автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.15, диссертация на тему:Разработка и товароведная оценка полуфабрикатов мучных кондитерских и кулинарных изделий на основе семян бобовых культур

На правах рукописи

Г

ШИПАРЕВА МАРЬЯ ГЕРАСИМОВНА

РАЗРАБОТКА И ТОВАРОВЕДНАЯ ОЦЕНКА ПОЛУФАБРИКАТОВ МУЧНЫХ КОНДИТЕРСКИХ И КУЛИНАРНЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ СЕМЯН БОБОВЫХ КУЛЬТУР

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

питания

(

2014

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2014

005549486

005549486

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых производств»

Научный руководитель: Молчанова Елена Николаевна

кандидат биологических наук, доцент

Официальные оппоненты:

Фейденгольд Владимир Борисович

доктор технических наук, профессор, НОУ ДПО «Международная промышленная академия», заведующий кафедрой

Белецкий Сергей Леошщович

кандидат технических наук, доцент, заместитель заведующего лабораторией ФГБУ НИИПХ Росрезерва

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Кабардино-Балкарский государственный

Защита состоится: «25» июня 2014 г в 14.00 часов в ауд. 302 на заседании Совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.148.08 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д. 11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «МГУПП». Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью учреждения, просим направлять по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д. 11, МГУПП, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.148.08

С авторефератом диссертации можно ознакомиться на сайтах ВАК РФ Министерства образования и науки РФ http://vak.ed.gov.ru/dissertation и ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» http://mgupp.ru

Автореферат разослан «22» АЛ Си? 2014 г.

аграрный университет им В.М. Кокова»

Ученый секретарь диссертационного совета, к.х.н

Штерман В.С.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В соответствии с тенденциями развития государственной политики в области здорового питания населения разработка пищевых продуктов массового потребления, содержащих в физиологически значимых количествах незаменимые макро- и микронутриенты, является основной задачей.

В последнее время рационы питания населения России характеризуются значительным недостатком белка, пищевых волокон, полиненасыщенных жирных кислот, минеральных веществ и биологически активных соединений. Тем временем ежегодно увеличивается объем производства мучных кондитерских изделий (МКИ), который в настоящее время составляет более 1,5 млн т, что свидетельствует о высоком спросе на изделия данной группы товаров. МКИ, особенно торты и пирожные, пользующиеся популярностью у населения, имеют высокую энергетическую ценность, содержат большое количество легкоусвояемых углеводов и мало белка. Потребление таких продуктов может привести к росту избыточной массы тела и ожирению, увеличивая риск развития ряда алиментарно-зависимых заболеваний. Несбалансированность химического состава характерна как для выпеченных, так и отделочных полуфабрикатов и начинок для МКИ.

В качестве рецептурного ингредиента, обогащающего МКИ недостающими компонентами, могут выступать бобовые культуры, которые являются источником белка, пищевых волокон, минеральных веществ (особенно калия, магния, железа), фолиевой кислоты. Данный вид сырья, кроме уникальности химического состава, отличается доступностью и наличием достаточной сырьевой базы. В то же время семена бобовых содержат антипитательные вещества, что ограничивает их применение без тепловой обработки. Поэтому в производстве изделий с использованием бобовых культур необходимо применять стадии термообработки, достаточные для инактивации антиалиментарных соединений до безопасного уровня.

Таким образом, разработка технологии, позволяющей использовать семена бобовых в производстве мучных кондитерских и кулинарных изделий (МКиКИ) для повышения их пищевой ценности является актуальной задачей.

Степень разработанности темы исследования. Значительный вклад в изучение аспектов обогащения продуктов питания функциональными ингредиентами внесли отечественные и зарубежные исследователи: Аникеева Н.В., Васькина В.А., Джабоева A.C., Дубцов Г.Г., Дубцова Г.Н., Ильина O.A., Казанцева И.Л., Кочеткова A.A., Магомедов Г.О., Нечаев А.П., Пащенко Л.П., Савенкова Т.В., Скобельская З.Г., Цыганова Т.Б., Черных В.Я., Шатнюк JI.H., Alani S., Gomez M., Pomeranz Y., Wang J. и др.

В основном обогащение эссенциальными компонентами, в том числе и с

использованием семян бобовых, велось для хлебобулочных изделий и выпеченных полуфабрикатов (бисквитного, песочного и др.) для МКИ. Вопрос об использовании семян бобовых культур в приготовлении отделочных полуфабрикатов (п/ф) и начинок для МКиКИ остается малоизученным и требует дополнительных исследований.

Цели и задачи исследования. Целью настоящей работы являлась разработка технологии производства новых видов п/ф МКиКИ с высокими потребительскими характеристиками на основе семян бобовых.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:

• проведение маркетинговых исследований с целью установления приоритетности критериев выбора МКИ потребителями;

• выбор бобовых культур, в наибольшей степени отвечающих требованиям к компонентам начинок для МКиКИ, с определением их потребительских свойств;

• изучение антипитательных свойств семян бобовых - ингибиторов трипсина, ингибиторов а-амилаз и лектинов;

• разработка режимов термообработки семян бобовых культур:

- изучение эффективности режимов предварительной обработки;

- исследование влияния тепловой обработки на химический состав черной фасоли и нута, в том числе на содержание фенольных соединений;

- изучение влияния тепловой обработки на активность антипитательных веществ;

• разработка рецептур и технологий производства п/ф МКиКИ с использованием бобовых культур, их товароведная и потребительская оценка, определение срока годности;

• разработка технической документации на новые виды п/ф, проведение их опытно-промышленной апробации, оценка экономической эффективности научно-практической разработки.

Научная новизна. Диссертационная работа содержит элементы научной новизны в рамках пунктов 5, 6, 13 паспорта специальности 05.18.15.

Впервые обоснована целесообразность и эффективность применения семян бобовых - нута (Cicer arietinum) и черной фасоли (Phaseolus vulgaris) - в качестве основного компонента начинок для МКиКИ.

Разработан принцип оценки кулинарной готовности семян черной фасоли и нута с помощью структурометра СТ-1М по максимальному усилию нагружения индентора. Установлены значения максимальных усилий при прокалывании готовых отварных семян черной фасоли (0,2 И) и нута (0,5 Н).

Установлено, что черная фасоль и нут являются богатыми источниками фенольных соединений: их общее содержание составило 3920 и 640 мг/100 г СВ, в том числе флавоноидов 624 и 70 мг/100 г СВ соответственно.

Флавоноиды черной фасоли представлены, главным образом, проантоцианидинами и антоцианинами. Установлено, что в отварной черной фасоли содержание антоцианинов и проантоцианидинов составляет 3,7 и 86,5 мг/100 г соответственно, что удовлетворяет суточную потребность в них на 7,4 и 173 %.

Определен качественный состав изофлавонов семян черной фасоли и нута и его изменения после гидротермической обработки (ГТО).

Показано незначительное снижение содержания фенольных соединений, в том числе флавоноидов после ИК-обработки.

Выявлены различия в снижении активности ингибирования а-амилазы при термообработке нута и черной фасоли. ИК-нагрев позволяет снизить активность ингибиторов в нуте в 6 раз, в черной фасоли - в 2 раза. ГТО полностью инактивирует активность ингибиторов а-амилазы в нуте и на 90 % в черной фасоли.

Установлено наличие высокой активности лектинов в семенах черной фасоли (20480 ГАЕ/г) и ее отсутствие в нуте. ИК-нагрев черной фасоли по сравнению с ГТО неэффективен для полной инактивации лектинов.

Практическая значимость. На основании результатов исследования разработаны новые п/ф МКиКИ с использованием бобовых культур, обладающих повышенным содержанием белка, пищевых волокон и биологически активных компонентов по сравнению с традиционными п/ф. Определен их срок годности. Проведенная потребительская оценка изделий с использованием разработанных п/ф показала высокую степень их желательности.

Выявленные особенности критериев потребительских предпочтений МКИ жителей г. Москвы могут найти отражение в основе формирования ассортиментной политики предприятий на эту продукцию.

