Формирование и оценка потребительских свойств эмульсионных соусов специализированного назначения
advertisement
На правах рукописи МАСЯГИНА ОЛЬГА ВАСИЛЬЕВНА Формирование и оценка потребительских свойств эмульсионных соусов специализированного назначения Специальность: 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Краснодар - 2014 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Ильинова Светлана Александровна Официальные оппоненты: Евдокимова Оксана Валерьевна доктор технических наук, доцент, зав. кафедрой технологии и товароведения продуктов питания ФГБОУ ВПО «Государственный университет– учебнонаучно-производственный комплекс» Щербакова Елена Владимировна доктор технических наук, доцент, профессор кафедры хранения и переработки растениеводческой продукции ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» Ведущая организация: Защита состоится ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» 08 июля 2014 г. в 1500 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.03 при ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-248. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» Автореферат разослан 06 июня 2014 г. Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук, доцент М.В. Филенкова 1 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 1.1 Актуальность темы. В Основах государственной политики РФ в области здорового питания населения на период до 2020 года определены меры по улучшению макронутриентной обеспеченности, включающей белки, жиры, пищевые волокна, а также микронутриентной витаминной и минеральной обеспеченности. В решении проблемы коррекции пищевого статуса социально активного населения РФ большая роль отводится созданию ассортимента пищевых продуктов с пониженной энергетической ценностью при высокой плотности функциональных пищевых ингредиентов. Наиболее технологичными основами для создания таких продуктов являются эмульсионные системы. В настоящее время существует достаточно много разработок эмульсионных продуктов, так называемой, «соленой» группы: майонезов, соусов, дрессингов, однако, наблюдается дефицит низкокалорийных эмульсионных продуктов десертной группы. Между тем, результаты маркетинговых исследований свидетельствуют о высокой востребованности низкокалорийных эмульсионных соусов, используемых в качестве заправок для фруктовых салатов и десертов, и соответствующих требованиям здорового питания. Учитывая изложенное, актуальным является проведение исследований с целью разработки научно обоснованных рецептур и технологии низкокалорийных эмульсионных соусов десертной группы, обогащенных пищевыми функциональными ингредиентами для использования в диетическом профилактическом питании. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом НИР «Разработка комплексных экологически безопасных ресурсосберегающих технологий переработки растительного и животного сырья с применением физико-химических и биотехнологических методов с целью получения БАД, парфюмерно-косметических средств и продуктов питания функционального и специализированного назначения» на 2011-2015 годы (шифр работы 1.2.11-15, № госрегистрации 01201152075). 1.2 Цель работы. Формирование и оценка потребительских свойств эмульсионных соусов специализированного назначения на примере соусов десертной группы для диетического профилактического питания. 1.3 Основные задачи исследования. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: анализ и систематизация научно-технической патентной информации по теме исследования; литературы и 2 проведение маркетинговых исследований с целью изучения потребительских предпочтений и формирования потребительской концепции продукта; формирование научно обоснованных требований к потребительским свойствам продукта; выбор и обоснование функциональных пищевых ингредиентов; выбор и обоснование ингредиентов с технологически функциональными свойствами; разработка рецептур низкокалорийных эмульсионных соусов десертной группы; разработка технологии получения низкокалорийных эмульсионных соусов десертной группы; выработка опытных партий и оценка потребительских свойств разработанных эмульсионных соусов; оценка экономической эффективности разработанных рецептур и технологических решений. 1.4 Научная новизна. Выявлены, научно и экспериментально обоснованы факторы формирования потребительских свойств эмульсионных соусов специализированного назначения. Получены новые данные, характеризующие технологически функциональные свойства инулинсодержащего порошка топинамбура отечественного производства, подтвердившие целесообразность его использования при создании эмульсионных соусов. Установлены соотношения порошка топинамбура и лецитина, обеспечивающие получение низкожирных эмульсий с заданной стойкостью. Впервые показано, что инулин и полисахариды топинамбура и гидроколлоиды, содержащиеся в ягодах черной смородины, вишни и брусники проявляют синергизм структурирующего действия и выявлены количественные соотношения, обусловливающие формирование требуемых структурно-реологических свойств. Установлено, что комплексное использование порошка топинамбура и сахарозаменителя стевиозида позволяет усилить ощущение сладости и нивелирует специфическое сенсорное восприятие стевиозида. 