Текст (PDF):
Читать
Скачать
Введение В Сибирском регионе хорошо районирована та- кая ягодная культура, как черная смородина (Ribes nigrum L.) - многолетний разветвленный кустарник высотой до двух метров, имеющий разные сроки созревания и высокоурожайные сорта. Извлечение биологически активных веществ из этой культуры позволяет при правильно подобранных способах переработки получать продукты с высоким составом активных веществ [1]. В ягодах черной смородины содержится широкий спектр фенольных соединений, таких как флавоноиды, фенольные кислоты, дубиль- ные вещества, лигнаны и стильбены. Наличие фе- нольных соединений характеризует горечь и терп- кость, цвет и аромат, а также степень устойчивости к окислению продукта. В ягодах смородины содер- жатся антоцианы, производные фенольных кислот (гидроксибензойная кислота), флавонолы (гликози- ды мирицетина, кверцетина, кемпферола, изорам- нетина), а также проантоцианидины. Спектр флаво- нолов в ягодах представлен высоким уровнем мири- цетина и относительно высоким количеством квер- цетина, обладающих нейрозащитной активностью. Кроме того, известно [2], что кверцетин и изорам- нетин снижают артериальное давление и улучшают кровоток. Результаты современных исследований показали, что фенольные соединения, содержащиеся в черной смородине способны затормаживать разви- тие некоторых видов онкологических и сердечно- сосудистых заболеваний, воспалительных процессов [5]. Немаловажной функцией полифенольных ве- ществ является способность к выведению из орга- низма ионов тяжелых металлов и их антиоксидант- ное действие [3-7]. В результате ранее проведенных исследований [1], в ходе которых изучено изменение химическо- го состава ягод черной смородины, выявлена пер- спективность комплексной переработки ягодного сырья. Установлено, что в ягодах черной смороди- ны сорта «Дачница» содержится в среднем 16 % сухих веществ, представленных сахарами. Кроме того ягоды имеют высокое содержание витамина С - до 800 мг на 100 г сырья, включают витамины В2, В6, Р, витамины группы К, провитамин А (каротин до 3 мг%), токоферолы, микроэлементы (B, Mn, Zn, Mo, Co, Cu, Fe, I) [8]. Содержание органических кислот (до 6 % в пересчете на яблочную кислоту) возбуждают секрецию поджелудочной железы, стимулируют перистальтику кишечника, обладают бактерицидным действием, обусловливают кислый вкус получаемого продукта. Таким образом, благо- даря уникальному химическому составу ягод чер- ной смородины возможность их применения в пи- щевой промышленности является перспективным направлением. Традиционные способы переработки ягодного сырья на предприятиях сопровождаются образованием большого количества вторичных продуктов (жмыха и шрота ягод), которые, в лучшем случае, идут на корм животным [9], что экономически не- выгодно. Существуют два технологических спосо- ба выделения биологически активных веществ из ягодного сырья: прессование и экстрагирование. Вторичное сырье, оставшееся после прессования принято называть жмыхом, а после экстрагирова- ния - шротом, по аналогии с отходами маслозавод- ского производства [9]. Жмых и шрот состоят из неоднородной смеси кожуры, семян и пульпы, ко- торые в целом представляют собой около 20-40 % от веса обработанных ягод, в зависимости от тех- нологии, используемой в производстве сока или экстракта. При этом жмых и шрот ягод черной смо- родины являются ценным источником полифе- нольных веществ и неусвояемых углеводов. Вторичные продукты переработки ягод черной смородины содержат неусвояемые углеводы, пред- ставленные полисахаридами: целлюлозой, геми- целлюлозой, пектиновыми веществами; олигосаха- ридами, образуют группу балластных веществ. Традиционно в технологии получения экстрактов стремятся от них избавиться [10] с целью получе- ния более «рафинированного» продукта. Однако, известно, что присутствие пищевых волокон в ра- ционе питания человека улучшает функционирова- ние желудочно-кишечного тракта, способствует лечению атеросклероза и диабета. В организме че- ловека пищевые волокна приобретают способность сорбировать и удалять вредные вещества (токси- ны), катионы тяжелых металлов, радионуклиды, т.