Проведенные исследования химического состава и антипитательных факторов ИК-обработанных семян нута и черной фасоли позволили установить возможность применения ИК-обработанных семян нута в производстве п/ф МКиКИ. ИК-нагрев черной фасоли не снижает активность лектинов, поэтому не может быть рекомендован в качестве термообработки данного вида бобовых культур.

Разработаны проекты технической документации на п/ф. Составы начинок с использованием бобовых культур защищены патентами РФ № 2501290 «Состав начинки для кондитерских, мучных кондитерских и мучных кулинарных изделий» и № 2492691 «Начинка маковая».

Материалы выполненных исследований используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО «МГУПП» при реализации профессиональных образовательных программ бакалавриата по направлению 260800 «Технология продукции и организация общественного питания» по курсу «Технология продукции

общественного питания».

Методология и методы исследования. Методологической основой диссертации являются труды отечественных и зарубежных ученых, их разработки в области применения семян бобовых культур для создания обогащенных продуктов питания с улучшенными потребительскими свойствами.

При выполнении работы использовали стандартные и общепринятые социологические, органолептические, физико-химические и микробиологические методы исследования сырья, п/ф и готовой продукции. Основные положения, выносимые на защиту:

- обоснование использования семян черной фасоли и нута в производстве п/ф МКиКИ;

- влияние различных способов тепловой обработки на химический состав, в том числе на фенольные соединения, и антипитательные свойства семян черной фасоли и нута;

- разработка п/ф МКиКИ с использованием семян бобовых;

- результаты товароведной оценки п/ф на основе семян черной фасоли и нута.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на российских

и международных конференциях и симпозиумах: V Международной научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания» (Челябинск, 2011); V межведомственной научно-практической конференции «Товароведение и вопросы длительного хранения продовольственных товаров» (Москва, 2013); Межведомственной научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности, товароведении и общественном питании» (Москва, 2013); Международном конгрессе «Питание и здоровье» (Москва, 2013); 80 международной научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Пауков! здобутки молод1 - виршенню проблем харчування людства у XXI столггп» (Киев, 2014).

Технологии и рецептуры разработанных п/ф МКиКИ прошли проверку в условиях производства ЗАО «Хлебокомбинат «Пеко», что подтверждается актами производственных испытаний.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 2 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК, и 2 патента РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, библиографического списка, включающего 194 источника, и 9 приложений. Работа изложена на 199 страницах машинописного текста, включает 34 таблицы и 45 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена актуальность выбранной темы, сформулированы цели и задачи исследования, показана научная новизна и практическая значимость результатов исследований.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В обзоре литературы проведен анализ МКИ и их п/ф, приведена характеристика различных семян фасолей и нуга, рассмотрено влияние термообработки на химический состав и антипитательные свойства бобовых культур. Приведен результат патентного поиска, обзора и анализа литературы по современному состоянию и перспективам создания обогащенных МКиКИ с использованием семян бобовых культур.

ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ II МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ

Объектами исследования являлись: фасоли белая (Phaseolus vulgaris), черная (Phaseolus vulgaris), белая Нэви (Phaseolus vulgaris), Черный глаз (Vigna unguiculata), маш (Vigna radiata), Долихос (Dolichos lablab) и нут (Cicer arietinum) по СТО 46715365-002-2008, фасоль красная Пинто (Phaseolus vulgaris) по ТУ 9294-00399621687-10, нут (Cicer arietinum) по ТУ 9294-003-99621687-10 и ГОСТ 8758-76.

В ходе технологических исследований использовали мак, сахар-песок, сахарную пудру, муку пшеничную высшего сорта, яйцо куриное, какао-порошок, ванилин, отвечающие требованиям соответствующих стандартов и технических условий.

Маркетинговые исследования проводили методом социологического опроса жителей г. Москвы (при выборке 320 человек).

В образцах черной фасоли и нута определяли массовую долю белка, жира, крахмала, редуцирующих веществ, пищевых волокон, золы, влаги по стандартным методикам.

Суммарное содержание фенольных соединений определяли с использованием реактива Фолина-Чокальтеу, флавоноидов — колориметрическим методом согласно Р 4.1.1672-03, антоцианиновых пигментов - методом дифференциальной спектрофотометрии, проантоцианидинов — спектрофотометрическим методом по методическим указаниям В.А. Тутельяна и К.И. Эллера (2010 г.), фракционный состав изофлавонов - методом ВЭЖХ.

Гемагглютинирующую активность лектинов определяли по реакции агглютинации эритроцитов крови, активность ингибиторов трипсина по И.И. Бенкену (1982), активность ингибиторов а-амилазы — колориметрическим методом по количеству прогидролизованного крахмала.

Изучение реологических характеристик семян бобовых и п/ф проводили на приборах «Структурометр СТ-1М» и «Структурометр СТ-2».

Органолептические исследования проводили профильным методом и методом потребительских предпочтений.

Микробиологический контроль осуществляли по стандартным методикам.

Все измерения проводили не менее чем в трех проворностях. Результаты экспериментальных исследований обрабатывались с помощью программы Microsoft Excel 2010. В работе представлены средние результаты исследования с достоверностью 95 %.

Общая схема исследования представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структурная схема проведения исследований

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Исследование критериев потребительских предпочтений МКП жителей г. Москвы

Для разработки и внедрения нового вида продукции важно знать предпочтения населения в потреблении той или иной группы товаров. Результаты проведенного анализа маркетингового исследования с участием 320 респондентов, проживающих в г. Москва, подтверждает высокий спрос на МКИ - 41 % мужчин и 59 % женщин предпочитают употреблять мучные кондитерские изделия несколько раз в неделю, более 20 % респондентов потребляют данный вид продукции ежедневно.

Известно, что в последнее время происходит постепенный отказ производителей от использования искусственных добавок. Это согласуется с данными опроса - такой критерий как «натуральность продуктов» оказался очень весомым при выборе изделий для более 75 % респондентов.

Большинство респондентов (около 80 %) предпочитают изделия с начинкой или с кремом. Самой популярной начинкой стала фруктово-ягодная и творожная. Среди кремов высоким спросом пользуется творожный, заварной и крем из сливок. Из выпеченных п/ф наибольшее предпочтение потребители отдают слоеному и бисквитному.

На вопрос «Стали бы Вы употреблять чаще мучные кондитерские изделия, если в их состав входили полезные компоненты», 53 % мужчин и 44 % женщин ответили положительно. Важность цены отметили 58 % мужчин и 47 % женщин, низкой калорийности — почти половина женщин и треть мужчин, вкусовых качеств — около 80 % респондентов. Учитывая, высокий спрос респондентов на изделия с начинками или кремом, вопрос о разработке начинок из доступного сырья с высокими потребительскими свойствами подтверждает актуальность исследования.

3.2 Обоснование выбора нута н черной фасоли, как основного компонента МКнКП

Для оценки совместимости вкусов (сладкого и бобового) использовали новые для российского рынка виды бобовых - фасоли Нэви, черная (Прето), Черный глаз, Долихос, а также традиционные - фасоли белая, красная Пинто, маш и нут. Подготовленные бобовые культуры отваривали до готовности, измельчали на протирочной машине и проваривали с сахаром-песком.

Для сенсорной оценки качества начинок был составлен глоссарий дескрипторов. Для наглядного представления результатов сенсорной оценки использовали метод профильных диаграмм. В результате сенсорного анализа выявлено, что начинка, приготовленная из Долихос и Пинто, имела ярко выраженный бобовый запах и вкус, из фасоли белая и Нэви - частицы жесткой оболочки. Начинки из фасолей черной,

Черный глаз, маша и нута имели высокие оценки по положительным сенсорным характеристикам - однородность, пережевываемость, наличие орехового вкуса и кондитерского аромата (рисунок 2).

■ Долихос

■ Пинто

* Белая Нэви

■ Белая

■ Маш

■ Черная

в Черный глаз

■ Нут

еховыи в

кус

Кондитерский аромат

Наличие жесткой оболочки

Запах бобовых

Привкус бобовых

Клейкость

Рисунок 2 - Органолептическая оценка качества сладких начинок из семян бобовых культур

Для дальнейших исследований были выбраны образцы: черная фасоль - для использования в маковой начинке, нут (с желтоватым цветом) - для начинок в различных выпеченных изделиях.

