CC BY
5УДК 664.87
РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУРЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КОНЦЕНТРАТА НАПИТКА С ДОБАВЛЕНИЕМ РЖАНОЙ МУКИ
А.В. Снегирева, Л.Е. Мелешкина, М.П. Щетинин
Проведено исследование возможности замены крахмала в составе пищевых концентратов киселей на ржаную муку. Теоретически и экспериментально обоснованы режимы термической обработки ржаной муки для использования в составе пищевых концентратов напитков. Разработаны рецептура и технология производства концентрата напитка с добавлением ржаной муки.
Ключевые слова: пищевые концентраты, термическая обработка, ржаная мука, кислотность, вязкость.
Медицинские исследования, проведенные в России, показали, что в последние годы в питании населения наблюдается снижение потребления пищевых источников энергии и белка (особенно у групп населения с низкими доходами). Одновременно выявлено, что значительная часть населения страдает ожирением, что является следствием нарушения обмена веществ [1,2]. В настоящее время средняя продолжительность жизни россиян достигла уровня 90-х годов и в среднем составляет 68 лет, продолжительность жизни российских мужчин самая низкая в Европе - 62 года. Заметно увеличилось количество «заболеваний пожилого возраста»: сердечно-сосудистые заболевания, рак, диабет, инсульт, катаракта и глаукома, остео-пороз, некоторые болезни мозга и нервной системы, например болезнь Паркинсона и т.д. Особое беспокойство вызывают сердечно-сосудистые и онкологические заболевания [3].
По мнению академика РАМН В.А. Ту-тельяна, нарушение структуры питания -главный фактор, наносящий непоправимый, на несколько порядков более сильный, чем экологическая загрязненность, урон нашему здоровью. Именно по этой причине у 70% населения России определяется дефицит витамина С, у 40% - дефицит р-каротина и витамина А, почти у трети населения - витаминов группы В, абсолютно у всех - минерала селена [4,5]. Выявлен значительный недостаток таких микроэлементов как йод, железо, а также фтор и цинк. Ограничено потребление пищевых волокон [6,7].
Одним из путей выхода из сложившейся ситуации является обогащение продуктов дефицитными нутриентами за счет замены традиционных видов сырья на компоненты с повышенной пищевой ценностью. Так, пер-
спективным сырьем, служащим достойной заменой картофельного крахмала в составе киселей является ржаная обдирная мука. Этот вид муки не только содержит достаточное количество крахмала, но и имеет богатый витаминный и минеральный состав, повышенное содержание пищевых волокон, слизеобразующих веществ и белков, обладающих способностью образовывать вязкие растворы. Кроме того, усвоение водорастворимых веществ повышается в ржаных клей-стерах, являющихся студнеобразующей основой разрабатываемых напитков.
Существующие на сегодняшний день технологии получения зерновых киселей достаточно трудоемки и не обеспечивают длительного срока хранения, а кроме того в литературе нет упоминания об использовании других видов сырья помимо продуктов переработки овса. В связи с чем, целью наших исследований явилась разработка рецептуры и технологии производства концентрата киселя на основе ржаной обдирной муки, показатели качества которой соответствовали требованиям ГОСТ Р 52809-2007.
Для улучшения органолептических показателей и уменьшения влажности муку подвергали термической обработке контактным способом при температуре от 50 °С до 190 °С с интервалом варьирования 20 °С в течение от 5 до 30 мин с шагом 5 мин. При этом происходило изменение кинематической вязкости ржаного клейстера, отраженное на рисунке1.
Как видно из диаграммы, при температурах обжаривания от 50 оС до 70 оС происходит незначительное увеличение кинематической вязкости. При этом клейстеризуется крахмал, образуются декстрины высокой молекулярной массы (амилодекстрины и эрито-декстрины) [8]. Резкое увеличение вязкости происходит при температуре от 90 0С до 110 0С.