е. выполнять функцию сорбента. Кроме того, пи- щевые волокна нормализуют обмен холестерина, способствуют нормальному развитию полезной кишечной микрофлоры. В исследованиях Food and Nutrition Board of the Inst. of Medicine (США) сфор- мулированы рекомендации по суточной норме по- требления клетчатки - 25-38 г для взрослых муж- чин и женщин [11]. Рассматривая ягоды черной смородины с этой точки зрения, следует отметить относительно высокое содержание в них пищевых волокон (до 2,1 %), и перспективность их исполь- зования в качестве сырья для непосредственного обогащения продукции пищевыми волокнами [11]. Таким образом, химический состав ягод черной смородины и вторичных продуктов ее переработки, в частности высокое содержание полифенольных веществ и неусвояемых углеводов определяет пер- спективность использования этого сырья в пище- вой промышленности. Практический интерес пред- ставляет изучение возможности использования жмыха ягод в технологии продуктов массового пи- тания, например, кондитерских изделий. Актуаль- ность исследований обусловливает разработка тех- нологии и получение продуктов массового потреб- ления, обогащенных ценными компонентами вторичных ресурсов ягодного сырья, позволяющих повысить пищевую ценность изделий для основных групп населения и обогатить рацион природными биологически активными ингредиентами. Целью исследования являлось обоснование производства мучных кондитерских изделий с по- вышенной пищевой ценностью при использовании вторичных ресурсов ягодного сырья на основе ис- следования показателей качества полуфабриката и продукта. Объекты и методы исследования Объектом исследования являлись: вторичное ягодное сырье, оставшееся после извлечения ос- новного продукта (сока или экстракта), а именно шрот и жмых ягод черной смородины; полуфабри- каты - тесто булочное и сдобное; продукты - сдоб- ное печенье и хлебобулочные изделия. Исследовались следующие образцы вторичного ягодного сырья, полученные после основной тех- нологической стадии: жмых после прессования ягод (быстрозаморо- женная ягода, хранившаяся при температуре -18 °С, размораживалась при комнатной температуре и прессовалась); шрот после водного экстрагирования ягод (экстрагирование ягодного сырья водным раство- рителем при температуре 25 °С, гидромодуль 12, при продолжительности 24 часа); шрот после водно-спиртового экстрагирования ягод (экстрагирование ягодного сырья водно- спиртовым растворителем при температуре 25 °С, гидромодуль 12, при продолжительности 24 часа); шрот после водного экстрагирования жмыха (экстрагирование водным растворителем жмыха, оставшегося после прессования ягод, при темпера- туре 25 °С, гидромодуль 12, при продолжительно- сти 24 часа); шрот водно-спиртового экстрагирования жмы- ха (экстрагирование жмыха, оставшегося после прессования ягод, водно-спиртовым растворителем при температуре 25 °С, гидромодуль 1:2, при про- должительности 24 часа). В качестве экстрагентов в исследованиях ис- пользовались вода и водно-спиртовый раствор с концентрацией этилового спирта 40 об. % [10]. Массовая доля растворимых сухих веществ определялась по ГОСТ 5900-73 «Изделия конди- терские. Методы определения влаги и сухих ве- ществ». Содержание титруемых кислот определя- лось методом титрования в пересчете на яблочную кислоту по ГОСТ 5898-87 «Изделия кондитерские. Методы определения кислотности и щелочности». Метод основан на титровании исследуемого рас- твора раствором гидроокиси натрия с концентраци- ей 0,1 моль/дм3 в присутствии индикатора фенол- фталеина. Общее содержание фенольных соедине- ний определялось методом прямой спектрометрии с использованием реактива Фолина - Дениса [1]. Измерялась оптическая плотность окрашенных продуктов реакции, образованных в результате окисления фенольных соединений вольфрамовой кислотой в щелочной среде. Концентрация поли- фенольного комплекса черной смородины находи- лась с помощью калибровочного графика. Влаж- ность определялась методом высушивания в су- шильном шкафу при температуре 105 °C до посто- янной массы (ГОСТ 5900-73). Содержание