3.3 Определение химического состава бобовых культур

При исследовании содержания основных пищевых веществ были выбраны образцы черной фасоли торговой марки «Ярмарка» и нута марок «Мистраль», «Ярмарка», «Таджикистан» (таблица 1). Таблица 1 - Химический состав бобовых культур, г/100 г СВ

Показатель Нут Фасоль черная

Таджикистан Ярмарка Мистраль Ярмарка

Белки 24,0 22,6 21,8 26,2

Жиры 5.4 5,6 6,1 1,6

Углеводы, всего 66.8 68.1 68,5 68,6

в том числе

редуцирующие вещества 2,8 2,5 1,7 2,3

крахмал 45,7 46,5 47,1 49,3

пищевые волокна 18,3 19,1 19,7 17,0

Зола 3,4 3,4 3,2 3,6

Результаты определения химического состава показали высокое содержание белка во всех образцах бобовых культур (более 20 %), наибольшее количество отмечено в черной фасоли, которое превосходит нут на 8-17 %. Большая часть углеводов исследуемых образцов представлена крахмалом (более 45 %). Исследуемые семена бобовых являются богатым источником пищевых волокон, максимальное количество которых установлено в нуте «Мистраль». Поскольку нут марки

«Ярмарка» по всем показателям имел средние значения, то для дальнейших исследований использовали данный образец нута.

Фенольные соединения являются природными антиоксидантами и имеют широкий спектр биологической активности. В исследовании содержания общего количества фенольных соединений и флавоноидов в качестве экстрагента для сравнения использовали водный раствор ацетона (50 %) и этилового спирта (50 %) (таблица 2).

Таблица 2 - Содержание фенольных соединений в черной фасоли и нуте, мг/100 г СВ

Наименование образца Фенольные соединения, всего Флавоноиды

всего в том числе

Спирт 50% Ацетон 50% Спирт 50% Ацетон 50% проанто-цианидинов антоцианинов

Черная фасоль 2840,0 3920,0 554,4 624,2 460,0 48,0

Нут 640,0 550,0 70,0 61,9 0,0 -

Результаты исследования образцов показали наличие значительного количества фенольных соединений (в эквивалентах галловой кислоты) в черной фасоли, превышающий их содержание в нуте в 6 раз. При использовании в качестве экстрагента 50 %-ного раствора ацетона в исходных образцах черной фасоли извлекалось на 27 % больше фенольных соединений, чем в растворе спирта, что свидетельствует о большем вкладе димерных и полимерных соединений в их составе. Для исходного образца нута при экстракции раствором ацетона, напротив, извлекалось на 14% меньше фенольных соединений по сравнению со спиртом.

Общее содержание флавоноидов (в эквивалентах кверцетина) черной фасоли по сравнению с нутом в 9 раз больше. Проантоцианидины являются основными представителями флавоноидов черной фасоли, в меньшем количестве содержатся антоцианины.

В исследуемых семенах бобовых также присутствуют изофлавоны (таблица 3) Таблица 3 - Содержание изофлавонов в черной фасоли и нуте, мг/кг СВ

Наименование образца Содержание изофлавонов

Даидзеин Генистеин Глицитеин Формонетин Биоханин А Неиндентифи-цированный

Черная фасоль 0,8 2,0 - - - -

Нут 3,0 0,2 0,1 4,2 16,0 4,7

Основным изофлавоном черной фасоли является генистеин, нута-биоханин А. Общее содержание изофлавонов в нуте превышает черную фасоль в 10 раз. Также

хроматограмма нута показала наличие неиндентифицированного изофлавона в количестве 4,7 мг/кг. Предположительно неиндентифицированный изофлавон является дигидрогенистеином.

3.4 Определение содержания антнпитательных веществ Бобовые культуры, как известно, являются источниками не только полезных веществ, но и различных антипитательных факторов.

Результаты исследования активности ингибиторов трипсина показали, что исходные семена черной фасоли и нута содержат примерно одинаковое количество ингибиторов - около 5 мг/г. Ингибирование а-амилазы в нуте составило 65 %, в черной фасоли почти в 3 раза меньше (рисунок 3).

« -4: 5>2

« 5- 3 с

о о г 5

£ ¡- я

ш 5: з:

5 ю к

Ё £ с 4.8

^ 5: о.

. Я» шш»

4,6----Нут Черная

Нут Черная фасоль фасоль

Рисунок 3 - Активность ингибиторов трипсина и ингибирование а-амилазы бобовых культур

Лектины бобовых культур, как известно, оказывают сильное токсичное влияние на организм человека. При определении активности лектинов (гемагглютинирующей активности) для сравнения дополнительно использовали фасоли белую и красную пеструю Кидни, которые имеют наиболее высокие показатели гемагглютинации.

Результаты исследования показали отсутствие агглютинации эритроцитов в нуте. В черной фасоли обнаружена высокая активность лектинов, которая в несколько раз превышает показатели гемагглютинации традиционных видов фасолей (таблица 4).

Таблица 4 - Гемагглютинирующая активность лектинов

Объект исследования Титр гемагглютинации, ГАЕ/см3 Общая активность лектинов. ГАЕ/г

Фасоль красная пестрая Кидни 128 5120

Фасоль Белая 64 2560

Нут отсутствие агглютинации отсутствие агглютинации

Черная фасоль 512 20480

Наличие антипитательных веществ в бобовых культурах предопределяет необходимость включения стадии термообработки для их инактивации. Одним из перспективных методов термообработки является ИК-нагрев.

3.5 Подбор режима ИК-нагрева

С целью подбора параметров ИК-обработки исследовали кинетику нагрева бобовых культур в зависимости от влажности сырья (рисунок 4). ИК-обработку проводили с использованием ИК-энергоподвода при мощности лучистого потока Е=31 кВт/м2.

Рисунок 4 - Кинетика поверхностной температуры нагрева черной фасоли и нута влажностью: 1 - 9 %, 2 - 14 %, 3 - 17 %. 4-20 %

В ходе исследования была определена температура начала пиролиза образцов. Данная величина составила 120 °С (на рисунке представлены в виде красной линии). Исследования показали, что при ИК-нагреве малоувлажненных (9 и 14 %) образцов происходит усыхание зерна, что затрудняет дальнейшую обработку. Избыток влаги увеличивает длительность ИК-обработки, что повышает себестоимость микронизированного сырья за счет расхода энергии на нагрев лишней влаги.

Поскольку основные процессы по инактивации антиалиментарных соединений происходят под действием высоких температур, для черной фасоли и нута выбрали увлажнение до 17 % и последующий ИК-нагрев в течение 40 и 60 с соответственно. При выбранных режимах максимальная поверхностная температура семян достигает 110 и 115 °С, средняя температура - 87 и 100 °С для черной фасоли и нута соответственно.

3.6 Изучение влияния способов обработки на кулинарную готовность семян бобовых

Кулинарную готовность семян бобовых определяют по текстурным характеристикам, в основном органолептической оценкой. Недостатком этого способа является отсутствие количественного параметра, позволяющего с достоверностью определить степень готовности семян. В качестве квалиметрической оценки степени развариваемое™ семян нами предложены усилия нагружения индентора (иглы) при их прокалывании с помощью прибора структурометр СТ-1М (рисунок 5). Степень кулинарной готовности исследовали в отварных и ИК-обработанных образцах. Также исследовали возможность сокращения длительности

предварительной обработки путем замачивания в горячей воде I = 95 °С до ее остывания (в течение 1,5 ч). ГТО черной фасоли и нута проводилась в течение 60 и 90 мин соответственно.

Черная фасоль

Рисунок 5 - Диаграмма усилия нагружения индентора при прокалывании: 1- образец после кратковременного замачивания в горячей воде в течение 1,5 ч; 2 — образец после замачивания в холодной воде в течение 8 ч; 3 - образец ГТО после ИК-обработки; 4 - образец 1 после ГТО; 5 - образец 2 после ГТО

Динамика увеличения величины усилия при прокалывании черной фасоли после кратковременного и традиционного способа замачивания показала незначительные различия за исключением глубоких слоев зерна. С погружением индентора на глубину 2 мм и выше происходило увеличение усилия до 1,4 раз, что связано с недостаточно интенсивным процессом влагопереноса в центр зерна при кратковременном замачивании. Однако это практически не влияет на дальнейшую ГТО образцов.

