автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка и исследование технологии спредов функциональной направленности с использованием пребиотиков

На правах рукописи

Ивашина Оксана Александровна

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ СПРЕДОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРЕБИОТИКОВ

Специальность 05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени 6 СЕН 2015

кандидата технических наук

Кемерово 2015

005562230

Работа выполнена в Федеральном Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)» (ФГБОУ ВО КемТИПП (университет))

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Терещук Любовь Васильевна

Официальные оппоненты:

Арсеньева Тамара Павловна, доктор технических наук, профессор, Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский

национальный исследовательский

университет информационных технологий, механики и оптики», профессор кафедры «Прикладная биотехнология»

Молибога Елена Александровна, кандидат технических наук, Федеральное

государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина», доцент кафедры «Продукты питания и пищевая биотехнология»

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Кубанский государственный

технологический университет».

Защита состоится «31» октября 2015 г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.089.01 при ФБГОУ ВО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)»

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФБГОУ ВО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» (университет), с авторефератом на официальном сайте www.kemtipp.ru

Автореферат разослан «31» августа 2015г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Кригер Ольга Владимировна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Концепция рационального питания, лежащая в основе современных представлений о питании и здоровье, определяет необходимость нового подхода к составу, свойствам, а следовательно, к технологиям выработки пищевых продуктов, которые должны не только удовлетворять потребности организма человека в питательных веществах и энергии, но и обеспечивать его всем спектром необходимых макро- и микроингредиентов, способствуя профилактике алиментарно-зависимых заболеваний, сохраняя здоровье и долголетие.

К новому поколению пищевых продуктов, возникшему как результат развития фундаментальных исследований в ряде областей науки, относятся функциональные продукты, предназначенные для систематического употребления в составе рационов всеми возрастными группами здорового населения, снижающие риск развития заболеваний, связанных с питанием, сохраняющие и улучшающие здоровье благодаря наличию в их составе физиологически функциональных ингредиентов.

Жировые продукты должны быть не только источником энергии и пластического материала, но и важнейшим поставщиком незаменимых пищевых веществ. Кроме того, актуальной является проблема снижения в жировых продуктах содержания трансизомеров жирных кислот и холестерина.

Создание новых видов спредов с пониженным содержанием жира, обусловливает необходимость применения пищевых добавок, что связано с изменением выраженности вкуса и запаха, а также для предотвращения пороков консистенции. На сегодняшний день инулин является перспективным ингредиентом для производства продуктов питания, в том числе со сниженным содержанием жира, для регулирования реологических свойств. Физиологическая ценность инулина состоит в том, что, будучи пребиотиком, он служит субстратом для пробиотиков, в частности бифидобактерий. Его использование с пищей не увеличивает содержание глюкозы в крови и не стимулирует образование инсулина.

В связи с вышеизложенным разработка спреда функциональной направленности с использованием инулина в качестве пребиотика и со сниженным содержанием транс-изомеров жирных кислот является актуальной.

Степень разработанности темы. Значительный вклад в установление научных основ создания технологий и формирования потребительских свойств эмульсионных молочно-жировых продуктов внесли Ф.А. Вышемирский, Г.В. Твердохлеб, А.П. Нечаев, Л.Г. Ипатова, A.A. Кочеткова, Л.В. Терещук, М.А. Субботина, Е.В. Топникова и другие.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является разработка и исследование технологии спреда функциональной направленности с использованием инулина и со сниженным содержанием транс-изомеров жирных кислот.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

- анализ научно-технической литературы и патентной информации по теме диссертации;

- проведение исследования рынка и потребительских предпочтений населения в отношении спредов;

- изучение состава и свойства масел и модифицированных жиров, используемых в качестве компонентов жировой основы спреда;

- получение переэтерифицированных жиров из смеси пальмового стеарина с подсолнечным маслом со сниженным содержанием транс-изомеров жирных кислот;

- разработка жировой основы спредов с заменой гидрированных жиров на переэтерифицированные;

- изучение влияние сырьевых факторов: массовой доли жира, количества эмульгатора и дозировки вносимого инулина на качество готового продукта;

разработка рецептуры функционального спреда с инулином, технологической схемы производства и исследование показателей качества и безопасности готового продукта;

- разработка технической документации на новый вид продукта.

Научная новизна. Обоснована целесообразность разработки новых эмульсионных продуктов функциональной направленности - спредов с добавлением инулина, а также со сниженным содержанием транс-изомеров за счет использования в жировой основе переэтерифицированных жиров, полученных модификацией природных масел и жиров.

Получены модифицированные жиры из смеси пальмового стеарина с подсолнечным маслом. Установлено, что оптимальное соотношение пальмового стеарина и подсолнечного масла составляет 60/40 и 80/20.