пекти- новых веществ находилось объемным методом, основанным на осаждении пектиновых кислот сильными минеральными кислотами в условиях повышенного тяготения (ГОСТ 29059-91). Пори- стость хлебобулочных изделий определялась путем взвешивания и расчета выемок (ГОСТ 5669-96). Пористость для сдобного печенья определялась по ГОСТ 15810-2014. Намокаемость готовых изделий определялась по ГОСТ 10114-80 «Изделия конди- терские мучные. Метод определения намокае- мости». Результаты и их обсуждение Вторичные продукты производства, полученные после отделения сока и экстракта, не подлежат хра- нению и технологическому использованию. Для решения задачи использования продуктов перера- ботки в качестве дополнительного сырья в мучные полуфабрикаты предложено высушивать жмых и шрот ягод в конвективной сушилке при температу- ре 40 °C до постоянной влажности 20 %. После сушки значительно увеличивается срок хранения сырья, а также упрощается процесс его дальнейше- го использования при введении в мучные смеси и полуфабрикаты. Проведен анализ данных о химическом составе анализируемого сырья, в пересчете на абсолютное сухое вещество. Это позволило сравнивать образ- цы одного и того же материала, имеющие различ- ную влажность. Сущность пересчета на абсолют- ное сухое вещество заключалось в том, что содер- жание отдельных компонентов исследуемого ма- териала выражается к сухому веществу этой про- бы. Результаты исследования химического состава анализируемых вторичных продуктов представле- ны в табл. 1. Химический состав дополнительного сырья в пересчете на абсолютно сухое вещество Таблица 1 Наименование образца Показатели Содержание рас- творимых сухих веществ, % Кислотность, в пе- ресчете на яблочную кислоту, % Содержание фе- нольных соедине- ний, мг/100г Содержание пектиновых веществ, % Шрот после водно-спиртового экстрагирования жмыха 21,7 0,73 7463,8 1,27 Шрот после водного экстраги- рования жмыха 25,4 0,67 10464,6 1,60 Окончание табл. 1 Наименование образца Показатели Содержание рас- творимых сухих веществ, % Кислотность, в пе- ресчете на яблочную кислоту, % Содержание фе- нольных соедине- ний, мг/100г Содержание пектиновых веществ, % Шрот после водно-спиртового экстрагирования ягод 32,7 0,79 6710,5 1,47 Шрот после водного экстраги- рования ягод 33,2 0,70 10993,7 1,55 Жмых после прессования ягод 53,5 0,81 12013,8 2,41 Данные, приведенные в табл. 1, показывают, что вторичные продукты переработки ягодного сырья содержат сахара, органические кислоты (яблоч- ную), фенольные соединения, пектиновые веще- ства. Вещества, содержащиеся в продуктах перера- ботки ягод, могут использоваться для повышения пищевой ценности продуктов массового питания, не имеющих в своем составе таких компонентов. Установлено, что в жмыхе содержится на 59,4 % больше сухих растворимых веществ, 9,9 % яблоч- ной кислоты, на 37,8 % фенольных соединений, на 47,3 % пектиновых веществ, чем в шроте после экстрагирования жмыха водно-спиртовым раство- рителем. Анализ данных показывает, что при экс- трагировании водно-спиртовым растворителем жмыха достигается более глубокая переработка ягод черной смородины. Водно-спиртовый экстра- гент позволяет извлечь больше сухих растворимых, полифенольных, пектиновых веществ из ягод и жмыха, чем при экстрагировании водным раство- рителем. Кроме того, полученные результаты сви- детельствуют о том, что в жмыхе после прессова- ния ягод остается больше половины биологически активных веществ. Таким образом, после перера- ботки ягодного сырья прессованием и отделения сока, остается вторичный продукт в виде жмыха, являющегося дополнительным сырьем, содержа- щим ценные компоненты, в том числе такие, как фенольные соединения и пектиновые вещества. Одной из групп продуктов, обогащенных клет- чаткой, являются хлебобулочные и мучные кондитерские изделия [12, 13]. В связи с этим изучалась возможность повышения пищевой ценности сдоб- ного печенья и хлебобулочных изделий. В качестве добавок вводился высушенный после прессования ягод жмых, в котором выявлено (табл. 1) наиболь- шее содержание биологически активных веществ, по сравнению