Динамика усилий при прокалывании отварной черной фасоли после кратковременного и традиционного способов замачивания (кривые 4 и 5) отличалась незначительно — максимальные усилия составляют 17 Г и 15 Г соответственно.

ГТО ИК-обработанного образца черной фасоли не способствовала полной развариваемое™, максимальное усилие в 5,2 раза превышало традиционный способ обработки.

В отличие от черной фасоли кратковременное замачивание нута не приводило к достаточной развариваемости при последующей ГТО, также как и ИК-нагрев (кривые 3 и 4) - максимальные усилия, возникающие при прокалывании семян, сравнимы с отварным ИК-обработанным образцом и превышали традиционный способ в 1,8 раза.

Таким образом, результаты исследований экспериментально доказали

возможность применения кратковременного замачивания черной фасоли, что позволит на 80 % сократить длительность предварительной обработки. ИК-нагрев недостаточно эффективен в дальнейшей ГТО. Степень готовности семян черной фасоли и нута определяется визуально по диаграмме усилий нагружения индентора с погружением в пробу, либо по показателю максимального усилия нагружения индентора - 17 Г (0,2 Н) и 52 Г (0,5 Н). соответственно.

3.7 Влияние режимов термообработки на содержание питательных веществ бобовых культур

При различных видах кулинарной обработки возможны потери пищевых веществ. Исследовали их сохранность при следующих режимах термообработки: ИК-нагрев черной фасоли и нута (увлажнение до \¥=17 % и последующий ИК-нагрев в течение 40 и 60 с соответственно), ГТО для нута - замачивание в холодной воде в течение 8 ч и варка в течение 90 мин, для черной фасоли - кратковременное замачивание в горячей воде (1=95 °С до ее остывания - 1,5 ч) и варка в течение 60 мин (таблица 5).

Таблица 5 — Химический состав черной фасоли и нута при различных видах термообработки, г/100 г СВ

Показатель Нут Черная фасоль

Исходный ИК-нагрев ГТО Исходный ИК-нагрев ГТО

Белки 22,6 22.1 23.1 26,2 25,8 26,0

Жиры 5,6 5,4 5,3 1,6 1,5 1,6

Углеводы, всего 68,1 69,0 68,3 68,6 69,1 68,5

в том числе

Редуцирующие вещества 2.5 6.8 3,2 2.3 4.8 0,9

Крахмал 46,5 43.4 46.6 49,3 47,6 44,0

Пищевые волокна 19,1 18.8 18,5 17,0 16,7 23,6

Зола 3,4 3,5 3,2 3,6 3,6 3,4

В результате термообработки нута и черной фасоли в пересчете на сухое вещество в целом не произошли изменения в количественном содержании белка и жира. Под действием ИК-нагрева в нуте и черной фасоли снижалась доля крахмала на 4 и 7 % соответственно, что связано с его деструкцией под действием высоких температур, закономерно увеличивалось содержание редуцирующих веществ.

При ГТО черной фасоли, в отличие от нута, в пересчете на сухое вещество происходило значительное снижение доли крахмала, а также редуцирующих веществ, доля пищевых волокон увеличилась на 39 %. Такие изменения в углеводном составе отварных образцов связаны с преобразованием структуры клеточных стенок семян и потерей части углеводов в варочную среду. В нуте после ГТО. в отличие от черной фасоли, сохраняется структурный каркас, который ограничивает вымывание редуцирующих веществ и крахмала в отвар.

3.8 Влиянне термообработки на содержание фенольных соединений

Влияние термообработки на общее содержание фенольных соединений приведено на рисунке 6.

■ Исходный "ИК-нагрев «ГТО "Исходный "ИК-нагрев "ГТО

Рисунок 6 - Общее содержание фенольных соединений (в эквивалентах галловой кислоты)

Применение ИК-обработки черной фасоли практически не изменяло количество фенольных соединений, а при варке их содержание снижалось в 2-2,5 раза, что, связано с их переходом в варочную среду. ГТО нута показала обратную зависимость - их количество увеличивалось на 20-50 % при использовании различных растворителей. Возможно, фенольные вещества нута находятся в связанном состоянии с компонентами клеточных стенок, а в связи с изменениями в процессе ГТО, фенольные вещества становятся более доступными.

ИК-обработка черной фасоли и нута снижала содержание флавоноидов на 10 и 13 % соответственно, что согласуется с данными других исследователей о сохранении фенольных веществ при сухом нагреве зерна.

Потери флавоноидов при ГТО для нута были незначительны (15 %), в черной фасоли содержание флавоноидов уменьшилось на 54 % (рисунок 7).

Черная фасоль Нут

.0. спирт эиуо ацетон спирт зиуо ацетон эиуо

■ Исходный "ПК-нагрев "ГТО «Исходный "ИК-нагрев а ГТО

Рисунок 7 - Общее содержание флавоноидов (в эквивалентах кверцетина)

В процессе ГТО происходила значительная потеря изофлавонов: для генистеина и даидзеина черной фасоли на 50-60 %, даидзеина и формонетина нута -

почти полностью (на 97 %). Содержание биоханина А. составляющего большую долю всех изофлавонов нута, уменьшалось на 20 % и составляло 12,7 мг/кг СВ.

ГТО снижала содержание антоцианинов в черной фасоли на 80 %, проантоцианидинов - на 54 %. Однако и при таких потерях содержание данных компонентов остается высоким: 9 и 210 мг/100 г СВ для антоцианинов и проантоцианидинов соответственно. При этом 100 г отварной черной фасоли удовлетворяет суточную потребность (адекватное количество) в проантоцианидинах на 173 %.

Таким образом, анализ химического состава термообработанных семян черной фасоли и нута показал высокое содержание дефицитных для МКиКИ пищевых веществ (белка, пищевых волокон, ряда фенольных соединений), что подтверждает перспективность использования данного сырья.

3.9 Влияние режимов термообработки на содержание антипитатсльных веществ

Влияние способов термообработки на активность ингибиторов трипсина и си-амилаз в семенах черной фасоли и нута показано на рисунке 8.

Рисунок 8 - Активность ингибиторов трипсина и ингибирование а-амилазы бобовых культур

ГТО исследуемых образцов снижала активность ингибиторов трипсина в 3-3,5 раза, ИК-обработка позволяла снизить содержание исследуемых ингибиторов незначительно (до 1,2 раза), что находится в рамках допустимых значений по техническому регламенту Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции».

Активность ингибиторов а-амилазы при ИК-нагреве снижалась в 2 и 6 раз для черной фасоли и нута соответственно. ГТО полностью инактивировала ингибиторы а-амилазы в нуте и на 90 % - в черной фасоли.

В различных видах фасолей ГТО привела к полной инактивации лектинов. Процесс ИК-обработки в образце черной фасоли оказался не эффективным и показатели гемагглютинации не изменились (рисунок 9).

Нут Черная

фасоль

■ Исходный ■ ИК-нагрев ■ ГТО

Нут Черная

фасоль

■ Исходный ■ ИК-нагрев ■ ГТО

№1 - Исходный №2 - ГТО

№3 - ИК-нагрев

Рисунок 9 - Влияние тепловой обработки на активность лектинов черной фасоли

Таким образом, выбранные режимы тепловой обработки, за исключением ИК-обработанной черной фасоли, позволяют с точки зрения наличия антипитательных факторов использовать исследуемое сырье для разработки п/ф МКиКИ.

3.10 Разработка полуфабрикатов МКиКИ

С целью расширения ассортимента п/ф МКиКИ были разработаны начинки из черной фасоли и нута с высоким содержанием белка, пищевых волокон и биологически активных соединений, технология приготовления которых приведена на рисунке 10.

