением инфракрасной сушки при температуре 50...60 °С. Технологический цикл конвективной сушки составил 5 часов при температуре 120...140°С, при повышении температуры теплоносителя до 140... 150 °С - 3 часа. Данный температурный режим позволяет практически полностью сохранить органолеп-тические и биологические свойства получаемого порошка из кожуры тыквы на уровне исходного сырья. Далее высушенную кожуру тыквы измельчали до размера частиц не более 0,1 мм.

Результаты химического состава (таблица 2) свидетельствует о том, что в порошке, высушенном с применением инфракрасного излучения, по сравнению с конвективным способом сушки на 5,7 % выше содержание клетчатки.

Таблица 2 - Химический состав кожуры тыквы, г/100 г

Показатель До сушки Способ сушки

конвективный инфракрасное излучение

Сухие вещества 11,82±0,5 95,1±4,3 95,2±4,1

Клетчатка 4,33±0,2 30,4±2,0 36,1±2,3

Минеральные вещества, в том числе: 1,45±0,07 13,1 ±0,52 13,42±0,64

железо 0,0022±0,001 0,026±0,001 0,027±0,001

кальций 0,080±0,004 1,0±0,05 1,2±0,06

магний 0,090±0,004 1,1±0,05 1,1±0,05

фосфор 0,010±0,005 0,16±0,08 0,19±0,09

В качестве рецептурных компонентов для получения пищевого геля использовали порошок из кожуры тыквы, мякоть, плаценту тыквы и сахарину японскую. Порошок из кожуры тыквы был введен в качестве структурообразо-вателя и источника ионов Са2+.

Разработка технологии пищевого геля предусматривала несколько этапов определения: порядка введения компонентов, соотношения их в рецептуре, концентрации ионов Са2+, величины рН системы, продолжительность гелеобра-зования, температуры.

Путем использования метода экспертных оценок определены требования к реологическим характеристикам пищевого геля: модуль упругости должен составлять 15,41-Ю4 Па и эластичность - 8,95'104 Па. На основании установленных требований к пищевому гелю из тыквы и бурых водорослей (сахарины японской) созданы модельные системы со следующими соотношениями основных компонентов: модельная система 1 - водорослей 15 %, тыквы - 85 %; модельная система 2 - водорослей 20 %, тыквы - 80 %; модельная система 3 - водорослей 25 %, тыквы - 75 %.

Результаты серии двухфакторных экспериментов, характеризующие содержание ионов Са2+ в системе в зависимости от выбранных параметров, показали что зависимость содержания ионов Са2+ от рН и температуры процесса ге-леобразования описывается квадратичной функцией:

г=0,0019х+0,0001у-0,0002х2-6ху-7у2 - 0,0066, где Ъ - содержание Са2+, х - значение рН, у - температура.

Таким образом, максимальный переход ионов Са2+ в растворимое состояние осуществляется при рН=3,1 и температуре процесса 75 °С.

Переход ионов Са + в растворимое состояние в зависимости от степени измельчения порошка тыквы и продолжительности процесса описывается квадратичной функцией:

2=-5х-6у"бх2 -7ху-8у2, где Ъ - содержание Са2+, х - степень измельчения, у - продолжительность.

Таким образом, максимальный переход ионов Са2+ в растворимое состояние осуществляется при измельчении кожуры тыквы до частиц размером не более 0,1 мм и продолжительности процесса гелеобразования не менее 90 минут.

Основываясь на полученных зависимостях определено, что рациональными параметрами, максимально обеспечивающими переход ионов Са2+ из порошка кожуры тыквы в пищевой гель, являются: рН=3,1 и температура процесса гелеобразования 75 °С, размер частиц не более 0,1 мм, продолжительность процесса не менее 90 минут.

На следующем этапе исследований установлены зависимости реологических характеристик разрабатываемого пищевого геля из тыквы и сахарины японской от состава и времени реакции гелеобразования (рисунок 7). Анализ полученных данных позволил установить, что заданные значения реологических характеристик (эффективная вязкость 15,41 104Па-с и динамическая вязкость 8,95 104Па-с) достигаются при продолжительности процесса гелеобразования не менее 20 минут для модельных систем 2 и 3. Однако, по органолепти-ческим характеристикам более предпочтительной является модельная система 2, содержащая тыкву и сахарину японскую в соотношении 8:2, которая и была выбрана в качестве исходной для формирования рецептуры пищевого геля из тыквы и бурых водорослей.

"^"Модельная система 1 ""^""Модельная система 2 "^"Модельная система 3

А. Время реакции гелеобразования, мин.