с остальными продуктами перера- ботки. Булочное тесто готовилось по унифицирован- ной рецептуре булочки «Детской». В тестомесиль- ную машину дозировались все компоненты по ре- цептуре, а также высушенный жмых ягод черной смородины. Готовый полуфабрикат подлежал фор- мованию в округлительно-делительном автомате и расстойке в течение 70 минут при температуре 35-40 °C. Выпечка производилась в течение 20 ми- нут при температуре 220-240 °C. Для замешивания сдобного теста готовилась эмульсия, состоящая из сахара-песка, разрыхлителя и жирового компонента. В готовую эмульсию добавля- лась мука и высушенный жмых ягод черной сморо- дины. Продолжительность замеса теста - 10 минут, влажность теста - 15 %, температура 28 °С. Для изу- чения влияния добавки рецептурных ингредиентов (высушенного жмыха) на качество готовых изделий и полуфабриката были исследованы их органолептиче- ские и физико-химические свойства. Оптимальная дозировка жмыха определялась для готовых изделий органолептическим способом. В исследуемые образ- цы добавлялось 10, 15 и 20 % высушенного жмыха от массы муки (рис.1). Дозировка высушенного жмыха черной смородины, % от массы муки 0 (без жмыха) 10 15 20 Рис. 1. Печенье с добавлением жмыха ягод черной смородины Примечание. 10 %, 15 %, 20 % высушенного жмыха от массы муки. Оценка вкуса и запаха показали, что образцы с добавкой 15 % имеют ягодный вкус и запах, свой- ственный черной смородине. Добавка в 20 % от массы муки придает печенью кислый вкус. По ре- зультатам органолептических показателей опреде- лен оптимальный образец с дозировкой добавки 15 % жмыха черной смородины. Органолептическая оценка показателей качест- ва проводилась методом дегустации. Дегустаци- онная комиссия состояла из сотрудников и сту- дентов ФГБОУ ВО «КемТИПП». Дегустационная оценка проводилась по пятибалльной шкале: где диапазон от 2,5 до 3,5 баллов соответствовал оценке удовлетворительно; от 4,0 до 4,5 баллов - хорошо; 5 баллов - отлично. Высшая максималь- ная оценка - 35 баллов. Органолептическая оценка показателей качества готовых изделий и полуфабриката опытных образцов, изготовлен- ных с добавлением высушенного жмыха ягод черной смородины, проводилась в сравнении с контрольными образцами. В качестве контроля использовались изделия без добавок, сделанные по той же рецептуре, что и опытные. Выводы, сделанные комиссией при органолептическом испытании, заносились в дегустационные листы. Проведена оценка физико-химических показате- лей качества сдобного печенья и булочки. Орга- нолептические и физико-химические показатели качества готовых изделий и полуфабрикатов представлены в табл. 2. Таблица 2 Органолептические и физико-химические показатели качества полуфабрикатов и готовых изделий Наименование показателя Контрольный образец булочки Опытный образец булочки Контрольный образец сдобного печенья Опытный образец сдобного печенья Свойства теста Однородность однородное однородное однородное однородное Консистенция и его способ- ность к формованию пластичная, хорошо формуется пластичное, формование затруднено пластичная, хорошо формуется пластичная, хо- рошо формуется Способность прилипать к рабочим поверхностям не прилипает прилипает не прилипает не прилипает Влажность, % 43,5 43,5 15 15 Органолептические показатели качества Форма 5 3,5 5 5 Состояние поверхности 5 4 5 4 Вид на разрезе 5 3 5 5 Цвет 5 2 5 5 Аромат 5 5 5 5 Вкус 5 2 5 5 Текстура (консистенция) 5 3 5 5 Сумма баллов 35 22,5 35 34 Физико-химические показатели качества Пористость, % 75,5 76,1 - - Влажность, % 42,5 42,5 8 8 Кислотность, град 2,2 2,4 - - Намокаемость, % - - 236 242 Плотность, г/см3 - - 0,47 0,53 Анализ данных табл. 2 показывает, что добавле- ние высушенного жмыха черной смородины в бу- лочное тесто приводит к ухудшению органолепти- ческих свойств, как полуфабриката, так и готовых изделий. Балльная оценка полуфабриката и готовых изделий опытного образца значительно ниже кон- трольного. Установлено, что тесто плохо формует- ся, мякиш готового изделия липкий, заминающий- ся. Добавление высушенного жмыха окрашивает булочное тесто в фиолетовый цвет, что