(Бобовая \ / культура / \

/ Сахар- \ \ песок /

Просеивание

Масло Ч / Вкусоароматическое \ ч растительное / \___веществу _ у

Инспектирование ) Промывание в воде 1<14°С \

Черная фасоль: Нут:

Вода Замачивание в воде1=95°С Замачивание в воде ->■ Вода

до остывания (т=1,5 часа) т=8 часов при е14°С

1 1

Гидротермическая Гидротермическая

Отвар обработка(=95-98°С, обработка Г=95-98°С, -►Отвар

т = 60 мин т = 90 мин

X

х

Измельчение до однородной консистенции (<1=1,5 мм)

И Соединение компонентов I

X

Проваривание при перемешивании (60 об/мин) до ¡=85°С

I

(

Сладкая начинка из бобовых культур

___ I Соединение

_ _комп?нентов_ |

Г Перемешивание I 160 о_б/м™)^о_одн^одности1

| Хранение"}«—| Упаковка"] ¡Формование изделий]

Рисунок 10 - Технологическая схема приготовления сладкой начинки из семян бобовых культур

В разработанные начинки возможно добавление вкусоароматических веществ и/или жирового компонента в количестве до 15 % без ухудшений органолептических показателей качества п/ф.

Также была установлена целесообразность использования семян бобовых в приготовлении начинки из мака. Начинку готовили по традиционной рецептуре, заменяя часть мака (от 10 до 50 %) отварной протертой черной фасолью. По результатам органолептической оценки маковых начинок (рисунок 11) выявили, что замещение 50 % мака на отварную протертую черную фасоль приводило к улучшению консистенции и смягчению вкуса начинки. Возможно также использование до 10 % нута без ухудшения внешнего вида и цвета п/ф.

-♦-100% мак ;Кус ■ 90% мак 10% черная фасоль —70% мак 30% черная фасоль

екстура

-50% мак 50% черная фасоль

Рисунок 11 - Профильная диаграмма органолептической оценки маковых начинок с черной фасолью

Полученные начинки имеют более связную и пластичную текстуру, что подтверждает диаграмма изменения усилий нагружений на инденторе при деформировании п/ф и после фиксирования положения индентора в пробах на определенное время (рисунок 12).

60

•Начинка маковая (контроль)

•Начинка маковая с черной фасолью

Начинка маковая с черной фасолью и нутом

°Я »Я °° -а-' и-Г — - - стГ - - -„ г-Г - - к ов — Г1 ^ "П 1л Ю М а — МП Ч01--00 — МП — " ^ — —

Длительность нагружения нндентора, с

Рисунок 12 - Диаграмма изменения усилий нагружений на инденторе при деформировании начинок и после фиксирования индентора в пробах п/ф

Максимальное заданное усилие, определенное на приборе Структурометр СТ-2, в разработанных п/ф достигается в 3 раза быстрее контрольного, что указывает на снижение адгезионных сил в массе и. как следствие, увеличение текучести п/ф. Изменение рецептуры также приводило к снижению длительности мгновенной релаксации до 28 % и, соответственно, снижению показателя степени релаксации напряжений на 26-29 %, что указывает на сокращение длительности перехода массы в состояние внутреннего равновесия.

ИК-обработанный нут рекомендуется использовать в виде муки в различных выпеченных п/ф для повышения массовой доли белка, пищевых волокон и фенольных соединений. Проведены исследования по совершенствованию рецептуры и технологии традиционного воздушного п/ф путем введения в готовую сбитую с сахарной пудрой белковую массу ИК-обработанной нутовой муки. Из полученной массы формовали п/ф (<1=3-4 см), которые выпекали при температуре 125 °С в течение 30 мин. Органолептическая оценка разработанного воздушного п/ф с ИК-обработанным нутом показала преимущество по сравнению с традиционным воздушным, поскольку обладала привкусом и слабым ароматом ореха.

С целью установления сроков хранения все п/ф исследовали на соответствие гигиеническим требованиям безопасности пищевых продуктов по микробиологическим показателям. Периодичность контроля устанавливалась согласно МУК 4.2.1847-04. В таблице 6 приведен результат микробиологических показателей последних двух контрольных точек исследований в процессе хранения.

Таблица 6 - Микробиологические показатели п/ф в процессе хранения

Объект исследования/ температура хранения Срок хранения, дней Микробиологические показатели / нормируемые уровни по ТР ТС 021/2011

КМАФАнМ, КОЕ/г БГКП (коли-формы) Дрожжи, КОЕ/г Плесени, КОЕ/г

Начинка маковая с черной фасолью/ 1 = 4±2 °С 5 В пределах нормы / 1*104 Не обнаружено /в 1 г не допускается В пределах нормы /50 В пределах нормы / 100

8 90/50

Начинка из нута/ г = 4 ±2°С 10 В пределах нормы / 5*103 Не обнаружено / в 1 г не допускается В пределах нормы / 50 В пределах нормы / 50

13 70/50

Воздушный п/ф с нутом/1 = 20 ± 2 °С 30 В пределах нормы / 1*104 Не обнаружено / в 1 г не допускается В пределах нормы /50 В пределах нормы / 50

40

Таким образом, учитывая рекомендуемые в МУК 4.2.1847-04 коэффициенты резерва, срок годности п/ф составил: для начинок из черной фасоли и нута - 7 сут при

температуре 4±2 °С, маковых начинок с бобовыми - 3 сут при температуре 4±2 °С, воздушного п/ф с нутом при 1 = 20 ± 2 °С - 30 сут.

3.11 Потребительская оценка качества полуфабрикатов

Учитывая, что разработанные п/ф были приготовлены из нетрадиционного для данной группы продуктов сырья, изучали потребительский спрос на изделия с полученными начинками. Для этого была проведена оценка изделий, состоящих из бисквитного п/ф и начинок из семян бобовых, а также воздушного п/ф методом потребительских предпочтений с использованием 9-балльной гедонической шкалы. Начинка из черной фасоли была приготовлена с добавлением какао-порошка, из нута — с ванилином.

Самые высокие оценки потребителей получила начинка из нута (рисунок 13). Она набрала максимальное количество баллов - 7,8 из 9 возможных. Потребительская оценка воздушного п/ф с нутом в среднем составляла не ниже 7 баллов.

4

2 О

Начинка из Начинка из Маковая Маковая Маковая Воздушный черной нута с начинка начинка с начинка с п/ф с нутом

фасоли ванилином (контроль) черной черной

фасолью фасолью и нутом

■ Вкус ■ Цвет ■ Текстура ■ Общее впечатление

Рисунок 13 - Средний балл потребительской оценки качества п/ф

Все изделия из семян бобовых имели значения органолептической оценки не ниже 6 баллов, что свидетельствует о факторе желательности разработанных п/ф у потребителей.

По сравнению с большинством традиционных п/ф. использующихся в производстве МКиКИ, разработанные начинки во много раз превосходят их по наиболее дефицитным макронутриентам (рисунок 14). Употребление изделий с 50 г разработанных начинок позволит за их счет удовлетворить среднюю суточную потребность в белке до 5,5 %, в пищевых волокнах - на 10-12,5 %.

Преимущество начинок из черной фасоли - в содержании значительного количества фенольных соединений: 50 г начинки из черной фасоли удовлетворяет потребность в проантоцианидинах на 67 %, начинки маковой с черной фасолью - на 32 % от суточной нормы.

Пищевые волокна

Белок

-1- 1......N

1

1

^-

Начинка из черной фасоли

Крем творожный Начинка из нуга Начинка из мака и фасоли

Маковая начинка Крем заварной Крем белковый Крем из сливок

Суфле Крем сливочный Повидло яблочное

25 20

15

10

0 0 2,5 5 7,5 10 12,5

Рисунок 14 — Сравнительная характеристика п/ф по содержанию белка и пищевых волокон (в 100 г), % от суточной потребности

Изменение рецептуры маковой начинки снизило долю жира почти в 2 раза, калорийность - на 10 %. Изменение рецептуры и технологии воздушного п/ф увеличило содержание белка в 2 раза и позволило обогатить продукт пищевыми волокнами (таблица 7).

