CC BY
13УДК 664.143
DOI 10.29141/2500-1922-2023-8-4-1 EDN AJGLBD
Применение порошка шрота амаранта в технологии конфет с помадными корпусами
С.Д. Хасанова1 З.Г. Скобельская1, М.С. Гинс2
1АО «Интерседжикал», г. Москва, Российская Федерация
2Федеральный научный центр овощеводства, г. Москва, Российская Федерация
Реферат
Одной из основных задач кондитерской отрасли является создание безотходных технологий на основе отечественного сырья. Данная задача наиболее актуальна для производства конфет на основе помадных корпусов - энергетически неустойчивых систем, имеющих высокую концентрацию сахарозы (более 80 %) и простой химический состав, что является причиной быстрой потери потребительских свойств в процессе хранения. Целью исследования стало научное обоснование применения нового сырья - порошка шрота амаранта в технологии конфет с помадным корпусом. Объектами исследования выступали шрот амаранта нативный вида Amaranthus L. (сорт Крепыш селекции ФНЦО); порошок шрота амаранта; сахарные, фруктовые и молочные помадные конфетные массы; конфеты. Определен химический состав опытных партий шрота из семян амаранта: 19,6 % белков, в том числе водорастворимых; 17,9 % пищевых волокон; 46,9 % крахмала; 1,01 % макро- и микроэлементов, в том числе селен. Исследовано влияние ИК-обработки частиц шрота амаранта на потребляемую мощность дезинтегратора, атакуемость белков шрота амаранта пищеварительными ферментами, установлена зависимость органолептических показателей шрота от температуры обработки. Определен рациональный диапазон температур ИК-обработки - 115-120 °С. Порошок шрота амаранта вносили в рецептуру конфет с помадными корпусами путем замены сахара белого. Определено, что присутствие порошка шрота амаранта в помадном сиропе ускоряет процесс кристаллизации за счет адсорбции сахарозы на поверхности частицы шрота амаранта, с последующей нуклеацией и ростом кристалла. Проведен анализ фракционного состава микроскопированием. Определено, что с возрастанием доли мелкокристаллической фракции улучшается качество конфет.
Для цитирования: Хасанова С.Д., Скобельская З.Г., Гинс М.С. Применение порошка шрота амаранта в технологии конфет с помадными корпусами//Индустрия питания|FoodIndustry. 2023. Т. 8, №4. С. 5-17. DOI: 10.29141/2500-1922-2023-8-4-1. EDN:AJGLBD.
Дата поступления статьи: 18 июля 2023 г.
Ключевые слова:
порошок шрота
амаранта;
конфеты
с помадным корпусом;
биохимические
показатели;
гранулометрический состав
Amaranth Meal Powder Use in the Technology of Sweets with Fondant Cases
Svetlana D. Khasanova1 Zinaida G. Skobelskaya1, Murat S. Gins2
1JSC "Intersurgical", Moscow, Russian Federation
2Federal Scientific Vegetable Center, Moscow, Russian Federation
Abstract
One of the main confectionery industry objectives is the development of waste-free technologies based on domestic raw materials. The objective is most relevant for the sweet production based on fondant cases - energetically unstable systems with a high sucrose concentration (more than 80 %) and a simple chemical composition causing the rapid consumer properties loss during storage. The study aims at the scientific use justification of the new raw material - amaranth meal powder in the technology of sweets with fondant case. The study objects are the following: amaranth meal of the native species Amaranthus L. (variety "Krepysh" of the FSVC selection); amaranth meal powder; sugar, fruit and milk fondant candy masses; candies. A man determined the chemical composition of pilot order of amaranth seed meal: 19.6 % proteins including water-soluble; 17.9 % dietary fiber; 46.9 % starch; 1.01 % macro- and microelements including selenium. The research concerns the IR treatment impact of amaranth meal particles on the power consumption of the disintegrator; the attack of amaranth meal proteins by digestive enzymes, the dependence of the organoleptic meal parameters on the processing temperature. The rational temperature range of IR processing is 115-120 °C. A man introduced the amaranth meal powder into the formulation of sweets with fondant cases by replacing white sugar. The amaranth meal powder presence in fondant syrup accelerates the crystallization process due to the sucrose adsorption on the amaranth meal particle surface followed by nucleation and crystal growth. The authors analyzed fractional composition by a microscopy. They determined that with an increase in the fine-crystalline fraction proportion, the sweet quality improves.
For citation: Svetlana D. Khasanova, Zinaida G. Skobelskaya, Murat S. Gins. Amaranth Meal Powder Use in the Technology of Sweets with Fondant Cases. Индустрия питания|Food Industry. 2023. Vol. 8, No. 4. Pp. 5-17. DOI: 10.29141/2500-1922-2023-8-4-1. EDN: AJGLBD.
Paper submitted: July 18, 2023
Keywords:
amaranth meal powder; candy with fondant body;
biochemical parameters; granulometric composition
Введение
Существенный вклад в изучение амаранта внесли представители различных научных школ: казанской - В.Ф. Миронов, И.А. Чернов, С.Т. Мин-занова; кубанской - И.М. Жаркова; воронежской -Н.М. Дерканосова, А.И. Макеев, Л.А. Мирошниченко, И.А. Никитин;новосибирской - А.В. Же-лезнов; томской - Т.П. Астафурова; санкт-петербургской - И.М. Камышева; московской - П.Ф. Ко-нонков, В.К. Гинс, М.С. Гинс, В.В. Колпакова, Е.Н. Офицеров и др.
Использование амаранта в производстве кондитерских изделий внедряли ученые КубГТУ -Ю.Ф. Росляков, И.Б. Красина; ВГУИТ - А.А. Шевцов и др. Вопросы совершенствования технологических систем производства помадных конфетных масс исследовали представители как российских научных школ: московской - Г.А. Мар-
шалкин, М.М. Истомина, Л.Н. Аксенова, В.А. Панфилов, З.Г. Скобельская, Н.В. Карушева; воронежской - А.В. Зубченко, Г.О. Магомедов, А.Я. Олейникова, так и зарубежные ученые Р. Хартел, Ю. Барр, Ю. Нурми и др. Внедрением порошковых технологий в кондитерскую отрасль занимаются В.Я. Черных, С.Я. Корячкина, Е.В. Алексеен-ко, О.Е. Бакуменко и др.