о

к) 1М ■

у

1» ■

л

и

120 ■

о

И

го к ш -

в ¡5 ■

а М --

40 -г

•е-

•в

л а --

""^Модельная система 1 "•"Модель нал система 2 ^^ Модель нал система 3

10 15 20 25 10

Б. Время реакции гелеобразования, мин.

Рисунок 7 - Зависимость вязкости (А - динамической, Б - эффективной) геля от времени реакции гелеобразования На основании полученных результатов и установленных закономерностей разработаны рецептуры пищевого геля из тыквы и бурых водорослей «Тыко-вит» (таблица 3).

Наименование компонента Содержание, %

Рецептура 1 Рецептура 2 Рецептура 3

Мякоть тыквы 77,3 - 38,7

Плацента тыквы - 77,3 38,6

Сахарина японская 20 20 20

Порошок из кожуры тыквы 1,0 1,0 1,0

Кислота лимонная 1,3 1,3 1,3

Натрий двууглекислый 0,4 0,4 0,4

Технологическая схема производства пищевого геля «Тыковит» представлена на рисунке 8. В схеме выделены следующие основные этапы: получение порошка из кожуры тыквы; получение альгината кальция путем растворения и замещения ионов сахарины японской ионами Са2+ порошка кожуры тыквы; процесс гелеобразования; пастеризация; упаковка и маркировка полученного продукта.

Рисунок 8 - Технологическая схема производства пищевого геля «Тыковит»

Результаты исследования химического состава сырья и пищевого геля «Тыковит» представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Содержание биологически активных веществ отдельных компонентов и в пищевом геле «Тыковит»

Объект Содержание, г/100 г

пектин Р- каротин альгино-вая кислота витамин С кальций магний клетчатка

Мякоть тыквы 0,45 0,011 - 0,0099 0,110 0,070 2,94

Порошок из кожуры 4,30 0,020 - 0,0010 1,200 1,100 36,1

Сахарина японская - - 23,8 0,0004 0,008 0,034 0,12

Пищевой гель «Тыковит» 0,420 0,040 5,7 0,0077 0,013 0,039 6,2

Анализ полученных результатов показал, что разработанные режимы обработки позволяют сохранить биоактивные компоненты сахарины японской (до 24 % альгиновой кислоты) и тыквы (до 4 % пектина, до 40 % минеральных веществ, до 36 % клетчатки и до 0,04 % /?-каротина).

Энергетическая ценность пищевого геля «Тыковит» составляет 21,61 ккал.

С целью практического использования в общественном питании пищевого геля «Тыковит» разработаны технологии и рецептуры отделочных полуфабрикатов на основе растительных сливок и наполнителей на фруктово-ягодных основах (черная смородина, лимон, апельсин). На рисунке 9 представлены расчетные данные удовлетворения суточной потребности наполнителей (согласно МР 2.3.1.2432-08). Расчетные данные приведены с учетом введения полуфабрикатов в готовые изделия в массе 30 г на 1 порцию.

I ^

в. £

ё| § щ

Д !•

^ с

=

Отделочный полуфабрикат

Наполнитель из чёрной смородины с

гелем "Тыковит"

«Витамин С Р-кдротина

Наполнитель из лимонов с

гелем "Тыковит"

Наполнитель из апельсинов с

гелем "Тыковит"

Рисунок 9 - Удовлетворение суточной потребности в витамине С и /?-каротине

Установлено, что при употреблении продуктов, разработанных на основе отделочных полуфабрикатов и наполнителей в массе 30 г, можно удовлетворить среднесуточную физиологическую норму потребления ^-каротина на 96,97 и 40,0 % соответственно, витамина С - на 8,22 - 44,89 % в зависимости от фрук-тово-ягодной основы.

В главе 6 «Комплексная товароведная оценка качества пищевого геля «Тыковит» и продукции с его использованием» представлены результаты изучения потребительских свойств пищевого геля, отделочного полуфабриката для мучных кондитерских изделий и наполнителей. Оценка производилась по совокупности органолептических, физико-химических, микробиологических показателей и показателей безопасности в соответствии с пожеланиями потребителей и требованиями СанПиН 2.3.2.11280-03, ТР ТС 021/2011. Физико-химические показатели разработанных продуктов представлены в таблице 5.

Следует отметить, что рН продуктов изменялся в пределах от 5,4 до 6,0.