Что, скорее всего, обусловлено повреждением крахмальных зерен и белка, благодаря чему они поглощают больше воды и набухают. Дальнейшая термическая обработка приводит к уменьшению кинематической вязко-
сти, образуются декстрины с меньшей молекулярной массой (ахродекстрины и мальто-декстрины), увеличивается содержание амилозы, гидрофильность белка снижается.
ш
X
70 60 50 40 30 20 10 0
□ 5 мин
В 10 мин
П15 мин
20 мин
170 190 Температура, оС □ 25 мин Е330мин
Рисунок 1 - Влияние режимов термической обработки на кинематическую вязкость клейстера ржаной
муки
Кинематическая вязкость клейстера необработанной ржаной муки составляла 28,92 мм2/с. Термообработка при температуре 110 0С в течение 25 мин привела к увеличению кинематической вязкости до 60,50 мм2/с (на 31,58 мм2/с по сравнению с исходным значением), что является положительным фактором получения высоковязких клейстеров, позволяет снизить количество вносимой в кисели муки.
Кроме того, замена картофельного крахмала в составе киселей на необработанную муку зерновых культур приводит к появлению сырого мучнистого привкуса и запаха в готовом напитке, напиток приобретает сероватый оттенок, имеет жидкую консистенцию. Органолептические показатели термообработанной муки существенно улучшаются в результате протекания комплекса реакций карамелизации, меланои-динообразования, распада по Стреккеру. В этой связи, мы проводили оценку вкуса, запаха, цвета и консистенции клейстеров, сваренных из муки, прошедшей термическую обработку. При дегустации была использована 20-ти бальная шкала с учетом коэффициентов весомости. По полученным данным была построена поверхность отклика, представленная на рисунке 2, которая описывается следующим уравнением: г=-6,23+0,3929Х-0,0016Х2+0,0568У+0,0016У2- 0,0009ХУ.
Рисунок 2 - Влияние режимов термической обработки на органолептические показатели ржаного клейстера
Коэффициенты, стоящие в уравнении, указывают на большее влияние температуры обработки на органолептические показатели, в отличие от экспозиции термообработки. Высокая линейная связь между двумя множествами подтверждается коэффициентом корреляции Р=0,83.
Данные, представленные на графике, свидетельствуют о том, что наилучшие органолептические показатели формируются у муки, обжаренной при температуре от 110 0С
до 130 0С. Дальнейшее увеличение температуры приводит к потемнению продукта и ухудшению цвета клейстера, а обработка при
температуре 150 С более 15 мин сопровождается появлением горелого привкуса и запаха.
В результате комплексного анализа ор-ганолептических и структурно-механических свойств были выбраны оптимальные режимы термической обработки - 110 °С, 25 мин.
При хранении мука под влиянием света и кислорода воздуха, а так же влаги приобретает неприятный вкус и запах. Это - следствие гидролиза и окисления жиров и, прежде всего, ненасыщенных жирных кислот (прогор-кание). Для оценки степени прогоркания жиров применяют кислотное число - это количество миллиграммов едкого калия, необходимое для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в одном грамме жира. Кислотное число указывает на начавшуюся порчу муки, сопровождающуюся увеличением содержания свободных жирных кислот [9].
Для исследования влияния процесса хранения на кислотное число жира ржаную обдирную муку подвергали термической обработке при ранее выбранных режимах и закладывали на хранение упакованной в пакеты из полимерных материалов при температуре не выше 250С и относительной влажности воздуха не более 70% .