Конфеты с помадным корпусом составляют значительную часть ассортимента сахаристых кондитерских изделий, выпускаемых в нашей стране1. Хотя кондитерские изделия на основе помады не являются социально значимыми, они
1 Анализ рынка сахаристых кондитерских изделий в 20172021 гг., прогноз на 2022-2026 гг. Структура розничной торговли// Бизнесстат. Обзорырынков:электрон.ресурс. URL: https://
marketing.rbc.ru/research/issue/37024/full_download/e64f5010a 67e485fa58941d803c3cbd3 (дата обращения 19.05.2023).
пользуются огромным спросом у всех групп населения, а значит, вопросы совершенствования технологии и управления процессами получения промежуточных и конечных продуктов с заданными свойствами остаются актуальными вопросами отрасли. Изделия на основе помады являются энергетически неустойчивыми системами из-за высокого содержания сахарозы, а также имеют простой химический состав, что в совокупности способствует быстрой потере потребительских свойств при хранении [1-5]. Решить «узкие» вопросы технологии возможно путем изменения химического состава конфет, в том числе за счет введения в рецептуру порошка шрота амаранта.
Порошок шрота амаранта (ПША) является продуктом переработки шрота - санитарно доброкачественного отхода, в значительных количествах образующегося при производстве масла из семян. Шрот имеет богатый химический состав, однако его использование в нативном виде в производстве конфет не представляется возможным, так как частицы обладают ригидностью для дальнейшей переработки и имеют специфичный травяной вкус. Для внесения нового компонента в рецептуру помады шрот был термически обработан в ИК-спектре и измельчен до состояния порошка со средним размером частиц не более 20-25 мкм с дисперсностью не ниже 92 %. Специально подготовленный ПША, обладая высокой удельной поверхностью, вызывает быстрое пересыщение в сахаро-паточ-ном сиропе и уменьшение латентного периода кристаллизации сахарозы, что приводит к быстрому структурообразованию и сокращению технологического потока во времени.
Целью исследования являлось научное обоснование применения нового сырья - порошка шрота амаранта в технологии конфет с помадным корпусом.
Исследования проводили в лабораториях кафедры зерна, хлебопекарных и кондитерских технологий;кафедры биотехнологии и технологии продуктов биоорганического синтеза ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств»; кафедры адсорбентов и катализаторов ФГАУЗ ВО «Российский государственный университет нефти и газа» им. И.М. Губкина;в лаборатории физиологии и биохимии растений ФГБНУ «Федеральный научный центр овощеводства»; в отделе профилактической токсикологии и санитарно-эпидемиологических экспертиз ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в г. Москве»; на производственной площадке ПК «Старт» (г. Долгопрудный); в экспериментальной лаборатории ООО «Вега Групп» (г. Королев).
Объекты и методы исследования
Объектами исследования являлись шрот амаранта нативный (ТУ 10.41.41-002-339930392016) вида Ататп^из 1_. (сорт Крепыш селекции ФНЦО), который входит в Государственный реестр достижений селекции; порошок шрота амаранта; сахарные, фруктовые и молочные помадные конфетные массы; конфеты с сахарными, фруктовыми, молочными помадными корпусами (ГОСТ 4570-2014), приготовленные по традиционной рецептуре (контроль) и с разной долей порошка. При проведении исследований применяли сахар белый (ГОСТ 33222-2015), патоку крахмальную (ГОСТ 33917-2016), под-варки фруктовые (ГОСТ 32741-2014), сгущенное молоко (ГОСТ 53436-2009), воду питьевую (ГОСТ 31858-2012). Условия хранения сырья и готовой продукции соответствовали требованиям ГОСТ 4570.
В работе использовали общепринятые и специальные методы оценки показателей качества сырья и помадных конфет. Экспериментальные образцы готовили по ГОСТ 5904-82. Отбор проб проводили в соответствии с ГОСТ 13979.0-86. Органолептические показатели шрота амаранта определяли по ГОСТ 13979.4-68; для сравнительного анализа шрота до и после термической обработки применяли цифровой метод, когда каждому показателю дается оценка в баллах. Массовую долю влаги определяли по ГОСТ 5900-73; содержание селена в шроте амаранта - по ГОСТ 26312.1-84; железа - по ГОСТ 26928-86; кальция - по ГОСТ 26570-95; калия, натрия, марганца, магния - по ГОСТ Р 55484-2013; цинка - по ГОСТ Р 26934; общей золы - по ГОСТ 27494-2016.
Поскольку амарант относится к растениям с кумулятивными свойствами, проведены исследования опытных партий шрота семян Ататп-^из Ь на содержание тяжелых металлов методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (МС-ИС) в качестве источника ионов с квадрупольным масс-анализатором и дискретно-динодным детектором. Выбор метода обусловлен высокой точностью определения концентрации элементов и отдельных изотопов в сырье - на уровне от сотых долей на-нограммов до сотен миллиграммов на литр.
Для получения ПША с заданными свойствами использовали инфракрасную (ИК) коротковолновую технику, которая позволяет изменить органолептические, микробиологические, биохимические свойства сырья. В исследованиях применяли разработанный в ФГБОУ ВО «МГУПП» инфракрасный коротковолновый энергопривод УТЗ-4 [6-8]. Плотность лучистого потока устанавливали в диапазоне 22-24 кВт/м2, поскольку
при этих значениях и исходной влажности сырья 12-13 % достигается оптимальное воздействие на биохимические свойства. Термически обработанный шрот амаранта охлаждали до 60 °С и измельчали на ударно-штифтовых дезинтеграторах МАП-800 до среднего размера частиц 20-25 мкм. Влагосорбционные свойства исследовали методом высушивания и регистрации изменения массы на влагомере ML-50 (Япония); активность протеиназ, по которым судили об изменении атакуемости белков шрота амаранта (трипсина и пепсина производства «Flu Ka», Швейцария), - методом Ансона; растворимость белков - методом Лоури; общий белок - методом Кьельдаля; степень декстринизации - методом М.П. Поповой и Е.Ф. Шаненко; содержание пищевых волокон - по ГОСТ Р 54014-2010; крахмала -по ГОСТ 54641; токсичных элементов - методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на квадрупольном масс-спектрометре Nexion 300D.