1.5 Практическая значимость. Реализован комплексный подход к созданию низкокалорийных эмульсионных соусов специализированного назначения на примере эмульсионных соусов десертной группы для диетического профилактического питания, ориентированных на конкретную группу потребителей. Разработаны рецептуры и технология получения низкокалорийных эмульсионных соусов специализированного назначения с 3 использованием натурального плодово-ягодного сырья, лецитина и инулинсодержащего порошка топинамбура отечественного производства. Разработан комплект технической документации на эмульсионные соусы десертной группы, включающий технические условия ТУ 9143-368-020678622013 и ТИ 9143-368-02067862-2013. 1.6 Реализация результатов исследования. Разработанные рецептуры и технология получения низкокалорийных эмульсионных соусов испытаны в условиях ЦКП «Исследовательский центр пищевых и химических технологий» ФГБОУ ВПО КубГТУ и приняты к внедрению на ООО «Региональный пищекомбинат» в IV квартале 2014 года. 1.7 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на: VI Международной молодежной научной конференции «Научный потенциал 21 века», март 2012 г. 1.8 Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 7 научных работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России, 1 материалы доклада и получено 2 патента РФ на изобретение. 1.9 Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора научно-технической литературы и патентной информации, методической части, экспериментальной части, содержащей 4 раздела, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 153 страницах, содержит 20 таблиц и 24 рисунка. Список литературы включает 174 наименования. 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 2.1 Методы исследования. В диссертационной работе в качестве объектов исследования были выбраны модельные водно-жировые эмульсии, пищевые и биологически активные добавки, такие, как «Топинамбур пищевой», стевиозид, лецитин, плодово-ягодное сырье, а также разработанные соусы десертной группы на основе низкокалорийных водно-жировых эмульсий. При проведении исследований использовали современные методы физико-химического анализа: тонкослойную (ТСХ), высокоэффективную жидкостную (ВЭЖХ) и газовую (ГЖХ) хроматографии, УФ-спектроскопию, ротационную вискозиметрию, атомно-абсорбционный анализ, дисперсионный анализ, микроскопию, а также стандартные методики, рекомендуемые для контроля безопасности и качества пищевой продукции. Исследования проводились на оборудовании ЦКП «Исследовательский центр пищевых и химических технологий» ФГБОУ ВПО «Кубанский 4 государственный технологический университет». Оценку результатов экспериментов проводили с использованием современных методов расчета статической достоверности с использованием программ Statistica 6.0, Microsoft Office Excel 2007 и Mathcad. Структурная схема исследования представлена на рисунке 1. 2.2 Маркетинговые исследования потребительских предпочтений с целью формирования потребительской концепции продукта. Для обеспечения востребованности нового продукта на рынке, что особенно важно при создании продуктов диетического профилактического ассортимента, на первом этапе необходимо разработать его адекватную потребительскую концепцию. С этой целью изучали потребительские предпочтения при выборе продуктов ежедневного рациона. Установлено, что в Краснодаре основной контингент потребителей, регулярно использующих в ежедневном рационе диетические профилактические продукты, составляют социально активные граждане, преимущественно женщины, в возрасте от 30 до 50 лет. Предпочтения данной категории потребителей при выборе продуктов назначения представлены на рисунке 2. Количество респондентов, % от числа опрошенных 30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 2013 год; 4 2009 год 5 диетического профилактического Рисунок 2 – Рейтинг пищевых предпочтений при выборе продуктов диетического профилактического питания , используемых в ежедневном рационе: 1 –хлебобулочные изделия; 2 – молочные продукты; 3 – напитки; 4 –овощные салаты с легкими эмульсионными соусами, дрессингами; 5 – фруктовые салаты, мюсли с легкими эмульсионными соусами Как видно из представленных данных, за последние 4 года наибольшие изменения потребительских предпочтений при выборе продуктов диетического профилактического питания выразились в снижении доли потребления хлебобулочных изделий при существенном возрастании потребления фруктовых салатов и мюсли, заправленных легкими эмульсионными соусами. 