Таблица 7 — Сравнительная характеристика основных пищевых веществ и энергетической ценности п/ф (содержание в 100 г)

Наименование полуфабриката Белок, г Жир, г Углеводы, г Энергетическая ценность, ккал

всего в том числе пищевые волокна

Начинка из нута 7,5 1,5 55,0 6,0 250

Начинка из черной фасоли 8,5 0,5 55,0 7,5 240

Маковая начинка

Начинка маковая (контроль) 6.0 13,0 38,0 6,0 280

Начинка маковая с черной фасолью 7,0 7,0 44,0 6,5 250

Начинка маковая с черной фасолью и нутом 7,0 6,5 44,0 6,5 250

Воздушный

Воздушный (контроль) 4,0 - 92,0 - 380

Воздушный с нутом 8,5 1,5 86,0 4,0 380

Себестоимость 10 кг начинки из нута и черной фасоли составляет 189 и 284 рубля соответственно. Ожидаемая рентабельность от годового производства начинки маковой с бобовыми примерно на 45 % выше традиционной маковой начинки, воздушного п/ф с нутом относительно традиционного воздушного — на 11 %.

Новые рецептуры и технологии п/ф МКиКИ проверены в условиях производства ЗАО «Хлебокомбинат «Пеко». По результатам проведенных исследований на п/ф были разработаны проекты технической документации.

Выводы:

1. На основании результатов маркетингового исследования выявлена значимость критериев выбора МКИ потребителями. Около 80 % респондентов предпочитают изделия с начинками и кремом, такие критерии, как вкусовые качества важны для 80 %, натуральность продуктов - для 75 %, цена - для 50 %, низкая калорийность - для половины женщин и 27 % мужчин, что подтверждает актуальность разработки начинок из доступного сырья с высокими потребительскими свойствами.

2. На основании результатов органолептической оценки и химического состава выявлена целесообразность использования в качестве основного компонента п/ф для МКиКИ семян черной фасоли и нута.

Результаты исследования показали наличие значительного количества белка (более 20 г/100 г СВ), пищевых волокон (17-19 г/100 г СВ), фенольных соединений в черной фасоли - 3920 мг/100 г СВ, в нуте - 640 мг/100 г СВ. В черной фасоли флавоноидов содержится около 620 мг/100 г СВ, в нуте - около 70 мг/100 г СВ. Установлено содержание проантоцианидинов в черной фасоли в количестве 460 мг/100 г СВ, антоцианинов - 48 мг/100 г СВ и отсутствие проантоцианидинов в нуте, Изофлавоны черной фасоли представлены даидзеином и генистеином. Основные изофлавоны нута - даидзеин, формонетин и биоханин А.

3. Показана высокая активность ингибиторов а-амилаз в нуте, превышающая черную фасоль в 3 раза. Активность ингибиторов трипсина исходных образцов черной фасоли и нута практически не превышает допустимые показатели безопасности. Установлено наличие высокой активности лектинов в семенах черной фасоли и ее отсутствие в нуте.

4. Исследованиями кинетики ИК-нагрева черной фасоли и нута в зависимости от влажности исходного сырья обоснованы режимы ИК-обработки черной фасоли и нута при мощности лучистого потока Е=31 кВт/м2 - увлажнение сырья до 17 % и последующий ИК-нагрев в течение 40 и 60 с соответственно.

Установлена возможность применения Структурометра СТ-1М в качестве прибора по определению степени развариваемости черной фасоли и нута. Показатели максимального усилия нагружения индентора (иглы) при прокалывании отварных семян черной фасоли и нута составляли 0,2 и 0,5 Н соответственно. С помощью предложенной методики доказана возможность применения кратковременного замачивания черной фасоли в горячей воде I = 95 °С до ее остывания (в течение 1,5 ч), которое позволяло на 80 % сократить длительность предварительной обработки. ИК-нагрев семян бобовых не эффективен в сокращении длительности ГТО.

Исследование влияния тепловой обработки на химический состав черной фасоли и нута позволило установить, что доля основных пищевых веществ образцов в общей массе сухих веществ после тепловой обработки практически не изменилась.

ИК-обработка образцов незначительно снизила общее содержание фенольных соединений и флавоноидов.

При ГТО нута общее количество фенольных соединений увеличилось, потери флавоноидов составили 15 %. При ГТО черной фасоли потери фенольных соединений достигали 60 %, однако содержание таких компонентов как проантоцианидины оставалось достаточно высоким (100 г отварной черной фасоли удовлетворяет суточную потребность в проантоцианидинах на 173%).

При изучении влияния тепловой обработки на содержание антипитательных веществ установлено, что ИК-нагрев позволил снизить активность ингибиторов а-амилазы в нуте в 6 раз, в черной фасоли — в 2 раза. ГТО полностью инактивировала активность ингибиторов а-амилазы в нуте и на 90 % в черной фасоли.

Активность ингибиторов трипсина черной фасоли и нуга при ГТО снижалась в 3-3,5 раза, при ИК-нагреве - только на 12-16 %.

ГТО черной фасоли приводила к полной инактивации лектинов, однако показатели гемагглютинации ИК-обработанного образца черной фасоли практически не изменились. ИК-нагрев не рекомендуется для семян бобовых с высокой активностью лектинов.

5. Разработаны рецептуры и технологии п/ф с использованием семян бобовых культур. Установлено высокое содержание белка и пищевых волокон в разработанной продукции по сравнению с другими п/ф.

Рекомендовано применение ИК-обработанного нута в приготовлении воздушного п/ф, семян бобовых, подвергнутых ГТО, — для начинок МКиКИ.

Потребительская оценка изделий показала высокую степень желательности п/ф. Определены сроки годности п/ф: маковые начинки с бобовыми - 3 сут при 4±2 °С, начинки из черной фасоли и нута - 7 сут при 4±2 °С, воздушный п/ф с нутом - 30 сут при I = 20 ± 2 °С.

6. Разработаны проекты технической документации на п/ф. Проведена промышленная апробация опытных партий полуфабрикатов на базе ЗАО «Хлебокомбинат «Пеко» г. Москвы. Себестоимость 10 кг начинки из нута и черной фасоли составила 189 и 284 рубля соответственно. Ожидаемая рентабельность от годового производства начинки маковой с бобовыми примерно на 45 % выше традиционной маковой начинки, воздушного полуфабриката с нутом относительно традиционного воздушного - на 11 %.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Молчанова E.H. Маркетинговое исследование предпочтений потребителей мучных кондитерских изделий/ Е.Н.Молчанова, М.Г.Шнпарева, М.Г.Карушева // Кондитерское производство. - 2012. - № 5. - С. 28 - 32.

2. Молчанова E.H. Методы органолептического анализа для оценки новых продуктов/ E.H. Молчанова, М.Г.Шнпарева, В.Г.Аитов // Пищевая промышленность. -2013. -№ 10.-С. 60-62.

Патенты РФ на изобретения:

3. Патент № 2492691 Российская Федерация МПК A23G3/36, A23G3/48 «Начинка маковая»/ Шппарева М.Г., Молчанова E.H., заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «МГУПП» - №2012119279/13, заявлено 12.05.2012, опубликовано 20.09.2013, Бюл. № 26. - 4 с.

4. Патент № 2501290 Российская Федерация МПК A23G3/36, A23G3/48 «Состав начинки для кондитерских, мучных кондитерских и мучных кулинарных изделий»/ Шппарева М.Г., Молчанова E.H., заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «МГУПП» - №2012126371/13, заявлено 25.06.2012, опубликовано 20.12.2013, Бюл. № 35. - 5 с.

Статьи и материалы конференций:

5. Молчанова E.H. Изменение физических свойств фасоли и нута при кулинарной обработке/ Е.Н.Молчанова, М.Г.Шнпарева // Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания: сборник материалов V международной научно-практической конференции: в 2 т. - Челябинск: ИЦ ЮУрГУ, 2011. - Т. I. - С. 60-62.

6. Молчанова E.H. Изменение свойств семян бобовых при термической обработке/ Е.Н.Молчанова, М.Г.Шнпарева // Кондитерское и хлебопекарное производство. - 2012. - №6 (130). - С. 42-43.

7. Шппарева М.Г. Использование методов сенсорного анализа для оценки качества новых изделий/ М.Г.Шнпарева, Е.Н.Молчанова // Инновационные технологии в пищевой промышленности, товароведении и общественном питании: сборник материалов межведомственной научно-практической конференции. - М.: МГУПП, 2013. - С.88-90.