Шрот амаранта хранили в присутствии медицинского фотокаталитического генератора российского производства «Тиокрафт М400» для стабилизации микробиологических показателей. Принцип работы «Тиокрафт М400» основан
на ускорении химических реакций при совместном действии катализатора диоксида титана и ультрафиолета. Воздух нагнетается в очиститель, проходит через ультрафиолетовые лампы, которые сообщают ему квантовую энергию света с длиной волны менее 390 нм. Далее воздух попадает на решетку с нанокристаллическим катализатором - диоксидом титана, где органические молекулы окисляются до углекислого газа и воды.
Гранулометрический состав помадной конфетной массы и конфет с помадными корпусами исследовали на приборе «Гранулометр-1»; морфологический анализ массы проводили сканирующим электронным микроскопированием на приборе JSM 7001F-JEOL. Результаты эксперимента обрабатывали методами математической статистики с использованием пакета прикладных программ Statistica 12.
Результаты исследования и их обсуждение
Исследован химический состав опытных партий шрота из семян амаранта вида Атагап^^ L. (сорт Крепыш селекции ФНЦО, произрастающий в Воронежской области). Результаты представлены в табл. 1.
Таблица 1. Физико-химические показатели качества нативного шрота амаранта Table 1. Physico-Chemical Quality Indicators of the Native Amaranth Meal
Показатель Значения
Литературные данные Экспериментальные данные
Химический состав
Белки, % 19,20 ± 1,00 19,60 ± 1,20
Жиры, % 0,60 ± 0,02 0,40 ± 0,01
Крахмал, % 45,50 ± 1,00 46,90 ± 1,30
Моно- и дисахариды, % 2,80 ± 0,50 0,90 ± 0,10
Пищевые волокна, % 15,80 ± 1,20 17,90 ± 1,20
Зола, % 3,00 ± 1,00 1,04 ± 0,20
Натрий, мг 8,20 ± 1,00 10,10 ± 1,20
Калий, мг 535,00 ± 10,00 528,00 ± 5,20
Кальций, мг 145,00 ± 2,00 242,00 ± 2,50
Магний, мг 45,00 ± 1,60 35,90 ± 1,20
Фосфор, мг 76,00 ± 1,00 66,00 ± 2,50
Железо, мг 35,00 ± 1,00 26,00 ± 1,10
Селен, мг 0,11 ± 0,01 0,05 ± 0,01
Токофероловый эквивалент, мг 1,70 ± 0,05 1,70 ± 0,10
Витамин С, мг 8,00 ± 1,00 8,00 ± 0,50
Окончание табл. 1 Table 1 (Breakover)
Показатель Значения
Литературные данные Экспериментальные данные
Физические показатели
Средний размер частиц, мкм 240,00 300,00
Массовая доля влаги, % 13,10 ± 0,50 13,26 ± 0,50
Энергетическая ценность, ккал 233 ± 4 227 ± 4
Срок годности, мес. 6 1
В исследуемом шроте содержится 19,6 % белков, в том числе водорастворимых; 17,9 % пищевых волокон; 46,9 % крахмала с высокой степенью декстринизации; 1,01 % макро- и микроэлементов, в том числе селен. Содержание селена в исследуемой партии шрота составляет 0,053 мг% на 100 г сухого вещества, что почти в 4 раза меньше по сравнению с литературными данными. Однако этого количества достаточно, чтобы на 70 % удовлетворить среднюю суточную потребность человека в селене1.
В больших городах и в их окрестностях наблюдается тенденция к интенсивному загрязнению почв [9; 10]. Результаты исследования содержания токсичных элементов в шроте амаранта приведены в табл. 2.
Согласно результатам анализа, содержание кадмия, ртути и свинца находится в пределах нормируемых значений; йод, висмут и мышьяк не обнаружены. Результаты исследования свидетельствуют о пищевой безопасности рекомендуемого для кондитерской отрасли нового сырья
1 Методические рекомендации МР 2.3.1.0253-21 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения РФ», утв. Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека 22 июля 2021 г.
и о благополучном состоянии почвенных условий Воронежской области2.
Нативный шрот амаранта имеет выраженную ригидную для дальнейшей переработки структуру, специфический вкус и аромат. После ИК-об-работки в коротковолновом спектре повысилась хрупкость частиц, снизилась их ригидность, стало возможным измельчение сырья до заданного размера частиц, а также изменились орга-нолептические показатели шрота. Результаты исследования влияния ИК-обработки на потребляемую мощность дисмембратора МАП-800 представлены на рис. 1. Как показывают результаты измерений, обработанный в УТЗ-4 шрот амаранта легче измельчается, для придания ему заданных гранулометрических показателей требуется на 41 % меньше электрической энергии, чем при измельчении нативного шрота.
2 СанПиН 2.1.3684-21 «Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию территорий городских и сельских поселений, к водным объектам, питьевой воде и питьевому водоснабжению, атмосферному воздуху, почвам, жилым помещениям, эксплуатации производственных, общественных помещений, организации и проведению санитарно-противо-эпидемических (профилактических) мероприятий», утв. постановлением Гл. гос. санитар. врача РФ от 28 января 2021 г. № 3 (ред. от 14 февраля 2022 г.).