5 Анализ и систематизация научно-технической литературы и патентной информации по теме исследования Обоснование актуальности создания соусов десертной группы на основе низкокалорийных водно-жировых эмульсий для использования в диетическом профилактическом питании Проведение маркетинговых исследований потребительских предпочтений с целью формирования потребительской концепции продукта Формирование научно обоснованных требований к потребительским свойствам продукта Сохраняемость Органолептические характеристики Пищевая ценность Изучение факторов, формирующих потребительских свойства низкокалорийных соусов на основе водно-жировых эмульсий с применением растительных биологически активных добавок Энергетическая ценность Ограничения по используемым ингредиентам Диетические профилактические свойства Выбор функциональных пищевых ингредиентов Биологическая эффективность Выбор жировых ингредиентов Консистенция и текстура Выбор эмульгаторов и структураторов Вкус и запах Выбор вкусо-ароматических ингредиентов Цвет Обеспечение цветовой сочетаемости ингредиентов Стабильность показателей безопасности Сохраняемость функциональных пищевых ингредиентов Выбор ингредиентов с антиоксидантными и бактериостатическими свойствами; Требования к технологическим режимам, упаковке и условиям хранения Разработка рецептур и технологии низкокалорийных эмульсионных соусов специализированного назначения десертной группы Выработка опытных партий и оценка потребительских свойств разработанных соусов Оценка экономической эффективности разработанных рецептур и технологических решений Рисунок 1 – Структурная схема исследования 6 Основными требованиями, предъявляемыми потребителями к продуктам этой группы, являются низкая энергетическая ценность при наличии полезных для организма ингредиентов природного происхождения. Среди последних наиболее предпочтительными являются натуральные антиоксиданты, пребиотики, витамины и масла со сбалансированным составом жирных кислот. Доля продуктов диетического профилактического назначения, % Результаты анализа ассортимента продуктов диетического профилактического питания среди товаров, принадлежащих к однородным группам продукции, представлены на рисунке 3. 30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 2013 год; 4 2009 год 5 Рисунок 3 – Доля продуктов диетического профилактического питания среди товаров, принадлежащих к однородным группам продукции: 1 –хлебобулочные изделия; 2 – молочные продукты; 3 – напитки; 4 – эмульсионные соусы, дрессинги «соленой» группы; 5 – эмульсионные соусы десертной группы Представленные данные свидетельствуют о том, что наименьшая доля продуктов диетического профилактического питания приходится на эмульсионные соусы десертной группы, объемы производства которых, в отличие от остальных, практически не изменялись в течение последних 4 лет. Таким образом, на основе анализа результатов маркетинговых исследований выявлено наибольшее несоответствие спроса и предложения в отношении низкокалорийных эмульсионных соусов десертной группы специализированного назначения, обладающих диетическими профилактическими свойствами, и выявлены требования потребителей к данному виду продукции. 2.3 Формирование научно обоснованных требований к потребительским свойствам продукта. Учитывая современные тенденции создания продуктов диетического профилактического питания, были сформулированы требования к пищевой и физиологической ценности разрабатываемых эмульсионных соусов специализированного назначения для выявленной группы потребителей, представленные на рисунке 4. 7 Целевая группа потребителей (женщины от 30 до 50 лет) Нормы физиологических потребностей Результаты мониторинга пищевого статуса и показателей здоровья Рекомендации диетологов Требования к пищевой ценности Диетические профилактические свойства Биологическая эффективность Энергетическая ценность Не более 15% от общей калорийности суточного рациона (не более 285 ккал/100 г) Снижение риска развития: - ожирения; - сердечно- сосудистых заболеваний; - заболеваний ЖКТ; - сахарного диабета Соотношение ПНЖК ω-6:ω-3 = 5:1; содержание МНЖК ω-9 не менее 10% от общей калорийности суточного рациона Обогащение в количестве не менее 15% от суточной потребности: - фосфолипидами; - пищевыми волокнами; - витаминами С, Е; - флавоноидами; - органическими кислотами Исключение (ограничение) ингредиентов, содержащих: - холестерин; - хлорид натрия; - искусственные консерванты и антиоксаданты; - сахар Рисунок 4 – Требования к пищевой и физиологической ценности разрабатываемых эмульсионных соусов В соответствии со сформулированными требованиями были определены требования к количественному составу пищевых функциональных ингредиентов, содержащихся в разрабатываемых эмульсионных соусах, в расчете на 100 г продукта и на его суточную порцию, принятую равной 30г (таблица 1). С учетом потребительской концепции продукта были также разработаны требования к сенсорным характеристикам эмульсионного соуса специализированного назначения, представленные в таблице 2. Показано, что сформулированные требования соответствуют органолептическимхарактеристикам, регламентированным ГОСТ Р 52989-2008 «Соусы на основе растительных масел. Общие технические условия». Срок годности соуса должен составлять не менее 10 суток при температуре хранения +5+2оС и относительной влажности воздуха не более 75%. 