Разработаны жировые основы спредов с требуемыми характеристиками. Установлено, что внесение в рецептуру полученных переэтерифицированных жиров позволяет снизить количество трансизомеров жирных кислот в готовом продукте, не изменяя физические свойства спреда: содержание твердых триглицеридов и температуру плавления.

Изучено влияние сырьевых факторов: содержания жира, количества эмульгатора и дозировки вносимого инулина на качество готового продукта. Получены уравнения регрессии, описывающие зависимость органолептических, физико-химических и структурно-механических показателей спреда от изучаемых факторов.

Установлено, что для получения спреда высокого качества оптимальными параметрами являются - массовая доля жира в готовом продукте - 60,0 - 72,5 %, доза эмульгирующей композиции - 0,8 - 1,0%, количество вносимого инулина 1,8 - 2,0 %. Показано, что инулин, помимо того, что является пребиотиком, положительно влияет на реологические и органолептические свойства продукта.

Теоретическая и практическая значимость работы. В результате проведенных исследований разработаны новые рецептуры функционального растительно-сливочного спреда с инулином (с массовой долей жира 60,0 % и 72,5%).

Разработаны технологическая схема и комплект технической документации, включающий технические условия и технологическую инструкцию на спред (СТ АО 9400140001234-010-20-2014), функциональность которого обусловлена внесением пребиотика - инулина и со сниженным содержанием транс-изомеров за счет использования в жировой основе переэтерифицированных жиров вместо гидрированных.

Изучены состав и свойства, пищевая и энергетическая ценность, микробиологические показатели и установлены сроки годности разработанного сливочно-растительного спреда.

Практические результаты, полученные при выполнении работы, реализованы на АО «ЕвразианФудс».

Методология и методы исследования. При проведении исследований применяли комплекс общепринятых, стандартных и модифицированных методов определения физико-химических, микробиологических, реологических свойств сырья и готовой продукции.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Научно-обоснованный выбор масел и модифицированных жиров, используемых в качестве компонентов жировой основы спреда функциональной направленности.

2. Обоснование использования переэтерифицированного жира, вместо гидрированного в жировой основе спреда с целью снижения содержания транс-изомеров жирных кислот.

3. Обоснование выбора пребиотической функциональной добавки — инулина.

4. Математические модели, описывающие влияние сырьевых факторов: содержания жира, количества вносимого эмульгатора и инулина на качество готового продукта.

Степень достоверности результатов подтверждается многократной повторностью и воспроизводимостью экспериментальных данных, математической обработкой и апробацией новой технологии в условиях АО «ЕвразианФудс».

Апробация результатов. Основные положения диссертационной работы докладывались на научных конференциях международного, всероссийского, межрегионального и регионального уровня: международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2012); международной научно-практической конференции «Пища. Экология. Качество» (Краснообск, 2012); региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Пищевые инновации биотехнологии» (Кемерово, 2013); Инновационном конвенте «Кузбасс: образование, наука, инновации» (Кемерово, 2013);

Инновационном форуме «Кузбасс: образование, наука, инновации» (Кемерово, 2014).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 3 - в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, методологии проведения работы, результатов исследований, выводов, списка литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 138 страницах и содержит 25 таблиц, 25 рисунков. Список использованной литературы включает 166 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность выбранного направления исследований.

Глава 1. Представлен литературный обзор по теме исследования. Охарактеризованы основные аспекты формирования функциональных свойств молочно-жировых и эмульсионных продуктов. Дана характеристика функциональных ингредиентов, используемых в производстве эмульсионных продуктов. Отражены современные тенденции в технологии производства эмульсионных продуктов.

Глава 2. Методология и методы исследований.

Основные экспериментальные исследования проводились на базе лаборатории кафедры «Технология жиров, биохимия и микробиология» ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности», а также на базе лаборатории АО «ЕвразианФудс». Схема исследований представлена на рисунке 1.

Разработке предшествовало маркетинговое исследование, позволившее обосновать целесообразность разработки растительно-сливочных спредов с пребиотиками.

На первом этапе эксперимента изучены физико-химические показатели и жирнокислотный состав сырьевых компонентов, используемых в жировой основе спреда функционального назначения. Исследованы показатели качества сладкосливочного масла, растительных масел и модифицированных жиров. Получены модифицированные жиры путем переэтерификации смесей растительных масел и жиров. Среди контролируемых параметров определяли: в сливочном масле — жирнокислотный состав и температуру плавления молочного жира, кислотность, титруемую кислотность плазмы; в растительных и модифицированных маслах - органолептические и физико-химические показатели, жирнокислотный состав.