Таблица 2. Токсичные элементы в шроте амаранта Table 2. Toxic Elements in Amaranth Meal
Элемент Предельно допустимая концентрация в пищевых шротах по нормативам ТР ТС 021/211, мкг/г, не более Содержание в исследуемом шроте амаранта, мкг/г
Bi Недопустимо Не обнаружен
As 0,20 Не обнаружен
I 0,04 мг/г Не обнаружен
Cd 0,20 0,020 ± 0,003
Hg 0,03 Менее 0,0036
Pb 1,00 0,050 ± 0,008
О 20 40 60 80
Средний размер частиц шрота амаранта, мкм
-Шрот нативный
Шрот после ИК-обработки
Рис. 1. Влияние ИК-обработки частиц шрота амаранта на мощность, потребляемую дезинтегратором Fig. 1. IR Treatment Impact of Amaranth Meal Particles on the Input Power of the Disintegrator
В процессе ИК-обработки шрот амаранта приобретает ровный насыщенный цвет, приятный орехово-кофейный вкус, хруст при разжевывании, хрупкость (рис. 2).
Рис. 2. Порошок шрота амаранта: а - до обработки; б - после обработки
Fig. 2. Amaranth Meal Powder: a - before Processing; b - after Processing
Зависимость органолептических показателей шрота от температуры обработки представлена на рис. 3.
Аналитическая зависимость органолептиче-ской оценки от температуры в слое продукта при ИК-обработке имеет вид
Уош = 0,001^ - 0,1002* + 21,746; R = 0,928, (1)
где Уош - органолептическая оценка шрота амаранта, балл; X - температура, °С.
Наилучшими органолептическими показателями обладало сырье, обработанное в диапазоне температур 117-120 °С. Шрот после ИК-обработ-
140
Температура в слое сырья, °С
Цвет
Вкус
Структура и консистенция
Хруст
Нативный шрот
90 °С 100 °С
Запах
110°С 120 °С
130 "С 140 °С
Рис. 3. Влияние ИК-обработки на органолептические
показатели шрота амаранта Fig. 3. IR Processing Impact on Organoleptic Parameters of Amaranth Meal
ки в указанном температурном диапазоне имел максимальную органолептическую оценку, легче подвергался измельчению; изменение вкуса, аромата и цвета происходило с меланоидино-образованием и карамелизацией собственных сахаров, что подтверждают данные профило-граммы. Термодиффузионный поток УТЗ-4 вызывает быстрый нагрев и испарение внутренней влаги, в шроте амаранта происходит ряд биохимических изменений [11; 12]. На рис. 4 представлены результаты определения атакуемости белков шрота амаранта протеолитическими ферментами. По результатам анализа получены математические зависимости атакуемости белка пищеварительными ферментами от температуры обработки:
Уап = 0,045* - 0,310; R = 0,990; Уат = 0,082* - 0,542; R = 0,989,
(2) (3)
где Уап, Уат - показатели атакуемости белков порошка пепсином и трипсином соответственно; Х - температура, °С; Л - коэффициент аппроксимации.
0,50
150
Температура в слое сырья, "С
- Шрот до термической обработки,
- Шрот после термической обработки
Рис. 4. Влияние ИК-обработки на атакуемость белков шрота амаранта пищеварительными ферментами Fig. 4. IR Treatment Impact on the Attack Exposure of Amaranth Meal Proteins by Digestive Enzymes
Максимальный уровень атакуемости белков трипсином и пепсином находится в диапазоне температур 117-120 °С. Дальнейшее увеличение температуры и расход электрической энергии не приводят к изменениям атакуемости, а после термической обработки при 140 °С снижается доступность белков шрота амаранта для протеолиза пепсином и трипсином. Согласно литературным данным, в белках шрота амаранта преобладает глобулярная фракция [13]. При тепловой денатурации глобулярных белков происходит развертывание полипептидных цепей, облегчается доступ к ним пищеварительных ферментов, что и наблюдается в диапазоне температур 90-120 °С. Отсутствие роста атакуемости белков после 120 °С, очевидно, связано с глубокими структурными изменениями.
Коротковолновое излучение инфракрасного генератора УТЗ-4 с длиной волны 0,76-2,50 мкм быстро проникает на 3-5 см в сырье без перегрева поверхности, и в указанном диапазоне температур происходит управляемая мягкая тепловая денатурация белка, которая приводит к изменениям растворимости.
С увеличением температуры нагрева до 120 °С в ИК-спектре концентрация растворимых белков в шроте амаранта возрастает (рис. 5).
В диапазоне температур 100-120 °С концентрация водорастворимых белков максимальная. Дальнейшее увеличение температуры приводит к снижению растворимости. Растворимость белков обусловлена наличием на их поверхности частиц гидрофильных групп (ОН, СООН, NH2 и др.). В процессе денатурации полипептидные цепи молекул белка расправляются и обнажают гидрофильные группы, что характеризуется увеличением растворимости [14].
100 110 120 130 140 Температура в слое сырья, °С
150
Рис. 5. Влияние ИК-обработки на растворимость белков шрота амаранта Fig. 5. IR Treatment Impact on the Amaranth Meal Protein Solubility
Дальнейшее снижение растворимости белков связано с приобретением гидрофобных свойств в результате изменения строения поверхностного слоя белковых частиц под воздействием высоких температур.
Содержание декстринов в продукте - один из важнейших показателей не только глубины термического воздействия, но и усвояемости крахмала в желудочно-кишечном тракте. Сырой крахмал почти не поддается действию амилаз, но после термической обработки степень декстринизации в нем значительно возрастает [14]. С увеличением температуры происходят механические повреждения крахмальных зерен: они становятся меньше, степень декстри-низации растет (рис. 6). После 120 °С степень декстринизации не увеличивается, что, очевидно, связано с деполимеризацией молекул крахмала.
100 110 120 130 140 150
Температура в слое сырья, °С
Рис. 6. Влияние ИК-обработки на декстринизацию крахмала шрота амаранта Fig. 6. IR Treatment Impact on the Amaranth Meal Starch Dextrinization
Максимальные значения степени декстрини-зации крахмала шрота амаранта наблюдаются в диапазоне температур 110-120 °С. При этих значениях степень декстринизации увеличи-
вается более чем на 60 % по сравнению с началом нагрева. Значительное увеличение степени декстринизации позволяет предположить, что крахмал исследуемого шрота амаранта относится к амилопектиновым, для которых не характерны явления ретроградации [15].