вызывало негативную реакцию дегустаторов. Вкусовые ха- рактеристики булочки со жмыхом значительно ухудшились, по сравнению с контрольным. Кроме того, изменялась форма готового опытного изде- лия, которая охарактеризована как неправильная. Исходя из этого, вследствие ухудшения потреби- тельских свойств, сделан вывод о нецелесообразно- сти добавления высушенного жмыха ягод черной смородины в тесто для булочных изделий. При анализе показателей качества контрольного и опытного образцов сдобного печенья установле- но, что добавление высушенного жмыха ягод чер- ной смородины оказывает положительное влияние на органолептические оценки показателей качества полуфабриката и готовых изделий. Полученное тесто с добавками охарактеризовано как однород- ное, пластичное, хорошо формуемое, не прилипает к рабочим поверхностям. Готовые изделия имеют выпуклую форму. Вкус и аромат печенья с добав- лением жмыха характерный для ягод черной смо- родины. Балльная оценка показателей качества контрольного и опытного образца максимальна для сдобного печенья. Из данных табл. 2 следует, что добавление жмыха ягод черной смородины практически не ока- зывает влияния на физико-химические показатели качества готовых изделий. Все изменения показа- телей качества готовых изделий находятся в преде- лах норм, установленных стандартом качества ГОСТ 24901-2014 «Печенье. Общие технические условия». Для подтверждения целесообразности введения добавки в сдобное печенье с целью повышения пи- щевой ценности, проведен расчёт пищевой ценности и химического состава для контрольного образца сдобного печенья и с добавлением жмыха ягод чер- ной смородины в количестве 15 % от массы муки. Результаты расчета представлены в табл. 3. Таблица 3 Пищевая ценность сдобного печенья с добавлением жмыха ягод черной смородины Показатель Содержание в 100 г Изменение химического состава, % Контроль С добавкой +/- Химический состав Белки, г 6,38 6,40 0,3 Жиры, г в т.ч.: 14,58 14,58 - - сумма насыщенных жирных кислот, г 8,38 8,38 - - сумма ненасыщенных жирных кислот, г 5,74 5,74 - - сумма полиненасыщенных жирных кислот, г 0,46 0,46 - Углеводы, г в т.ч.: 71,04 71,13 0,13 -моно- и дисахариды, г 26,71 26,73 0,07 -крахмал, г 42,18 42,18 - -пищевые волокна, г 2,15 2,22 3,3 Минеральные вещества, мг: натрий 115,77 115,77 калий 100,19 152,69 52,4 кальций 27,37 32,77 19,7 магний 11,77 16,42 39,5 фосфор 77,27 82,22 6,4 железо 1,05 3 185,7 хлор - 2,1 100 сера - 0,3 100 Витамины: витамин А, мкг 128,40 130,95 1,99 витамин В1, мг 0,11 0,11 витамин В2, мг 0,09 0,09 витамин РР, мг 0,76 0,805 5,92 витамин Е, мг 1,16 1,17 0,86 витамин Н, мг - 0,36 100 витамин С, мг - 30 100 витамин В5, мг - 0,06 100 Полифенольные вещества, мг - 2402,76 100 Энергетическая ценность, ккал 465,29 470 1,01 Как следует из данных табл. 3, в образце с до- бавлением жмыха черной смородины значительно увеличивается содержание магния и кальция по сравнению с контрольным образцом. Кроме того, повышается содержание железа на 185,7 %. В опытном образце отмечается содержание витами- нов и минералов, которые отсутствуют в контроль- ном образце. Сдобное печенье с добавлением жмы- ха черной смородины благодаря полифенольным веществам обладает Р-витаминной активностью. Таким образом, на основе проведенных иссле- дований установлена перспективность повышения пищевой ценности мучных кондитерских изделий путем добавления вторичных ресурсов ягодного сырья. Приведено обоснование использования дополнительного сырья растительного происхож- дения в виде высушенного жмыха и шрота ягод черной смородины как наполнителя в тесто для сдобного печенья и хлебобулочных изделий. Экс- периментальные и расчетные данные показали возможность повышения пищевой ценности про- дуктов массового потребления для основных групп населения за счет использования дополни- тельного сырья в виде вторичных продуктов пере- работки ягод, позволяющих обогатить рацион природными биологически активными ингредиен- тами. Анализ полученных данных подтвердил возможность использования жмыха ягод черной смородины в производстве обогащенного сдобно- го печенья.