Второй этап состоял в оптимизации соотношений компонентов спреда. На данном этапе исследовали влияние дозировки инулина на реологические и органолептические свойства спреда.

Устанавливали влияние соотношений компонентов на органолептические и физико-химические показатели. Проведена оптимизация количества сырьевых компонентов, позволяющих

вырабатывать спреды с заданным составом и свойствами, а также в соответствии с нормативными документами.

Этапы исследований Исследуемые факторы Контролируемые параметры

Рисунок 1 - Общая схема проведения исследований

В качестве коррекционных факторов, определяющих состав и свойства готового продукта, были выбраны: массовая доля жира в готовом продукте,

количества смеси эмульгаторов, количество инулина. Устанавливали влияние перечисленных факторов на органолептические показатели (консистенцию, вкус и запах) спреда, а также на содержание деэмульгированного жира.

Расчёт оптимального соотношения компонентов спреда был произведён на ЭВМ с помощью методов линейного программирования.

Анализ и обработка имеющихся данных показали, что разное количество жировой фазы, а также количество вводимого инулина и эмульгирующей композиции существенно влияют на органолептические и физико-химические свойства растительно-сливочного спреда.

Третий этап работы - разработка рецептур и технологии производства растительно-сливочного спреда. Данные, полученные в ходе исследований, позволили оптимизировать состав, технологические параметры, необходимые для выработки высококачественных растительно-сливочных спредов. На основе скорректированных рецептур и режимов производства разработана технологическая схема.

На заключительном этапе проведены исследования состава спреда, дана характеристика их пищевой и энергетической ценности; исследовано влияние режимов хранения спредов на органолептические, физико-химические и микробиологические показатели.

После изучения влияния условий и режимов хранения на качество спредов были установлены оптимальные сроки реализации готового продукта.

Практическая реализация результатов исследований состояла в разработке технических условий и технологической инструкции получения нового растительно-сливочного спреда.

Число опытов на всех этапах эксперимента определяли, исходя из требований необходимой достаточности для точности результатов проводимых исследований, но не менее чем в трех повторениях.

Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение.

Исследование и анализ состава масел и жиров, используемых в производстве спреда. При выборе жирового сырья для спреда необходимо учитывать следующие характеристики: содержание твердых триглицеридов, температуру плавления, жирнокислотный состав, содержание трансизомеров. В связи с этим, нами изучены образцы жирового сырья: масло сладкосливочное, гидрированные жиры, произведенные из разных жидких масел; масло пальмовое и его фракции.

Масло сливочное Содержание твердых триглицеридов и температура плавления в сливочном масле колеблются в достаточно широком диапазоне в зависимости от периода года, места производства и вида вырабатываемого масла. Содержание твердых триглицеридов (ТТГ) и температура плавления разных образцов сливочного масла представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Содержание твердых триглицеридов в сливочном масле

№ образца Содержание ТТГ,% при °С

5°С 10°С 20°С 30°С 35°С Тпл., °С

Образец зимней выработки 44,5 36,8 16,7 4,1 0,2 32,1

Образец летней выработки 42,3 34,8 15,9 3,8 0,01 31,0

Жирно-кислотный состав сливочного масла представлен на рисунке 2 и в таблице 6.

РЮ1 А. РгоШ 51дпа! (18022015*МАСЛО_СЛИВ(Х)195.О)

_____20___25_^_____.зд___;___\_м__35_________

Рисунок 2 - Хроматограмма сливочного масла

Характеристика гидрированных жиров. Гидрированные жиры (саломасы марки 3-2) производятся из различных жидких масел (подсолнечного, рапсового, соевого и др.). Содержание твердых триглицеридов в исследованных образцах представлено на рисунке 3 и в таблице 2.

Температура, С

Рисунок 3 - Содержание твердых триглицеридов в саломасах

Таблица 2 - Сравнительная таблица содержания твердых триглицеридов в саломасах из различного сырья_

Наименование сырья Содержание ТТГ,% при °С Тпл., °С

5°С 10°С 20°С 30°С 35°С 40°С

М 3-2 из подсолнечного масла 83 80 56 23 5 0,5 34,1

М 3-2 из хлопкового масла 75 71 56 24 5,5 0,2 36,2

М 3-2 из рапс 71,5 66 41 6,6 3,44 0,5 34,4

МЗ-2 пальма 80 77 59 29 13 0,9 38,1

Из вышеприведенных данных видно, что показатели качества саломасов из различного сырья отличаются друг от друга. При этом содержание транс-изомеров жирных кислот в саломасе марки МЗ-2 находится на уровне 45-47%. Поэтому, количество саломаса в рецептуре спреда должно варьироваться в зависимости от ограничений содержания транс-изомеров в готовом продукте. В настоящее время согласно ТР ТС содержание транс-изомеров в спредах не должно превышать 8%. Таким образом, дозировка саломаса марки МЗ-2 в рецептуре будет находиться в пределах 10-12%.