На основании проведенных исследований определен рациональный, с точки зрения микробиологических, органолептических и биохимических показателей качества шрота амаранта, диапазон температур ИК-обработки - 115-120 °С. Обработка исходного сырья при помощи инфракрасного энергопривода УТЗ-4 позволяет мягко и направленно воздействовать на белковые и углеводные комплексы шрота амаранта, добиться увеличения его биологической ценности и сохранить высокие показатели качества. Полученные результаты позволяют рекомендовать сырье к использованию в кондитерском производстве.
Термически обработанный и измельченный ПША упаковывали в чистые продуктовые бумажные непропитанные мешки (ГОСТ 2226) и закладывали на хранение в двух помещениях, где поддерживались условия хранения в соответствии с действующими нормативно-техническими требованиями для сыпучих продуктов: температура £ = (18 ± 2) °С, относительная влажность воздуха ф = (75 ± 1) %.
Порошок шрота амаранта хранили в присутствии фотокаталитических очистителей в течение месяца. Микробиологические показатели ПША определяли на 1-е и 30-е сутки хранения. Результаты представлены в табл. 3.
Использование фотокаталитических очистителей при хранении ПША позволило поддерживать его удовлетворительное микробиологи-
ческое состояние по всем нормируемым ТР ТС 022/2011 показателям в течение 30 сут. Хранение гигроскопичного и высокодисперсного ПША на предприятии на протяжении более 30 сут нерентабельно, в связи с чем рекомендовано реа-лизовывать и использовать порошок не позднее чем через месяц после его изготовления.
Специально подготовленный ПША вносили в рецептуру конфет с помадным корпусом путем замены сахара белого с учетом постоянства сухих веществ:
асХс - апшаХг
пша'чпша|
1а,Х, - const,
(4)
(5)
где ас, апша, а, - доли сухих веществ сахара, ПША и рецептурного компонента соответственно; Хс, Хпша, Х - количество сахара, ПША и рецептурного компонента соответственно.
График помадообразования (рис. 7), разработанный профессором Г.А. Маршалкиным, был модернизирован под данную технологию, поскольку в ней используются более сложные рецептуры. На графике построены кривые, характеризующие растворимость сахарозы (2), и кривые кипения сахаро-паточных сиропов (К). Точка 1 соответствует процессу смешивания рецептурных компонентов в смесителе, куда они подаются подогретыми;в точке 2 данный раствор насыщенный. Раствор нагревают до кипения - точка 3. Далее сироп уваривают до определенного содержания сухих веществ - точка 4. В конце уваривания добавляют ПША, что соответствует концентрации сухих веществ в точке 5. При охлаждении сироп становится насыщенным - точка 6, начинается выделение кристаллической сахарозы. При непрерывном переме-
Таблица 3. Микробиологические показатели порошка шрота амаранта при хранении Table 3. Microbiological Parameters of Amaranth Meal Powder during Storage
Продукт Продолжительность хранения, сут Условия хранения КМАФАнМ, КОЕ/г БГКП (колиформы), г/см3 Мицелиальные грибы, КОЕ/г
Шрот пищевой (нормы согласно ТР ТС 021/211) - t - (18 ± 2) °C; ф - 75 % Не более 5-103 для питания детей. Не более 5-104 для взрослых Не более 0,1 Не более 50
t - (18 ± 2) °C; ф - 75 % 1,1-103 Не обнаружено 40
Порошок 1 t - (18 ± 2) °C; ф - 75 %; фотокаталитические очистители 1,1-103 Не обнаружено 40
шрота амаранта t - (18 ± 2) °C; ф - 75 % 3,4-103 Не обнаружено 55
30 t - (18 ± 2) °C; ф - 75 %; фотокаталитические очистители 1,3103 Не обнаружено 45
ГО (N1 т-
о о о о
II II II II
Доля рецептурного компонента, %
Рис. 7. График помадообразования масс с порошком шрота амаранта Fig. 7. Fondant Formation Graph of Masses with Amaranth Meal Powder
шивании и охлаждении массы до температуры в точке 7 образуется оптимальная доля кристаллической сахарозы, масса становится пастообразной. Отрезок 7-8 соответствует содержанию ПША, 8-9 - количеству патоки, 9-10 - количеству кристаллического сахара (твердая фаза). В состав жидкой фазы входят вода (7-11), ПША (7-8), патока (8-9) и растворенный сахар (10-12). Долю твердой фазы находят отношением отрезков 9-10 к 11-12, жидкой - отношением суммы отрезков 9-11, 10-12 к 11-12. Процесс кристаллизации продолжается при формовании и вы-стойке конфет. В готовых конфетах с помадным корпусом (£ = 20 °С) соотношение твердой и жидкой фаз увеличивается.
Настоящий графоаналитический метод используется в управлении процессом кристаллизации в многокомпонентных массах.
Внесение ПША, обладающего гигроскопичными свойствами и высокой удельной поверхностью, приводит к увеличению пересыщения, ускорению процесса кристаллизации в сиропе и на поверхности частиц (рис. 8).
Присутствие порошка в помадном сиропе ускоряет процесс кристаллизации не только за счет увеличения пересыщения, но и за счет адсорбции кристаллизующегося вещества - сахарозы на поверхности частицы шрота амаранта, с последующей нуклеацией и ростом кристалла [16]. Частицы ПША перераспределяют свободную влагу в помаде, влияя на пересыщение, а также
20JJIH srage ü X =63.41îmTi =нт ï зо to w Sj .< ; R S : 'i I-1 Slags al Y = AG505mm lZnwi Mag = 5C8X
Рис. 8. Электронно-микроскопическое изображение фрагмента помадной массы, содержащей порошок шрота амаранта Fig. 8. Electron Microscopic Fragment Image of Fondant Containing Amaranth Meal Powder
занимают место, предназначенное для образующихся кристаллов сахарозы, тем самым препятствуя их росту. Кристаллизующееся вещество ведет борьбу с частицами примеси (порошка шрота амаранта) на поверхности кристалла сахарозы, замедляя его рост [17]. Пересыщение, вызванное частицами ПША, влияет на форму кристаллов: структура граней покрывается мелкими кристаллами, становится неравномерной и сложной (рис. 9).