Таблица 5 — Физико-химические показатели геля «Тыковит» и продукции с его использованием

Наименование показателя массовая доля, % Пищевой гель «Тыковит» Наполнители на основе фруктово-ягодных полуфабрикатов и геля «Тыковит» Отделочный полуфабрикат

апель сино-вый лимонный черносмородиновый

Сухие вещества Общий сахар (инвертный сахар) 20 57,0 62,0 57,0 60,0 57,5 62,0 67,1 13,4

Общая кислотность (яблочная кислота) 0,6 0,6 0,4 0,4 0,15

Для органолептического анализа отделочного полуфабриката для мучных кондитерских изделий были разработаны профили и дескрипторы, которые предусматривали следующие показатели: цвет, вкус, консистенция, запах. Профилограммы отделочного полуфабриката для мучных кондитерских изделий представлены на рисунке 10. В качестве образца для сравнения использовали крем на основе растительных сливок «Дема» (Дания), соответствующий ТУ 9190-008-07174017-01«Сливки растительные фасованные».

По микробиологическим и показателям безопасности разработанные пищевой гель «Тыковит», отделочный полуфабрикат для мучных кондитерских изделий и наполнители соответствуют требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01, СанПиН 2.3.2.11280-03, ТР ТС 021/2011. По результатам изменения органолептических показателей образцов пищевого геля «Тыковит» в процессе хранения при температуре 4... 10 °С и относительной влажности воздуха 70±2 % установлен срок хранения — 14 суток. Микробиологические и физико-химические исследования продукта в процессе хранения подтвердили: массовая доля сухих

веществ увеличилась на 10 %, но в конце срока хранения была в пределах значений (20 %); водородный показатель (рН) изменился на 0,3.

Интенсивный

Желтый

Свойственный для сырья

Тыквенный

Молочный

Яблочный

Сливочный

С кислинкой

Кремообразная

Нежн

Водорослевый

Однородная

Сладкий

Гармоничный

Вязкая

Тыквенный

Приятный

Сливочный

Рисунок 10 - Профилограммы органолептических показателей (А - цвет, Б - вкус, В - консистенция, Г - запах):

Отделочный полуфабрикат Крем на растительной основе «Дема»

Для того, чтобы всесторонне оценить разработанные отделочные полуфабрикаты и наполнители для мучных кондитерских изделий, была произведена комплексная оценка качества.

Расчёт комплексного показателя качества выражали следующей формулой: П = (Р„М„ + Р,2М12+ Р13М13 + Р14М14)М1+(Р2М2)+(Рз1Мз1+ Р32М32)Мз где П - индекс качества; М - коэффициенты значимости показателей.

Органолептические показатели включали цвет (Рп), вкус (Р12), консистенцию (Р!3), аромат (Р|4); оценку энергетической ценности (Р2). Показатель удовлетворения суточной потребности в микронутриентах включал содержание /?-каротина (Р31) и содержание витамина С (Р32).

Коэффициенты значимости (М) показателей качества имели следующие значения: органолептические показатели (МО - 0,3: цвет (Рп) - 0,1, вкус (Р12) -0,3, консистенция (Р13) - 0,4, аромат (Р14) - 0,2; оценка энергетической ценности (М2): энергетическая ценность (Р2) - 0,2; показатель удовлетворения суточной потребности в микронутриентах (М3) - 0,5: содержание /?-каротина (Р31) - 0,5, содержание витамина С (Р32) - 0,5.

Комплексный показатель качества разработанных на основе геля полуфабрикатов для мучных кондитерских изделий составил: от 0,523 до 0,633 - для наполнителей и 0,969 - для отделочного полуфабриката, что говорит о высоком качестве разработанных полуфабрикатов для мучных кондитерских изделий.

ВЫВОДЫ

1. Сравнительный анализ ассортимента продуктов переработки тыквы и мучных кондитерских изделий с отделочными полуфабрикатами и наполнителями, показал отсутствие обогащенных, на основе овощного и морского сырья продуктов данной товарной группы.

2. Проведенные исследования рынка мучных кондитерских изделий с отделочными полуфабрикатами показали, что наиболее значимыми для выбора потребителей между альтернативными вариантами являются «сырье / внешний вид» (29,5%), «польза для здоровья» (17,9 %), дополнительные ингредиенты (16,5%) и цена (12,7%).

3. Сравнительная характеристика сортовых особенностей, химического и массового состава, содержания биологически активных веществ в сортах тыквы, районированных в Приморском крае, показала, что сорта тыквы Внучка и Малютка обладают высокой скороспелостью и наиболее высоким содержанием /?-каротина (13,02 и 11,18 мг/100 г соответственно), общего сахара (5,23 и 6,91 % соответственно), минеральных веществ (1,11 и 1,2% соответственно).

4. Определены соотношения основных компонентов пищевого геля на основе тыквы, состав: тыква: бурые водоросли - 8:2 и впервые разработана технология его получения. Установлены рациональные параметры, максимально обеспечивающие переход ионов Са2+ из порошка кожуры тыквы в пищевой гель: рН=3,1, температура процесса 75 °С, продолжительность процесса не менее 90 минут. Установленный срок годности разработанного пищевого геля из тыквы и бурых водорослей составляет 14 суток. Эффективная и динамическая вязкость пищевого геля составила 15,41 104Па-с и 8,95'104Па-с соответственно.