Одной из альтернатив замены саломаса может быть пальмовое масло.

Содержание твердых триглицеридов в образцах пальмового масла представлено в таблице 3.

Таблица 3 - Содержание твердых триглицеридов в пальмовом масле

Сырье Содержание ТТГ,% при °С Тпл., °С

5°С 10°С 20°С 30°С 35°С 40°С

Образец 1 47,5 42,9 22,8 9,6 6,3 3.3 38,4

Образец 2 47,1 42,4 22,1 9,3 7,0 3,9 38,0

Жирно-кислотный состав пальмового масла представлен на рисунке 4 и в таблице 6.

А. РТОМ Б1дла1 ПЙ1201»МАСПО_РА£ТбОИаШ

Е

Рисунок 4 - Хроматограмма метиловых эфиров жирных кислот пальмового масла

Согласно анализу, содержание i l l при 20°С в пальмовом масле в два раза меньше, чем в саломасе. Соответственно при конструировании рецептуры возникает необходимость увеличения количества пальмового масла, что повлечет за собой увеличение точки плавления в готовом продукте. Это, в свою очередь, повлечет за собой ухудшение органолептических свойств продукта. Кроме того, в пальмовом масле содержание НЖК достаточно велико - 48-50%.

Получение переэтерифицированных жиров.

Переэтерификация представляет собой процесс модификации жировой основы, который позволяет добиться крутого наклона кривой плавления в отсутствии транс-изомеров жирных кислот. Эффект, оказываемый переэтерификацией на свойства плавления продукта, зависит от исходного сырья. Более крутой наклон кривой плавления и более низкая температура плавления продукта достигаются при переэтерификации тугоплавких жиров и жидкого масла. Кроме того, переход кристаллов в более устойчивую р-форму замедляется, что позволяет переэтерифицированным жирам стабилизироваться в виде кристаллов (З'-формы. В целом в качестве исходных масел для процесса переэтерификации используются жидкие растительные масла и полностью гидрогенизированные растительные масла, а также жидкие растительные масла: пальмовое масло и его фракции, пальмоядровое масло и его фракции, кокосовое масло (натуральное и гидрогенизированное).

В качестве эксперимента в лабораторных условиях была проведена переэтерификация смеси пальмового стеарина с подсолнечным маслом в различных пропорциях. Итоги результатов переэтерификации представлены в таблице 4.

Поскольку температура плавления природного стеарина слишком высока (Т.пл., 54 °С) для непосредственного использования в пищу и в качестве компонента для создания рецептуры спреда, то он может использоваться как твердый компонент в составе переэтерифицированного жира.

Таблица 4 - Характеристика полученных переэтерифицированных жиров__

Соотношение пальмовый стеарин/подсолнечное масло, % ТТГ,% Т.пл., °С

5 10 20 30 35 40

50/50 25,04 20,23 12,87 5,9 2,79 0,11 30,0

40/60 18,43 15,79 8,14 3,01 0,98 0,78 31,3

60/40 41,53 38,79 21,53 10,53 5,28 2,35 37,3

70/30 51,85 48,97 31,21 16,24 10,01 4,81 40

80/20 60,19 58,01 42,88 23,82 15,79 4,25 42

Из таблицы видно, что при варьировании соотношения пальмового стеарина и подсолнечного масла в смеси позволяет получить переэтерифицированные жиры с различными характеристиками.

Нами предлагается вносить в жировую основу спреда переэтерифицированный жир с соотношением стеарина и подсолнечного масла 40/60 и 80/20. Показатели температуры плавления и 'I'll этих образцов подходят для производства спреда в полимерных стаканчике и в пачках, что позволяет вносить в рецептуру достаточно большое количество жидких растительных масел, обеспечивающих продукт полиненасыщенными и мононенасыщенными жирными кислотами. В таблице 5 представлены физико-химические показатели переэтерифицированных жиров в сравнении с другим сырьем.

Таблица 5 - Физико-химические показатели исследуемых масел и жиров

Показатели качества Молочный жир Саломас МЗ-2 Переэтерифицированный жир 80/20 Переэтерифицированный жир 40/60

Температура плавления,0 С 31,9 34,1 42 31,3

ТТГ, % при температуре, °С:

5 42,6 83,2 60,19 18,43

10 35,9 80,1 58,01 15,79

20 17,7 56,8 42,88 8,14

30 4,8 23,01 23,82 3,01

35 0,09 5,03 15,79 0.98

40 0 0,5 4,25 0,78

Также при производстве спреда необходимо учитывать, что скорость кристаллизации переэтерифицированных жиров больше, чем у гидрированных жиров, таким образом необходимо снижение производительности или увеличение времени охлаждения.