Рис. 9. Электронно-микроскопическое изображение фрагментов помадных масс различного химического состава: а - контроль; б - помада с порошком шрота амаранта Fig. 9. Electron Microscopic Fragment Image of Fondant Masses of Various Chemical Composition: a - Control; b - Fondant with Amaranth Meal Powder
10 15 20 25
Средний размер кристаллов сахарозы, мкм
Контроль
1 % ПША
2 % ПША
3 % ПША
-4 % ПША
- 5 % ПША
Рис. 10. Влияние порошка шрота амаранта на фракционный состав помады Fig. 10 Amaranth Meal Powder Impact on the Fractional Composition of Fondant
Анализ фракционного состава проводили ми-кроскопированием образцов помадных конфетных масс с последующей обработкой изображений в специализированной программе (рис. 10).
На примере сахарной помадной конфетной массы показано, что доля фракции с размером частиц 10-15 мкм возросла с 51 (контроль) до 75 %.
С возрастанием доли мелкокристаллической фракции улучшается качество конфет. Расстояние между сосочками рецепторов на языке человека в среднем не превышает 25 мкм, частицы твердой фазы помады большего размера будут восприниматься потребителем как грубые. Результаты фракционного анализа подтверждают выдвигаемую гипотезу о положительном влиянии ПША на кинетику кристаллизации сахарозы в растворах.
Заключение
Выполнен комплекс теоретических и экспериментальных исследований, направленных на совершенствование технологий производства конфет с помадным корпусом. На основании проведенных исследований сделаны следующие выводы и даны рекомендации:
• химический состав порошка шрота амаранта вида Amaranthus cruentus L. (сорт Крепыш) отличается высоким содержанием белка - 19,6 %; крахмала - 46,9 %; пищевых волокон - 17,9 %;
• ИК-излучение в коротких волнах увеличивает растворимость белков на 45 %; атакуемость белков пепсином - на 68 %, трипсином - 73 %; степень декстринизации крахмала - на 52 %;
• перспективным направлением в области стабилизации процессов, протекающих при хра-
нении сырья кондитерского производства, является фотокатализ. Хранение порошка шрота амаранта в присутствии фотокаталитических генераторов показало перспективность этой технологии в пищевой отрасли; • новый компонент кондитерских масс с мелкокристаллической структурой - порошок шрота амаранта, положительно влияет на качество промежуточных продуктов и изделий. Исследовано влияние порошка шрота амаранта на кинетику кристаллизации сахарозы в помадных конфетных массах. Для конфет с порошком шрота амаранта адаптирован графоаналитический метод управления помадообразованием, раз-
работанный профессором Г.А. Маршалкиным. Установлено, что частицы порошка шрота амаранта способствуют образованию в помаде превалирующей фракции со средним размером частиц твердой фазы 10-15 мкм. Порошок шрота амаранта позволяет сделать процессы помадообразования более управляемыми, изменить состав и свойства жидкой фазы конфетной массы, ускорить процесс кристаллизации, изменить структуру масс, соотношение твердой и жидкой фаз, повысить органолептические показатели конфет с помадным корпусом, что дает возможность рекомендовать его как перспективное сырье для кондитерской отрасли.
Библиографический список
1. Ващенкова А.А., Куликова М.Г. Инновационные способы производства помадных конфет // Естественные и технические науки. 2022. № 6(169). С. 350-351. EDN: https://www.elibrary.ru/gcxelr.
2. Скобельская З.Г., Хасанова С.Д., Милорадова Е.В. Новые подходы в управлении процессом кристаллизации сахарозы в производстве конфет с помадными корпусами // Пищевая промышленность. 2021. № 12. С. 8-11. DOI: https://doi.org/10.52653/ PPI.2021.12.12.001. EDN: https://www.elibrary.ru/hdqqtt.
3. Khasanova, S.; Skobelskaya, Z. Amaranth Bran Powder is a Promising Raw Material for the Confectionery Industry. E3S Web of Conferences. 2021. Vol. 262. Article Number: 01005. DOI: https:// doi.org/10.1051/e3sconf/202126201005. EDN: https://www.elibrary. ru/yddthy.
4. Скобельская З.Г. Технология производства сахарных кондитерских изделий. СПб.: Лань, 2021. 428 с. ISBN: 978-5-8114-7433-2.
5. Hartel, R.W.; von Elbe, J.H.; Hofberger, R., et al. Confectionery Scienceand Technology.Springer,2018.D0I: https://doi.org/10.1007/ 978-3-319-61742-8. ISBNs 978-3-31-961740-4, 978-3-31-961742-8.
6. Елькин И.Н., Андреева А.А., Кирдяшкин В.В. Новая мука для детского и диетического питания. Эффективность инфракрасной обработки рисовой и гречневой крупы с последующим размолом в муку // Хлебопродукты. 2014. № 4. С. 63-66.
7. Миневич И.Э., Ушаповский И.В. Влияние ИК-облучения на биологическую ценность семян льна // Аграрная наука. 2020. № 11-12. C144-146.D0I:https://doi.org/10.32634/0869-8155-2020-343-11-134-136. EDN: https://www.elibrary.ru/gqhqgw.
8. Kirdyashkin, V.V.; Andreeva, A.A.; Eliseeva J.E. Increasing of Sowing Qualities of a Mung Bean Seeds by Infrared Radiation. Health, Food & Biotechnology. 2019. Vol. 1. Iss. 2. Pp. 88-96. DOI: https:// doi.org/10.36107/hfb.2019.i2.s209.
9. Бабичев А.Н., Юркова Р.Е., Докучаева Л.М. Оценка возможности возделывания сельскохозяйственных культур при загрязнении почв тяжелыми металлами // Экология и водное хозяйство. 2022. Т. 4, № 4. С. 12-26. DOI: https://doi.org/10.31774/2658-7890-2022-4-4-12-26. EDN: https://www.elibrary.ru/hevmki.