8 Таблица 1 – Требования к составу пищевых функциональных ингредиентов Наименование ингредиента Фосфолипиды ПНЖК ω-6 ПНЖК ω-3 Пищевые волокна Витамин С Витамин Е Флавоноиды Содержание ингредиента, г, не менее в 100 г в 30 г продукта продукта 3,0 5,0 1,0 10,0 45,0 х10-3 7,5 х10-3 125 х10-3 0,9 1,5 0,3 3,0 13,5х10-3 2,25х10-3 37,5 х10-3 Нормы физиологических потребностей, в сутки МР 2.3.1.24.32-08 5-7 г 8-10 г 0,8-1,6 г 20 г 90 мг 15 мг 250 мг Таблица 2 – Требования к сенсорным характеристикам эмульсионного соуса Наименование Характеристика показателя показателя Цвет От белого до красного или желтого Вкус Запах Внешний вид и консистенция Полный сбалансированный в меру сладкий сливочный с выраженным фруктово-ягодным привкусом и послевкусием Чистый с фруктово-ягодным ароматом со сливочной нотой Однородный кремообразный продукт, консистенция достаточно густая, подвижная, стабильная. Текстура гладкая Требования ГОСТ Р 52989-2008 Цвет определяется цветом вводимых ингредиентов Характерный вкус и аромат вносимых ингредиентов. Посторонние привкус и запах не допускаются Однородный продукт с видимыми кусочками/ вкраплениями внесенных специй и/или вкусовых добавок или без них. Допускается густая консистенция, единичные пузырьки воздуха Руководствуясь комплексом сформулированных требований, на следующем этапе исследования осуществляли выбор рецептурных компонентов. 2.4 Выбор и обоснование источников функциональных пищевых ингредиентов. Среди отечественного сырья растительного происхождения основными источниками комплекса функциональных пищевых ингредиентов, включающего пищевые волокна, витамин С, флавоноиды и органические кислоты, являются плоды шиповника и ягоды вишни, черной смородины и брусники. Известно, что в результате технологических воздействий происходит 9 снижение содержания витаминов в растительном сырье в среднем от 25 до 60% от исходного содержания. Учитывая это, химический состав образцов выбранных плодов и ягод определяли после их технологической обработки, режимы которой были разработаны на основании предварительных экспериментов. Обработка ягод включала бланширование паром свежезамороженных ягод брусники, черной смородины и вишни без косточки в течение 5 минут, грубое измельчение в течение 30с в ножевом миксере, протирание и последующее измельчение в лабораторной мельнице в течение 15 минут до получения пюреобразной гомогенной массы. Обработка высушенных плодов шиповника состояла из бланширования паром, добавления кипятка в соотношении 1:6, настаивания в течении 6 часов, центрифугирования и фильтрования. Результаты исследования химического состава полученных образцов пюре ягод и настоя шиповника представлены в таблице 3. Таблица 3 – Химический состав образцов пюре ягод и настоя шиповника Наименование показателя Массовая доля макронутриентов,%: - сухие вещества - органические кислоты (в пересчете на яблочную) - углеводы - пищевые волокна Массовая доля микронутриентов, мг %: - флавоноиды, в том числе: катехины антоцианы - витамин С - витамин Е - бета-каротин - натрий - калий - магний - кальций - железо Значение показателя Пюре черной смородины Пюре вишни Пюре брусники Настой шиповника 15,3 15,8 16,0 11,7 2,1 8,8 4,2 1,2 9,8 0,8 1,8 8,4 2,4 2,4 5,1 0,8 525,0 512,0 14,5 21,6 65,0 248,0 230,0 0,9 0,1 2,6 313,0 25,0 42,0 1,2 58,5 213,5 11,0 следы 0,2 18,0 247,0 24,0 32,0 0,8 3,1 6,4 13,5 2,2 следы 7,5 72,0 5,7 11,6 0,4 0,8 18,3 575,0 9,5 1,7 1,9 15,8 2,3 8,2 3,3 10 Показано, что пюре, полученные из ягод, а также настой плодов шиповника содержат в физиологически значимых количествах пищевые волокна, флавоноиды и витамин С. Кроме того, они богаты органическими кислотами, а также минеральными элементами такими, как калий, кальций, и магний. Следует отметить, что присутствие в составе органических кислот ягод брусники до 0,2% бензойной кислоты, являющейся мощным природным консервантом, позволит также решить технологическую задачу, состоящую в подавлении развития процессов микробиологической порчи при хранении продукта. Все это обосновывает целесообразность выбора указанных плодов и ягод в качестве источника ряда требуемых функциональных пищевых ингредиентов. Выбор обезжиренных лецитинов осуществляли из продукции, представленной на отечественном рынке пищевых ингредиентов. Основными критериями выбора являлись: документальное подтверждение отсутствия