В таблице 6 представлены результаты исследования жирнокислотного состава жиров и масел, используемых в рецептуре спреда.

Таблица 6 - Жирно-кислотный состав исследуемых масел и жиров

Жирные кислоты Содержание жирных кислот, %

Масла и жиры Тодсолнеч ное масло Рапсовое масло Молочный жир Пальмовое масло Пальмоядровое масло Саломас МЗ-2 Переэт. жир (80/20) Переэт. жир (40/60)

Насыщенные 13,17 5,14 61,4 51,84 82,1 19,2 58,2 7,09

в том числе:

масляная С4:о - - 3,75 _ _

капроновая С^г, - - 1 2,25 - - - -

Окончание таблицы 6

капр иловая Св:о _ _ 2 _ 3,3

каприновая Сю-о _ _ 2,2 _ 3,4 _

лауриновая С^о 2,35 0,28 48,2 0,25 0,12

миристиновая См о 10,45 U1 16,2 0,1 1,07 ,58

пальмитиновая С^ю 5,7 4,3 28 46,91 8,4 6,2 51,2 0,27

стеариновая С^.о 6,7 0,16 9,6 3,44 2,5 11,6 5,11 ,18

арахиновая С2о:о 0,28 . 0,8 . 0,1 0,9 0,36 ,37

бегеновая Сг2:о 0,49 0,68 0,4 0,2 ,57

Иононенасышенные 72,59 64,76 33,95 38,43 15,5 73,9 24,38 2,15

в том числе:

капролеиновая Cio:i 0,25 _

лауролеиновая С121 _ 0,3 _ _ _

миристолеиновая Ci4:l 2,5

пальм итол еиновая С|б:1 0,49 0,27 3,05 0,2 0,11 ,09

олеиновая CI8-i 72,1 61,59 27,85 38,43 15,3 73,9 24,24 2,05

гадолеиновая Сгол 2,1 0,03 ,1

ЭруКОВаЯ Сг2г1 _ 2,9 _ _ _ 1,1

Полиненасыщенные 14,24 30,1 4,65 9,73 2,3 3,2 17,31 0,66

в том числе:

линолевая Ci« 2 13,9 20 3,1 9,73 2,3 3,2 17,27 0,55

линоленовая С j 0,34 10,1 1,55 _ _ 0,04 ,11

Оптимизация соотношений компонентов для производства растительно-сливочного спреда В качестве пребиотической добавки предлагается использовать инулин ОгаШ Вепео НР, представляющий собой растворимые диетические волокна, экстрагируемые из корня цикория натуральным способом.

По физико-химическим показателям используемый инулин соответствует показателям, указанным в таблице 7.

Таблица 7 - Характеристика инулина Orafti Вепео HP

Наименование показателя Значение

Содержание инулина, %, не менее 99,5

Содержание глюкозы, фруктозы, сахарозы, %, не более 0,5

Содержание сухого вещества, % 97,5%

Зольный остаток, %, не более 0,2

РН 5.0-7.0

С целью изучения влияния на процесс нескольких факторов, количественной оценки этого влияния, а также оценки межфакторного взаимодействия применяли методы статистической обработки экспериментальных данных.

На предварительном этапе исследования для научного обоснования дозировки пищевого волокна определяли влияние процентного содержания инулина на твердость и органолептические свойства растительно-сливочного спреда, количество закладки сливочного масла оставалось неизменным (20 % молочного жира), массовая доля жира в спреде составила 72,5 %.

Количество инулина варьировалось от 0,2 до 2,5%.

Органолептическую оценку спредов проводили по 20-балльной шкале, в том числе при максимальной оценке вкуса и запаха 10 баллов, консистенции 5 баллов, цвета - 5 баллов. В таблице 8 представлена зависимость твердости и органолептической оценки образцов спреда от количества вносимого инулина.

Таблица 8 - Влияние дозировки инулина на текстуру спреда

Количество Твердость (текстура) Органолептическая

инулина, % спреда, г. оценка, баллы

0 395,2 15

0,2 395,1 15

0,4 394,4 15

0,6 421,3 16

0,8 424,2 15

1,0 413,5 17

1,2 431,1 17

1,4 429,2 18

1,6 430,2 18

1,8 430,1 20

2,0 429,8 20

2,2 435,6 19

' 2,5 434,1 17

Серией предварительных опытов установлено, что увеличение дозы инулина более 1 % в продукте приводит к увеличению твердости спреда. Дальнейшее повышение дозировки инулина практически не влияет на твердость продукта.