Bibliography
1. Vashchenkova, A.A.; Kulikova, M.G. Innovacionnye Sposoby Proiz-vodstva Pomadnyh Konfet [Innovative Production Methods of Fondant Candies]. Estestvennye i Tekhnicheskie Nauki. 2022. No. 6(169). Pp. 350-351. EDN: https://www.elibrary.ru/gcxelr. (in Russ.)
2. Skobelskaya, Z.G.; Hasanova, S.D.; Miloradova, E.V. Novye Podhody v Upravlenii Processom Kristallizacii Saharozy v Proizvodstve Konfet s Pomadnymi Korpusami [New Approaches in Controlling the Sucrose Crystallization Process in the Production of Sweets with Fondant Cases]. Pishchevaya Promyshlennost. 2021. No. 12. Pp. 8-11. DOI: https://doi.org/10.52653/PPI.2021.12.12.001. EDN: https:// www.elibrary.ru/hdqqtt. (in Russ.)
3. Khasanova, S.; Skobelskaya, Z. Amaranth Bran Powder is a Promising Raw Material for the Confectionery Industry. E3S Web of Conferences. 2021. Vol. 262. Article Number: 01005. DOI: https:// doi.org/10.1051/e3sconf/202126201005. EDN: https://www.elibrary. ru/yddthy.
4. Skobelskaya, Z.G. Tekhnologiya Proizvodstva Saharnyh Konditer-skih Izdelij [Sugar Confectionery Production Technology]. CPb.: Lan, 2021. 428 p. ISBN: 978-5-8114-7433-2. (in Russ.)
5. Hartel, R.W.; von Elbe, J.H.; Hofberger, R., et al. Confectionery Science and Technology. Springer, 2018. DOI: https://doi.org/10.1007/ 978-3-319-61742-8. ISBNs 978-3-31-961740-4, 978-3-31-961742-8.
6. Elkin, I.N.; Andreeva, A.A.; Kirdyashkin, V.V. Novaya Muka dlya Det-skogo i Dieticheskogo Pitaniya. Effektivnost Infrakrasnoj Obrabot-ki Risovoj i Grechnevoj Krupy s Posleduyushchim Razmolom v Muku [New Flour for Children and Dietary Nutrition. Infrared Processing Effectiveness of Rice and Buckwheat Followed by Grinding into Flour]. Hleboprodukty. 2014. No. 4. Pp. 63-66. (in Russ.)
7. Minevich, I.E.; Ushapovskij, I.V. Vliyanie IK-Oblucheniya na Bio-logicheskuyu Cennost Semyan Lna [IR Irradiation Impact on the Biological Value of Flax Seeds]. Agrarnaya Nauka. 2020. No. 11-12. Pp. 144-146. DOI: https://doi.org/10.32634/0869-8155-2020-343-11-134-136. EDN: https://www.elibrary.ru/gqhqgw. (in Russ.)
8. Kirdyashkin, V.V.; Andreeva, A.A.; Eliseeva J.E. Increasing of Sowing Qualities of a Mung Bean Seeds by Infrared Radiation. Health, Food & Biotechnology. 2019. Vol. 1. Iss. 2. Pp. 88-96. DOI: https:// doi.org/10.36107/hfb.2019.i2.s209.
10. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023617236. Размер вреда в результате загрязнения почв, возникшего при поступлении в почву загрязняющих веществ / Э.В. Нафикова, Д.В. Александров, А.Ф. Шаниязова, А.Н. Сидорова;правообладатель: ФГБОУ ВО «Уфимский университет науки и технологий». Заявка № 2023616038; заявлено 28.03.2023; опубликовано: 06.04.2023. Бюл. № 4. EDN: https:// www.elibrary.ru/endcdq.
11. Короткевич О.С., Себежко О.И., Коновалова Т.В. Биохимия пищевых и биологически активных добавок. Новосибирск: НГАУ, 2023. 78 с. EDN: https://www.elibrary.ru/bqkprg.
12. Новокшанова А.Л. Биохимия для технологов. М.: Юрайт, 2019. 302 с. ISBN: 978-5-534-02153-0.
13. Gins, M.; Gins, V.; Momyleva, S., et al. Mineral Composition of Amaranth (Amaranthus L.) Seeds of Vegetable and Grain Usage by ARHIVBSP Selection. Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences. 2018. Vol. 12. Iss. 1. Pp. 330-336. DOI: https://doi.org/10.5219/863. EDN: https://www.elibrary.ru/xxgrop.
14. Щукин, Е. Д. Коллоидная химия. М.: Юрайт, 2022. 444 с. ISBN: 978-5-534-01191-3.
15. Урубков С.А., Хованская С.С., Смирнов С.О. Сравнительный анализ гликемического индекса амаранта и других продуктов без глютена // Техника и технологии пищевых производств. 2019. Т. 49, № 4. С. 629-634. DOI: https://doi.org/10.21603/2074-9414-2019-4-629-634. EDN: https://www.elibrary.ru/ dsedkm.
16. Verma, P.; Iyer, S.R.; Shah, N., et al. Insights into the Crystallization Phenomenon in the Production of Non-Centrifugal Sugar. Journal of Food Engineering. 2021. Vol. 290. Article Number: 110259. DOI: https://doi.org/10.1016/jjfoodeng.2020.110259.
17. Atsukawa, K.; Kudo, S.; Amari, S., et al. Effect of Aeration Operation on Crystallization Induction Time of Melt with the Difficulty of Nucleation. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2022. Vol. 106. Pp. 69-73. DOI: https://doi.org/10.1016/jjiec.2021.10.023.
9. Babichev, A.N.; Yurkova, R.E.; Dokuchaeva, L.M. Ocenka Vozmozh-nosti Vozdelyvaniya Selskohozyajstvennyh Kultur pri Zagryaznenii Pochv Tyazhelymi Metallami [Possibility Assessment of Cultivating Crops with Soil Contamination by Heavy Metals]. Ekologiya i Vodnoe Hozyajstvo. 2022. Vol. 4. No. 4. Pp. 12-26. DOI: https://doi. org/10.31774/2658-7890-2022-4-4-12-26. EDN: https://www.elibrary. ru/hevmki. (in Russ.)