В течение 7 месяцев с интервалом в тридцать дней в муке определяли кислотное число и сравнивали его значение с необработанной мукой. Полученные показатели приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Изменение кислотного числа жира
ржаной муки в процессе хранения
Продолжительность хранения, мес «Сырая» мука Обработанная мука
0 49,0+0,2 40,6+0,6
1 56,0+0,4 45,5+0,4
2 59,7+0,3 48,0+0,3
3 64,1+0,6 51,3+0,6
4 68, 8+0,2 55,1+0,2
5 71,3+0,3 56,8+0,6
6 75,5+0,4 59,4+0,2
7 77,9+0,4 60,5+0,3
нения «сырой» муки в течение семи месяцев, однако термическая обработка при 110 0С позволяет замедлить процесс гидролиза жира и приводит к менее интенсивному нарастанию кислотного числа, что позволяет гарантировать сохранность обработанной муки при соблюдении условий хранения в течение шести месяцев.
Для установления оптимальной продолжительности варки ржаную обдирную муку, обработанную при выбранных режимах, взвешивали в равных количествах, заливали водой, доводили до кипения и варили при помешивании в течение 1, 2, 3 и 4 мин. В полученных образцах определяли кинематическую вязкость и сравнивали ее значение с вязкостью клейстера необработанной муки. В результате анализа полученных данных было установлено, что обработанная мука, сваренная в течение 2 мин дает более густые клей-стеры чем «сырая» мука, сваренная в течение 3 мин. Кроме того, хранение сваренных клейстеров при температуре 14 0С в течение 12 часов привело к небольшому увеличению вязкости и не сопровождалось расслоением клейстера, что гарантирует сохранность консистенции напитка в течение срока реализации в сети общественного питания [11]. Таким образом, можно сделать вывод, что термическая обработка ржаной обдирной муки привела не только к улучшению органолептиче-ских показателей и увеличению вязкости, что позволяет снизить дозировку муки в готовом концентрате, но и позволила уменьшить продолжительность варки напитка.
Для определения наилучшего соотношения компонентов для дегустации были составлены рецептуры с различными плодово-ягодными и овощными добавками, из которых наилучшим был признан пищевой концентрат киселя на основе ржаной муки с порошком шиповника, рецептура которого приведена в таблице 2.
Таблица 2 - Рецептура концентрата киселя
Состав Рецептура, % Расход сырья, кг/т
в натуре в сухих веществах
Мука ржаная об- 19,9 212,2 181,0
дирная
Сахар-песок 64,8 662,3 661,0
Лимонная кислота 1,4 14,1 13,7
Шиповник (порошок) 13,9 141,1 122,1
Итого 100,0 1029,7 977,8
Из таблицы видно, что термическая обработка приводит к некоторому снижению кислотного числа жира, что связано с переходом свободных жирных кислот в связанное с белками состояние. Согласно ГОСТ Р 52809-2007 кислотное число жира ржаной обдирной муки должно составлять не более 80 мг КОН на 1 г жира. Как видно из приведенных данных, такого значения кислотное число достигает в результате хра-
Напиток имел оранжево-коричневый цвет, кисло-сладкий вкус с привкусом шиповника и консистенцию средней густоты.
Технологический процесс производства концентрата осуществляется в соответствии со схемой, представленной на рисунке 3.
Каждый вид сырья раздельно направляется на контрольное просеивание. Для муки устанавливается металлотканое сито № 1,2, для сахара-песка сито от № 2,0 до № 2,5. Порошок шиповника просеивают через шелковое сито № 19, а лимонную кислоту через металлотканое сито от № 1,6 до № 1,8.
Мука, после пропускания через магнитный сепаратор поступает в декстринизатор, где происходит термическая обработка при выбранных ранее режимах. Обжаренное сырье охлаждают на охладительной чаше до температуры от 25 °С до 20 °С. Порошок шиповника, сахар-песок и лимонная кислота после просеивателя отправляются в смеситель, где происходит их перемешивание. Пройдя через магнитный сепаратор, сырье поступает в бункер-накопитель.
Все компоненты из накопительных бункеров универсальным дозатором в количествах, соответствующих разработанной рецептуре, подаются в смеситель. Затем готовый концентрат через магнитный сепаратор направляется на фасовку, упаковку и маркировку.