Органолептическая оценка показала, что с вводом инулина до 1% вкус спреда практически не меняется. При закладке инулина выше 1,2% можно отметить, что спред приобретает более мягкий вкус, кремообразную консистенцию. При закладке инулина в количестве 1,5-1,6% вкус проявляется ярче. Максимальные баллы по органолептической оценке (вкус, запах, консистенция, цвет) спред набрал с закладкой инулина 1,8-2,0 %. Вкус сбалансированный, полный, яркий.

При закладке инулина более 2% появляется излишняя сладость, что негативно сказывается на органолептической оценке.

На следующем этапе исследований была поставлена задача — изучить влияние компонентного состава на качество спредов с содержанием жира от 60 до 80%.

На основании математического планирования эксперимента были проведены исследования для установления оптимальных технологических параметров производства спреда и получения готового продукта с заданными свойствами. В качестве исследуемых факторов были выбраны: массовая доля жира в готовом продукте (Xi), количества смеси эмульгаторов (моно- и диглицеридов жирных кислот и лецитина) (Х2), количество инулина (Х3).

Изучено влияние данных факторов на консистенцию (Y0, вкус и запах (Y2) спреда, а также на содержание деэмульгированного жира в готовом продукте (Y3).

Массовую долю жира изменяли от 60 до 80%, количество эмульгатора от 0,6 до 1%, количество инулина от 1,5 до 2,1 %.

В результате обработки экспериментальных данных методом регрессионного анализа были получены уравнения, описывающие зависимость контролируемых параметров от изучаемых факторов.

Зависимость балльной оценки оценки консистенции спреда (Yi),вкуса и запаха спреда (Y2), содержания в спреде деэмульгированного жира (Y3) от массовой доли жира в продукте (XI), дозы эмульгирующей композиции (Х2) и количества вносимого инулина (ХЗ) выражается следующими уравнениями регрессии:

Y, = 2,3169-8,7070Хз+0,0517Х,Х2+0,1399Х1Хз+11,0112Х2Х3-0,1696Х,Х2Хз-0,0001Х21

Y2=l 0,0501 -0,5102Х1+27,4798Х3-0,0394Х1Х2+0,1002XiX2X3+0,0029X2,-

28,0121Х2з

Уз=1,6112Х,+82,0112Х2-0,3902Х1Х2-0,0559Х1Х2Хз-0,0080Х21-24,3105Х22

При сопоставлении данных, полученных в результате анализа графиков, было установлено, что оптимальными для выработки спреда с максимальной балльной оценкой содержания деэмульгированного жира в спреде, являются следующие технологические параметры: массовая доля жира в продукте 70-80%, доза эмульгирующей композиции -0,8-1,0% и количество вносимого инулина 1,8 - 2,0 %.

Спред, полученный по данной технологии характеризуется сливочным вкусом, без посторонних привкусов и запахов в жировой основе; имеет однородную, пластичную, плотную консистенцию, поверхность среза блестящая и сухая на вид; приятного цвета, однородного по всей массе.

Разработка технологии и рецептуры растительно-сливочного спреда функционального назначения. Получение спредов предполагает

включение следующих операций: дозирование, смешение, получение эмульсии, переохлаждение, кристаллизация и фасовка.

Технологическая схема производства спреда представлена на рис. 5

Рисунок 5 - Технологическая схема производства спреда

Рецептуры спредов с использованием различного сырья для жировой фазы приведены в таблице 9.

Таблица 9 - Рецептуры разработанных спредов

Компонент Спред с м.д.ж. 72,5 % Спред с м.д.ж. 60,0 %

Переэтерифицированный жир (80/20) - 90 - 70

Переэтерифицированный жир (40/60) 100 - 82 -

Сливочное масло/молочный жир 276/200 276/200 228/165 228/165

Пальмовое масло 290 170 240 227

Масло (подсолнечное, рапсовое) 126,5 256,5 102,5 127,5

Эмульгатор «Палсгаард» 0291 3,5 3,5 5,5 5,5

Эмульгатор «Палсгаард» 0093 2,5 2,5 1,5 2,5

Лецитин 2 2 2,5 2

Окончание таблицы 9

Цельное сухое молоко 6 6 10 10

Обезжиренное сухое молоко 6 6 10 10

Инулин 18 18 20 20

Краситель (3-каротин 0,01 0,01 0,01 0,01

Сахар-песок 4 4 6 6

Соль - - 2 2

Лимонная кислота 0,15 0,15 0,15 0,15

Сорбиновая кислота 0,6 0,6 0,6 0,6

Вода 162,74 162,74 288,74 288,74

Итого 1000 1000 1000 1000

В том числе жиров 725 725 600 600

Исследование состава и свойств спредов, анализ пищевой и энергетической ценности. Разработанному растительно-сливочному спреду было присвоено название «Пастушье». На данный вид продукта разработан проект нормативной документации (СТ АО 9400140001234-010-20-2014), включающий технические условия и технологическую инструкцию.