10. Svidetelstvo o Gosudarstvennoj Registracii Programmy dlya EVM No. 2023617236. Razmer Vreda v Rezultate Zagryazneniya Pochv, Voznikshego pri Postuplenii v Pochvu Zagryaznyayushchih Ve-shchestv [Certificate of State Registration of the Computer Program No. 2023617236. Damage Amount as a Result of Soil Pollution Occurred on Contaminants Input in the Soil]. E.V. Nafikova, D.V. Alek-sandrov, A.F. SHaniyazova, A.N. Sidorova; Pravoobladatel: FGBOU VO "Ufimskij Universitet Nauki i Tekhnologij. Zayavka No. 2023616038; Zayavleno 28.03.2023; Opublikovano: 06.04.2023. Byul. No. 4. EDN: https://www.elibrary.ru/endcdq. (in Russ.)
11. Korotkevich, O.S.; Sebezhko, O.I.; Konovalova, T.V. Biohimiya Pish-chevyh i Biologicheski Aktivnyh Dobavok [Biochemistry of Food and Biologically Active Additives]. Novosibirsk: NGAU, 2023. 78 p. EDN: https://www.elibrary.ru/bqkprg. (in Russ.)
12. Novokshanova, A.L. Biohimiya dlya Tekhnologov [Biochemistry for Technologists]. M.: YUrajt, 2019. 302 p. ISBN: 978-5-534-02153-0. (in Russ.)
13. Gins, M.; Gins, V.; Momyleva, S., et al. Mineral Composition of Amaranth (Amaranthus L.) Seeds of Vegetable and Grain Usage by ARHIVBSP Selection. Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences. 2018. Vol. 12. Iss. 1. Pp. 330-336. DOI: https://doi.org/10.5219/863. EDN: https://www.elibrary.ru/xxgrop.
14. Shchukin, E. D. Kolloidnaya Himiya [Colloidal Chemistry]. M.: Yurajt, 2022. 444 p. ISBN: 978-5-534-01191-3. (in Russ.)
15. Urubkov, S.A.;Hovanskaya, S.S.;Smirnov, S.O. Sravnitelnyj Ana-liz Glikemicheskogo Indeksa Amaranta i Drugih Produktov bez Glyutena [Comparative Glycemic Index Analysis of Amaranth and Other Gluten-Free Products]. Tekhnika i Tekhnologii Pishchevyh Proizvodstv. 2019. Vol. 49. No. 4. Pp. 629-634. DOI: https://doi. org/10.21603/2074-9414-2019-4-629-634. EDN: https://www.elibrary. ru/ dsedkm. (in Russ.)
16. Verma, P.; Iyer, S.R.; Shah, N., et al. Insights into the Crystallization Phenomenon in the Production of Non-Centrifugal Sugar. Journal of Food Engineering. 2021. Vol. 290. Article Number: 110259. DOI: https://doi.org/10.1016/jjfoodeng.2020.110259.
17. Atsukawa, K.; Kudo, S.; Amari, S., et al. Effect of Aeration Operation on Crystallization Induction Time of Melt with the Difficulty of Nucleation. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2022. Vol. 106. Pp. 69-73. DOI: https://doi.org/10.1016/jjiec.2021.10.023.
Информация об авторах / Information about Authors
Кандидат технических наук, руководитель отдела развития АО «Интерседжикал»
113114, Российская Федерация, г. Москва, Дербеневская наб., 11, офис 904
Candidate of Technical Sciences, Head of the Development Department JSC Intersurgical
113114, Moscow, Russian Federation, Derbenevskaya Bay, 11, office 904 ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0683-4850
Хасанова
Светлана Дженишевна
Khasanova,
Svetlana Dzhenishevna
Тел./Phone: +7 (922) 222-06-65 E-mail: [email protected]
ISSN 2686-7982 (Online) ISSN 2500-1922 (Print)
INDUSTRY
ИНДУСТРИЯ USTRY ПИТАНИЯ
Скобельская Зинаида Григорьевна
Skobelskaya, Zinaida Grigorievna
Тел./Phone: +7 (499) 158-21-12 E-mail: gviacheslav062@gmail. com
Доктор технических наук, профессор, научный консультант АО «Интерседжикал»
113114, Российская Федерация, г. Москва, Дербеневская наб., 11, офис 904
Doctor of Technical Sciences, Professor, Scientific Consultant JSC Intersurgical
113114, Moscow, Russian Federation, Derbenevskaya Bay, 11, office 904 ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4255-8630
Гинс
Мурат Сабирович
Gins,
Murat Sabirovich
Тел./Phone: +7 (903) 747-91-63 E-mail: [email protected]
Доктор биологических наук, профессор, член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией интродукции, физиологии и биохимии Федеральный научный центр овощеводства
143080, Российская Федерация, Московская обл., Одинцовский городской округ, пос. ВНИИССОК, ул. Селекционная, 14
Doctor of Biological Sciences, Professor, Corresponding Member of the RAS, Head of the Introduction, Physiology and Biochemistry Laboratory Federal Scientific Vegetable Center
143080, Russian Federation, Moscow Region, Odintsovo City District, Village VNIISSOK, Selektsionnaya St., 14
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5995-2696
Вклад авторов:
Хасанова С.Д. - обзор литературных источников, проведение эксперимента, обработка данных эксперимента, полученных в ходе исследования;
Скобельская З.Г. - научное руководство, разработка концепции научного исследования, контроль над проведением научного исследования;
Гинс М.С. - экспертное участие в настоящем научном исследовании, научная консультация, контроль над проведением научного исследования.
Contribution of the Authors:
Khasanova, Svetlana D. - bibliography review, conducting the experiment, processing experimental data obtained during the study; Skobelskaya, Zinaida G. - scientific management, developing the research concept, control over the research conducted; Gins, Murat S. - expert participation in the research, scientific consultation, control over the research conducted.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. The authors declare no conflicts of interests.