8. Молчанова E.H. Активность лектинов бобовых культур/ Е.Н.Молчанова, М.Г.Шнпарева, В.Г.Аитов / Сборник материалов международного конгресса «Питание и здоровье», Москва, 13-15 декабря 2013 г. - С. 69-70.

9. Шппарева М.Г. Оценка отделочных полуфабрикатов с использованием черной фасоли/ М.Г. Шппарева, E.H. Молчанова, Г.Г. Дубцов / Зб1рник матер1ал1в 80

,\«жнародно1 науково! конференцн молодих учсних.асш'рантчв ! студенте "Наукогн здобугки молод! - виршенню проблем харчування людства у XXI столггп", 10-11 квггня 2014 р. - Кшв: НУХТ, 2014. - 4.1. - С. 10-11.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

БГКП - бактерии группы кишечной палочки; ГАЕ - гемагглютинирующая единица; ГТО - гидротермическая обработка; ИК - инфракрасный;

КМАФАнМ - количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов;

КОЕ — колониеобразующая единица;

МКИ - мучные кондитерские изделия;

МКиКИ - мучные кондитерские и кулинарные изделия;

СВ — сухие вещества;

п/ф - полуфабрикат;

ТР ТС - технический регламент Таможенного союза

Автор выражает глубокую признательность д.т.н., проф. Дубцову Г.Г., д.т.н., проф. Черныху В.Я., к.т.н., доц. Кирдяшкину В.В. за консультирование и помощь при выполнении работы.

Подписано в печать 15.05.14. Формат 60x90 '/к, Печ. л. 1,68. Тираж 150 экз. Изд. № 6. Заказ 51. Библиотечно-издательский комплекс МГУПП 125080, Москва, Волоколамское ш., 11

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ»

На правах рукописи

0420И58653

ШИПАРЕВА МАРЬЯ ГЕРАСИМОВНА

РАЗРАБОТКА И ТОВАРОВЕДНАЯ ОЦЕНКА ПОЛУФАБРИКАТОВ МУЧНЫХ КОНДИТЕРСКИХ И КУЛИНАРНЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ СЕМЯН БОБОВЫХ КУЛЬТУР

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

питания

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ

кандидат биологических наук, доцент E.H. Молчанова

Москва-2014

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...........................................................................'.......................................5

Глава 1 Обзор литературы........................................................................................11

1.1 Современное состояние проблемы питания населения Российской Федерации и роль мучных кондитерских изделий................................................11

1.2 Общая характеристика семян фасоли и нута................................................17

1.3 Фенольные соединения фасоли и нута..........................................................21

1.4 Антиалиментарные вещества семян зернобобовых и способы их инактивации...............................................................................................................28

1.4.1 Ингибиторы протеиназ.................................................................................28

1.4.2 Лектины..........................................................................!...............................30

1.4.3 Ингибиторы а-амилазы................................................................................32

1.4.4 Уреаза.............................................................................................................33

1.5 Перспективы использования фасоли и нута и продуктов их переработки... 34

Заключение по обзору литературы..........................................................................36

Глава 2 Объекты и методы исследования...............................................................38

2.1 Объекты исследования.......................................................................................38

2.2 Методы исследования.........................................................................................40

2.2.1 Социологический опрос...............................................................................40

2.2.2 Определение основных пищевых веществ.................................................40

2.2.3 Определение физических свойств...............................................................41

2.2.4 Реологические характеристики зерен фасоли и нута................................42

2.2.5 Общее содержание фенольных соединений...............................................42

2.2.6 Общее содержание флавоноидов................................................................43

2.2.7 Определение содержания антоцианинов....................................................44

2.2.8 Определение содержания проантоцианидинов.........................................45

2.2.9 Определение содержания изофлавонов......................................................46

2.2.10 Определение жиро- и водоудерживающей способности........................47

2.2.11 Определение гемагглютинирующей активности лектинов....................47

2.2.12 Определение активности ингибиторов трипсина....................................48

2.2.13 Определение активности ингибиторов а-амилазы..................................50

2.2.14 Определение активности уреазы...............................................................51

2.2.15 Определение упругих и пластических деформаций................................52

2.2.16 Определение предельного напряжения сдвига........................................52

2.2.17 Исследование процесса релаксации напряжений....................................53

2.2.18 Органолептическая оценка изделий..........................................................53

2.2.18.1 Органолептическая оценка качества полуфабрикатов профильным методом................................................................................................................53

2.2.18.2 Метод потребительской оценки..........................................................54

2.2.19 Расчет пищевой и энергетической ценности...........................................56

2.2.20 Определение микробиологических показателей.....................................56

Глава 3 Результаты исследований и их обсуждение.............................................58

3.1 Маркетинговое исследование предпочтений в области мучных кондитерских изделий жителей г. Москвы............................................................58

3.2 Выбор объекта исследования.............................................................................65

3.3 Характеристика образцов...................................................................................68

3.4 Разработка режимов термообработки семян бобовых культур......................69

3.4.1 Изучение эффективности режимов предварительной обработки............70

3.4.1.1 Исследование параметров гидромеханической обработки................70

3.4.1.2 Исследование возможности сокращения длительности замачивания бобовых культур.................................................................................................71

3.4.1.3 Динамика поглощения влаги бобовыми в процессе варки.................72

3.4.1.4 Подбор режима ИК-нагрева...................................................................73

3.4.1.5 Изучение прочностных характеристик нута и черной фасоли после гидротермической обработки............................................................................78

3.4.2 Изучение влияния режимов тепловой обработки на содержание питательных веществ.............................................................................................83

3.4.3 Исследование фенольных соединений.......................................................84

3.4.3.1 Общее содержание фенольных соединений........................................84

3.4.3.2 Общее содержание флавоноидов..........................................................87

3.4.3.3 Содержание изофлавонов......................................................................88

3.4.3.4 Содержание антоцианинов и проантоцианидинов..............................90

3.4.4 Водоудерживающая и жироудерживающая способности семян.............91

3.4.5 Исследование антиалиментарных факторов..............................................92

3.4.5.1 Активность уреазы..................................................................................92

3.4.5.2 Активность ингибиторов а-амилазы.....................................................93

3.4.5.3 Активность ингибиторов трипсина.......................................................94

3.4.5.4 Гемагглютинирующая активность лектинов.......................................95

3.5 Разработка полуфабрикатов МКиКИ................................................................97

3.5.1 Начинки из черной фасоли и нута...............................................................98

3.5.2 Маковые начинки с семенами бобовых культур.....................................104

3.5.3 Воздушный полуфабрикат с нутом...........................................................109

3.6 Потребительская оценка изделий....................................................................111

3.7 Обоснование сроков хранения полуфабрикатов............................................113

3.8 Пищевая ценность полуфабрикатов................................................................117

3.9 Расчет экономической эффективности внедрения новых полуфабрикатов 119

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.......................................................................................................122

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.....................................................................................126

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.......................................................................................127

Приложения.............................................................................................................149

Приложение А - Анкета опроса по выявлению критериев предпочтений МКИ ...................................................................................................................................150

Приложение Б - Технологические схемы приготовления полуфабрикатов.....152

Приложение В - Сводные дегустационные листы изделий...............................155

Приложение Г - Протоколы микробиологических испытаний.........................158

Приложение Д - Полная себестоимость полуфабрикатов..................................168

Приложение Е - Проекты технических условий.................................................171

Приложение Ж - Технико-технологические карты.............................................174

Приложение И - Акты производственных испытаний.......................................189

Приложение К - Патенты.......................................................................................198

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В соответствии с тенденциями развития государственной политики в области здорового питания населения разработка пищевых продуктов массового потребления, содержащих в физиологически значимых количествах незаменимые макро- и микронутриенты, является основной задачей.