Органолептические и физико-химические показатели полученных спредов приведены в таблице 10.

Таблица 10 - Органолептические и физико-химические показатели

спреда

Наименование показателя Спред 72,5%-й жирности Спред 60%-й жирности

Вкус и запах Чистый, без посторонних привкусов и запахов

Консистенция и внешний вид при (12 ± 2)°С Легкоплавкая, однородная, пластичная, плотная. Поверхность среза блестящая и сухая на вид

Цвет Светло-желтый Светло-желтый

Массовая доля жира, % 72,50 ± 0,05 60,0 + 0,05

Содержание ТТГ при 20 °С, % 12 + 3 11 + 3

Тпл жира, °С * 32,0 ± 1,0 32,0 ±1,0

Массовая доля молочного жира, % * 27,5 + 0,03 27,5 + 0,03

Массовая доля влаги и летучих веществ,% 23,9+ 0,01 35,4 + 0,01

Кислотность, °К, 2,0 + 0,1 2,0 ±0,1

Перекисное число жира, ммоль активного кислорода/кг* 2,9 + 0,1 2,9 ±0,1

Трансизомеры, % * 0,9 ±0,05 0,9 ± 0,05

* - в жире, выделенном из продукта.

Все показатели соответствовали требованиям СТ АО 9400140001234010-20-2014 «Спреды сливочно-растительные, растительно-сливочные, растительно-жировые»).

Поскольку в рецептуре спреда не использовались гидрогенизированные жиры, в жировой фазе продукта присутствуют трансизомеры только природного происхождения. Это обусловлено наличием в рецептуре молочного жира.

Пищевая и энергетическая ценность разработанных сливочно-растительных спредов представлена в таблице 11.

Таблица 11 - Пищевая и энергетическая ценность разработанных _ спредов_

Массовая доля Спред

72,5% 60,0%

Белков, г/100 г 4,05 5,8

Жиров, г/100 г 72,5 60

Углеводов, г/100 г 8,9 14,2

Пищевые волокна, г/100 г 2,0 2,0

Энергетическая ценность, ккал \ 704 620

Повышенная пищевая ценность спреда обусловлена содержанием физиологически функционального ингредиента инулина, а также его высокой усвояемостью, которая составляет 97-98%, что объясняется смешанной природой присутствующих жиров и низкой температурой плавления (29±1 °С), которая способствует переходу жира в пищеварительном тракте в наиболее удобное для усвоения жидкое состояние.

Результаты микробиологических исследований растительно-сливочных спредов показали, что образцы характеризуются высокой микробиологической чистотой в течение всего срока хранения, независимо от температурных режимов. Органолептические показатели спреда в процессе хранения не изменились.

Высокая стабильность к окислению, сохранение органолептических и структурно-реологических свойств, а также низкий уровень микробной обсемененности спредов стали основанием для установления следующих гарантийных сроков хранения: при температуре 4 ± 2 °С он составляет 90 суток, при температуре минус 23 ± 2 °С он составляет 180 суток.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате теоретических и экспериментальных комплексных исследований решены все научные задачи и достигнута цель работы -разработана технология и исследовано качество сливочно-растительного спреда с использованием инулина и со сниженным содержанием трансизомеров жирных кислот.

1. Анализ рынка и потребительских предпочтений населения в отношении спредов позволил обосновать целесообразность разработки новых эмульсионных продуктов функциональной направленности.

2. Изучены состав и свойства масел и модифицированных жиров, используемых в качестве компонентов жировой основы спреда. Получен переэтерифицированный жир из смеси пальмового стеарина с подсолнечным маслом. Установлено, что оптимальное соотношение пальмового стеарина и подсолнечного масла составляет 60/40 и 80/20, что позволяет получить заданные характеристики жира.

3. Разработаны жировые основы спредов с заменой гидрированных жиров на переэтерифицированные. Установлено, что внесение в рецептуру переэтерифицированных жиров позволяет снизить количество трансизомеров жирных кислот в готовом продукте, не изменяя физические свойства спреда: содержание твердых триглицеридов и температуру плавления.