5. Обосновано использование разработанного пищевого геля из тыквы и сахарины японской в качестве компонента отделочных полуфабрикатов и наполнителей в доле не менее 30 % в технологии мучных кондитерских изделий. Доказано, что введение пищевого геля из тыквы и сахарины японской в состав отделочных полуфабрикатов и наполнителей для мучных кондитерских изделий увеличивает содержание в них (5-каротина на 4,85 и 2 мг, что составляет 96,97 и 40 % от суточной потребности соответственно.

6. Комплексная товароведная оценка пищевого геля из тыквы и бурых водорослей, отделочных полуфабрикатов и наполнителей показала, что разработанные продукты соответствуют предпочтениям потребителей, являются безопасными и отвечают требованиям ТР ТС 021/2011. Комплексный показатель качества составил: от 0,523 до 0,633 - для наполнителей и 0,969 - для отделочного полуфабриката для мучных кондитерских изделий.

7. Разработан, утвержден и зарегистрирован в установленном порядке комплект технической документации на пищевой гель «Тыковит» (ТУ 9265-00109241679-2013 «Пищевой биогель «Тыковит», ТИ к ТУ 9265-001-09241679-2013).

Публикации по теме диссертации

1. Стодольник, Л.Н. Использование продуктов переработки тыквы в кондитерском производстве / Л.Н. Стодольник, Л.В. Левочкина // Актуальные проблемы технологии живых систем: сборник материалов III международной научно-технической конференции молодых ученых. - Владивосток: ТГЭУ, 2009.-С. 56-57.

2. Каленик, Т.К. Региональные аспекты комплексного использования продуктов переработки тыквы в специализированном питании / Т.К. Каленик, Е.В. Ковалева, Л.Н. Стодольник, Э.З. Ягубов // Современные направления теоретических и прикладных исследований 2010: сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции. - Одесса: Чер-номорье, 2010. - Том 5: Технические науки. - С. 8-11.

3. Каленик, Т.К. Использование приморских сортов тыквы при проектировании функциональных продуктов питания / Т.К. Каленик, Е.А. Ковалева, Л.Н. Стодольник, Э.З. Ягубов // Пищевые технологии и биотехнологии: сборник материалов международной конференции молодых ученых. - Казань: КГТУ, 2010.-С. 63-65.

4. Стодольник, Л.Н. Разработка и использование биогеля из тыквы в кондитерском производстве / Л.Н. Стодольник, Е.А. Ковалева, Т.К. Каленик // Новые технологии переработки сельскохозяйственного сырья в производстве продуктов общественного питания: сборник материалов международной конференции с элементами научной школы для молодежи. - Владивосток: Изд-во ТГЭУ, 2010.-С. 375-380.

5. Ковалева, Е.А. Производство и использование порошка из кожуры тыквы / Е.А. Ковалева, Л.Н. Стодольник, Т.К. Каленик // Современные направления теоретических и прикладных исследований 2011: сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции. -Одесса: Черноморье, 2011. - Том 4: Технические науки. - С. 71-75.

6. Ковалева, Е.А. Потребительские свойства приморских сортов тыквы как источника биологически активных веществ / Е.А. Ковалева, Л.Н. Стодольник, Т.К. Каленик // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2011. - № 11. -С. 30-33.

7. Каленик, Т.К. Новые продукты функционального питания на основе биоактивных компонентов морских и наземных растений / Т.К. Каленик, Е.А.

Ковалева, Л.Н. Стодольник // Тихоокеанский медицинский журнал. - 2012. -№2.-С. 164-168.

8. Ковалева, Е.А. Разработка технологии мучных кондитерских изделий с применением тыквы и оценка их потребительских свойств / Е.А. Ковалева, Л.Н. Стодольник, Д.А. Радионов, Т.К. Каленик // Товаровед продовольственных товаров. - 2012. - № 10.-С. 15-21.

Стодольник Любовь Николаевна

ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КАРОТИНСОДЕРЖАЩИХ ПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

БУРЫХ ВОДОРОСЛЕЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МУЧНЫХ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ И ИХ ТОВАРОВЕДНАЯ ОЦЕНКА

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Отпечатано по оригинал-макету, подготовленному автором, минуя редподготовку

Подписано в печать Формат 60x84/16 Усл.-печ. л. 1. Тираж! 10 экз. Заказ № 385.

Отпечатано в Дирекции публикационной деятельности ДВФУ 690990, Владивосток, ул. Пушкинская, 10