В последнее время рационы питания населения России характеризуются значительным недостатком белка, пищевых волокон, полиненасыщенных жирных кислот, минеральных веществ и биологически активных соединений. Тем временем ежегодно увеличивается объем производства мучных кондитерских изделий (МКИ), который в настоящее время составляет более 1,5 млн т, что свидетельствует о высоком спросе на изделия данной группы товаров. МКИ, особенно торты и пирожные, пользующиеся популярностью у населения, имеют высокую энергетическую ценность, содержат большое количество легкоусвояемых углеводов и мало белка. Потребление таких продуктов может привести к росту избыточной массы тела и ожирению, увеличивая риск развития ряда алиментарно-зависимых заболеваний. Несбалансированность химического состава характерна как для выпеченных, так и отделочных полуфабрикатов и начинок для МКИ.

В качестве рецептурного ингредиента, обогащающего МКИ недостающими компонентами, могут выступать бобовые культуры, которые являются источником белка, пищевых волокон, минеральных веществ (особенно калия, магния, железа), фолиевой кислоты. Данный вид сырья, кроме уникальности химического состава, отличается доступностью и наличием достаточной сырьевой базы. В то же время семена бобовых содержат антипитательные вещества, что ограничивает их применение без тепловой обработки. Поэтому в производстве изделий с использованием бобовых культур необходимо применять стадии термообработки, достаточные для инактивации антиалиментарных соединений до безопасного уровня.

Таким образом, разработка технологии, позволяющей использовать семена бобовых в производстве мучных кондитерских и кулинарных изделий (МКиКИ) для повышения их пищевой ценности является актуальной задачей.

Степень разработанности темы исследования. Значительный вклад в изучение аспектов обогащения продуктов питания функциональными ингредиентами внесли отечественные и зарубежные исследователи: Аникеева Н.В., Васькина В.А., Джабоева A.C., Дубцов Г.Г., Дубцова Г.Н., Ильина O.A., Казанцева И.Л., Кочеткова A.A., Магомедов Г.О., Нечаев А.П., Пащенко Л.П., Савенкова Т.В., Скобельская З.Г., Цыганова Т.Б., Черных В.Я., Шатнюк Л.Н., Alani S., Gomez M., Pomeranz Y., Wang J. и др.

В основном обогащение эссенциальными компонентами, в том числе и с использованием семян бобовых, велось для хлебобулочных изделий и выпеченных полуфабрикатов (бисквитного, песочного и др.) для МКИ. Вопрос об использовании семян бобовых культур в приготовлении отделочных полуфабрикатов (п/ф) и начинок для МКиКИ остается малоизученным и требует дополнительных исследований.

Цели и задачи исследования. Целью настоящей работы являлась разработка технологии производства новых видов п/ф МКиКИ с высокими потребительскими характеристиками на основе семян бобовых.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:

• проведение маркетинговых исследований с целью установления приоритетности критериев выбора МКИ потребителями;

• выбор бобовых культур, в наибольшей степени отвечающих требованиям к компонентам начинок для МКиКИ, с определением их потребительских свойств;

• изучение антипитательных свойств семян бобовых - ингибиторов трипсина, ингибиторов а-амилаз и пектинов;

• разработка режимов термообработки семян бобовых культур:

- изучение эффективности режимов предварительной обработки;

- исследование влияния тепловой обработки на химический состав черной фасоли и нута, в том числе на содержание фенольных соединений;

- изучение влияния тепловой обработки на активность антипитательных веществ;

• разработка рецептур и технологий производства п/ф МКиКИ с использованием бобовых культур, их товароведная и потребительская оценка, определение срока годности;

• разработка технической документации на новые виды п/ф, проведение их опытно-промышленной апробации, оценка экономической эффективности научно-практической разработки.

Научная новизна. Диссертационная работа содержит элементы научной новизны в рамках пунктов 5, 6, 13 паспорта специальности 05.18.15.

Впервые обоснована целесообразность и эффективность применения семян бобовых - нута (Cicer arietinum) и черной фасоли (Phaseolus vulgaris) - в качестве основного компонента начинок для МКиКИ.

Разработан принцип оценки кулинарной готовности семян черной фасоли и нута с помощью структурометра СТ-1М по максимальному усилию нагружения индентора. Установлены значения максимальных усилий при прокалывании готовых отварных семян черной фасоли (0,2 Н) и нута (0,5 Н).

Установлено, что черная фасоль и нут являются богатыми источниками фенольных соединений: их общее содержание составило 3920 и 640 мг/100 г СВ, в том числе флавоноидов 624 и 70 мг/100 г СВ соответственно.

Флавоноиды черной фасоли представлены, главным образом, проантоцианидинами и антоцианинами. Установлено, что в отварной черной фасоли содержание антоцианинов и проантоцианидинов составляет 3,7 и 86,5 мг/100 г соответственно, что удовлетворяет суточную потребность в них на 7,4 и 173 %.

Определен качественный состав изофлавонов семян черной фасоли и нута и его изменения после гидротермической обработки (ГТО).

Показано незначительное снижение содержания фенольных соединений, в том числе флавоноидов после ИК-обработки.

Выявлены различия в снижении активности ингибирования а-амилазы при термообработке нута и черной фасоли. ИК-нагрев позволяет снизить активность ингибиторов в нуте в 6 раз, в черной фасоли - в 2 раза. ГТО полностью инактивирует активность ингибиторов а-амилазы в нуте и на 90 % в черной фасоли.

Установлено наличие высокой активности лектинов в семенах черной фасоли (20480 ГАЕ/г) и ее отсутствие в нуте. ИК-нагрев черной фасоли по сравнению с ГТО неэффективен для полной инактивации лектинов.

Практическая значимость. На основании результатов исследования разработаны новые п/ф МКиКИ с использованием бобовых культур, обладающих повышенным содержанием белка, пищевых волокон и биологически активных компонентов по сравнению с традиционными п/ф. Определен их срок годности. Проведенная потребительская оценка изделий с использованием разработанных п/ф показала высокую степень их желательности.

Выявленные особенности критериев потребительских предпочтений МКИ жителей г. Москвы могут найти отражение в основе формирования ассортиментной политики предприятий на эту продукцию.

Проведенные исследования химического состава и антипитательных факторов ИК-обработанных семян нута и черной фасоли позволили установить возможность применения ИК-обработанных семян нута в производстве п/ф МКиКИ. ИК-нагрев черной фасоли не снижает активность лектинов, поэтому не может быть рекомендован в качестве термообработки данного вида бобовых культур.

Разработаны проекты технической документации на п/ф. Составы начинок с использованием бобовых культур защищены патентами РФ № 2501290

«Состав начинки для кондитерских, мучных кондитерских и мучных кулинарных изделий» и № 2492691 «Начинка маковая».

Материалы выполненных исследований используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО «МГУПП» при реализации профессиональных образовательных программ бакалавриата по направлению 260800 «Технология продукции и организация общественного питания» по курсу «Технология продукции общественного питания».

Методология и методы исследования. Методологической основой диссертации являются труды отечественных и зарубежных ученых, их разработки в области применения семян бобовых культур для создания обогащенных продуктов питания с улучшенными потребительскими свойствами.

При выполнении работы использовали стандартные и общепринятые социологические, органолептические, физико-химические и

микробиологические методы исследования сырья, п/ф и готовой продукции.

Основные положения, выносимые на защиту:

- обоснование использования семян черной фасоли и нута в производстве п/ф МКиКИ;

- влияние различных способов тепловой обработки на химический состав, в том числе на фенольные соединения, и антипитательные свойства семян черной фасоли и нута;

- разработка п/ф МКиКИ с использованием семян бобовых;

- результаты товароведной оценки п/ф на основе семян черной фасоли и нута.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на российских и международных конференциях и симпозиумах: V Международной научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания» (Челябинск, 2011); V межведомственной научно-практической конференции

«Товароведение и вопросы длительного хранения продовольственных товаров» (Москва, 2013); Межведомственной научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности, товароведении и общественном питании» (Москва, 2013); Международном конгрессе «Питание и здоровье» (Москва, 2013); 80 международной научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Науков1 здобутки молод1 - виршенню проблем харчування людства у XXI столптЬ> (Киев, 2014).

Технологии и рецептуры разработанных п/ф МКиКИ прошли проверку в условиях производства ЗАО «Хлебокомбинат «Пеко», что подтверждается актами производственных испытаний.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 2 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК, и 2 п