4. Изучено влияние сырьевых факторов: содержания жира, количества эмульгатора и дозировки вносимого инулина на качество готового продукта. Получены уравнения регрессии, описывающие зависимость органолептических, физико-химических и структурно-механических показателей спреда от изучаемых факторов. Установлено, что для получения спреда высокого качества оптимальными параметрами являются - массовая доля жира в готовом продукте - 60,0 - 72,5 %, доза эмульгирующей композиции - 0,8 - 1,0%, количество вносимого инулина 1,8 - 2,0 %. Показано, что инулин, помимо того, что является пребиотиком, положительно влияет на реологические и органолептические свойства продукта.

5. Разработаны новые рецептуры функционального растительно-сливочного спреда с массовой долей жира 60,0 % и 72,5% с добавлением инулина и сниженным содержанием транс-изомеров жирных кислот (0,9 %).

6. Разработана технологическая схема и комплект технической документации, включающий технические условия и технологическую инструкцию на спред (СТ АО 9400140001234-010-20-2014). Изучены состав и свойства, пищевая и физиологическая ценность, микробиологические показатели и сроки годности разработанного сливочно-растительного спреда.

Основные публикации по материалам диссертации

1. Терещук, JI. В. Технологические аспекты производства спредов функционального назначения ГТекст1 / JI. В. Терещук, О. А. Ивашина // Техника и технология пищевых производств. - 2012. - №4. - С. 64-68

2. Ивашина, О. А. Исследование влияние компонентов молока на показатели качества растительно-сливочного спреда [Текст! / О. А. Ивашина Ги др.] // Техника и технология пищевых производств. - 2014. -№1.-С. 30-34.

3. Терещук, JI. В. Компоненты молока как фактор формирования структуры спреда // JI. В. Терещук, К.В. Старовойтова, О. А. Ивашина // Молочная промышленность. - 2015. - (в редакции, номер уточним).

4. Чайкина С.А. Разработка жировой основы спреда сбалансированного состава [Текст] / C.B. Чайкина, Ивашина O.A., Т.В. Толстова // Пищевые продукты и здоровье человека: Материалы международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. -Кемерово, 2012. - С. 266-267.

5. Ивашина, О. А. Технологические аспекты производства спреда функционального назначения ГТекст1 / О. А. Ивашина // Пища. Экология. Качество: труды IX международной науч.- практ. конф. (11-12 сент. 2012 г., Краснообск) - Новосибирск, 2012. - С. 78-79

6. Ивашина, О. А. Аспекты методологии конструирования жировых основ для спредов функционального назначения / O.A. Ивашина, JI.B. Терещук, И.Д. Савельев // Пищевые инновации биотехнологии: сборник материалов конференции студентов, аспирантов и молодых ученых / под общ. ред. А.Ю. Просекова; ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности». — Кемерово, 2013. -с.167-169.

7. Ивашина, О. А. Исследование состава молочного жира в связи с использованием в производстве спредов / O.A. Ивашина, М.А. Трубникова // Кузбасс: образование, наука, инновации: материалы Инновационного конвента - Кемерово, 2013 - С. 469

8. Ивашина O.A., Аспекты оптимизации жирового состава сливочно-растительных спредов / O.A., Ивашина, М.А. Тарлюн, К.В. Старовойтова // Пищевые инновации и биотехнологии: сборник материалов конференции студентов, аспирантов и молодых ученых / под общ. ред. А.Ю. Просекова; ФГБОУ ВПО «КемТИПП». - Кемерово, 2013. - С. 217.

9. Ивашина, О. А. Использование инулина в технологии производства спредов функционального назначения / O.A. Ивашина, М.А. Тарлюн // Кузбасс: образование, наука, инновации: материалы Инновационного конвента - Кемерово, 2013 — С. 151 — 154

10. Ивашина, О. А. Исследование фракционированных жиров, используемых в технологии производства заменителей молочного жира /O.A. Ивашина, М.А. Тарлюн, М.А. Трубникова // Пищевые инновации и биотехнологии: материалы Международной научной конференции / под общ. ред. А.Ю. Просекова; ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности». - Кемерово, 2014. - т. 1. - С. 93

11. Тарлюн, М.А. Пищевые эмульгаторы для производства спредов / М.А. Тарлюн, O.A. Ивашина, М.А. Трубникова // Пищевые инновации и биотехнологии: материалы Международной научной конференции / под общ. ред. А.Ю. Просекова; ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности». - Кемерово, 2014. - т. 1. - С. 110

Подписано в печать 25.08.2015. Формат 60x86/16. Тираж 80 экз. Объем 1,25 п.л. Заказ № 45 Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет). 650056, г. Кемерово, б-р Строителей, 47 Отпечатано в лаборатории множительной техники Кемеровского технологического института пищевой промышленности (университета) 650002, г. Кемерово, ул. Институтская, 7