В разработанном продукте было проведено исследование содержания белка и жира (рисунок 4), в результате чего было установлено, что замена крахмала на ржаную обдирную муку позволяет более чем в четыре раза увеличить содержание белка и на 50 % повысить массовую долю жира, что говорит о значительном улучшении аминокислотного и жирнокислотного состава напитка.
В результате сравнительного анализа углеводного состава концентратов напитков (таблица 3) на основе крахмала и на основе ржаной обдирной муки установлено увеличение пищевых волокон дефицитных в рационе питания современного человека с одновременным снижением массовой доли крахмала.
Рисунок 3 - Технологическая схема производства пищевого концентрата напитка
2,5
с ш ю к
с о чд
1,5
0,5
Рисунок 4 -
Белок Жир
□ ржаной с шиповником В на крахмале с шиповником
Массовая доля белка и жира в концентратах киселей
Таблица 3 - Массовая доля углеводов в концен-
Вид концентрата Крахмал Пищевые волокна Целлюлоза
Ржаной с шиповником 10,53+ 0,10 5,55 1,46+ 0,04
На крахмале с шиповником 14,77+ 0,09 3,51 1,16+ 0,06
На смесь для получения киселя получен патент [10].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Seidell, J. C. Obesity in Europe, prevalence and public health implications / J. C. Seidell. - Geneva. - 1992. - P. 23-29 . Seidell, J. C. Obesity in Europe, prevalence and public health implications / J. C. Seidell. - Geneva. - 1992. - P. 23-29 .
2. Уильяме, К. Связь между здоровьем и потреблением белка, углеводов и жира / К. Уильяме, Т. Сэндере // Вопросы питания. - 2000. - №3. - С. 54-57.
3. Варпаховская, И. Лекарства от болезней цивилизации / И. Варпаховская, В. Сергеев // Ремедиум. - 2001. - № 7. - С. 3-16.
4. Кочеткова, А. А. Функциональное питание / А. А. Кочеткова, А. Ю. Колеснов, Н. Д. Войткевич // Вопросы питания . - 2000. - № 4. - С. 20-23.
5. Тутельян, В. А. Сбалансированное питание - основа процветания нации / В. А. Тутельян // Здоровое питание: воспитание, образование, реклама : тез. докл. VI Всерос. конф. - М. : БАД-Бизнес, 2001. - С. 9-14.
6. Amaranth: Perspectives on production // Processing and Marketing. Minneapolis, 1990. - Р. 201.
7. Онищенко, Г.Г. Задачи и стратегия школьного питания в современных условиях / Г. Г. Онищенко // Вопросы питания. - 2009. - Т. 78, № 1. -С. 16-21.
8. Технология крахмала и крахмалопродук-тов / под ред. Н. Н. Трегубова. - М. : Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 472 с.
9. Ушкалова, В.Н. Стабильность липидов пищевых продуктов / В. Н. Ушкалова. - М. : Агро-промиздат, 1988. - 152 с.
10. Смесь для получения киселя : пат. 2440774 С1 Рос. Федерация : МПК А231_ 1/212 / Л. Е. Мелешкина, А. В. Снегирева ; заявитель и патентообладатель Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Пол-зунова. - № 2010142128 ; заявл 13.10.2010 ; опубл. 27.01.2012.
11. СанПиН 2.3.2.1324-03. Гигиенические требования к срокам годности и условиям хранения пищевых продуктов.
Щетинин М.П., д.т.н., профессор кафедры «Технология продуктов питания» ФГБОУ ВПО АлтГТУ им. И. И. Ползунова, тел.: 8(3852) 29-0754;
Мелешкина Л.Е., к.т.н., доцент кафедры «Технология продуктов питания» ФГБОУ ВПО АлтГТУ им. И.И. Ползунова, тел.: 8(3852) 29-0754;
Снегирева А.В., аспирант кафедры «Технология продуктов питания» ФГБОУ ВПО АлтГТУ им. И.И. Ползунова, тел.: 8(3852) 29-07-54.