использования генномодифицированного сырья, стоимость и доступность. В результате были выбраны два вида лецитина, имеющие близкие характеристики: соевый порошковый лецитин, полученный при переработке семян сои современных сортов отечественной селекции «Лира», «Вилана», «Альба» (НПФ «Росма-плюс», Краснодар) и соевый лецитин Солек Ф (ООО «Протеин-плюс», С-Петербург). Результаты сравнительной оценки показателей качества образцов лецитинов представлены в таблице 4. Как видно из представленных данных, оба образца лецитина характеризуются аналогичными значениями физико-химических показателей, которые соответствуют требованиям ГОСТ Р 53970-2010. Учитывая, что лецитин, наряду с технологически функциональными свойствами, должен обладать выраженной физиологической активностью, предпочтение было отдано отечественному лецитину, который характеризуется большим содержанием фосфатидилхолиновой фракции и, согласно результатам предварительных исследований, обладает гипохолестеринемическими, иммуномоделирующими, адаптогенными, гепатопротекторными и другими физиологически функциональными свойствами. При выборе источников ω-6, ω-3 и ω-9 жирных кислот руководствовались рекомендациями Института питания РАМН, а также результатами анализа состава жирных кислот растительных масел, выпускаемых отечественными производителями. 11 Таблица 4 - Показатели качества обезжиренных лецитинов Значение показателя Наименование показателя Запах Цвет Вкус Массовая доля, %: влаги и летучих веществ веществ, нерастворимых в ацетоне веществ, нерастворимых в толуоле фосфатидилхолинов Кислотное число, мг КОН/г Перекисное число, ммоль активного кислорода/кг Соотношение ФХ:ФЭА Отечественный порошковый соевый лецитин Обезличенный Солек Ф Требования ГОСТ Р 53970-2010 Обезличенный Характерный для сырья из которого получен. Не допускается затхлый, кислый или какой-либо другой запах, в том числе запах ацетона Светло-желтый Светло-желтый От светло-желтого до темно-коричневого Невыраженный, Невыраженный Характерный для сырья свойственный , свойственный из которого получен. фосфолипидам фосфолипидам Не допускается сои сои прогорклый, кислый или какой-либо другой посторонний привкус 0,8 0,9 Не более 1,0 97,8 97,2 Не менее 60,0 0,10 33 0,11 26 Не более 0,30 Не нормируется 18,3 19,6 Не более 36,0 0,8 2,7 Не более 10,0 1,7 1,2 Не нормируется На основании этого была разработана рецептура купажа, состоящего из высокоолеинового подсолнечного и безэрукового рапсового рафинированных дезодорированных масел, взятых в соотношении 53:47 соответственно. Результаты расчета состава жирных кислот купажа были подтверждены экспериментальными данными, согласно которым содержание олеиновой кислоты (ω-9) составило 69%; линолевой (ω-6) – 19%; линоленовой (ω-3) – 3,8%. 12 2.5 Выбор и обоснование ингредиентов с технологически функциональными свойствами. Одной из основных проблем, связанных с сенсорными характеристиками низкожирных эмульсионных продуктов является пустой, водянистый вкус и отсутствие сливочности. Современный подход к решению проблемы состоит в использовании гидроколлоидов, образующих при определенных условиях гелевые структуры, имитирующие жир при сенсорном восприятии. Среди современных гидроколлоидов наиболее перспективным с позиций решения технологических задач и обеспечения диетических профилактических свойств является инулин. Инулин при диспергировании в воде образует гель, обладающий типичными для жиров сенсорными свойствами и сохраняющий стабильность в диапазоне рН от 4 до 9. Особого внимания заслуживает физиологическая ценность инулина, которая заключается в активизации моторики кишечника, участии в нормализации метаболизма жиров, в том числе проявляющейся в гиполипидемических свойствах, проявлении выраженных пребиотических свойств, а также в повышении усвояемости кальция, железа и магния. Сравнительный анализ инулинсодержащих продуктов, представленных на отечественном рынке ингредиентов, позволил выбрать пищевую добавку «Топинамбур пищевой», выпускаемую ООО «Рязанские просторы» по ТУ 9164001-97357430-09 из клубней топинамбура. Результаты исследования показателей качества образцов выбранного продукта представлены в таблице 5. Таблица 5 – Показатели качества пищевой добавки «Топинамбур пищевой» Наименование показателя Характеристика и значение показателя Внешний вид Цвет Вкус Однородный тонкодисперсный порошок Светло-кремовый Слабовыраженный, сладковатый, свойственный данному продукту Слабовыраженный, свойственный данному продукту Запах Массовая доля, %: влаги углеводов, в том числе инулина пектина белков липидов органических кислот, пересчете на яблочную кислоту минеральных веществ 3,4 86,5 69,5 8,1 5,7 0,2 в 0,4 3,8 13 Представленные данные свидетельствуют о том, что отечественная инулинсодержащая добавка «Топинамбур пищевой» характеризуется высоким содержанием целевого компонента – инулина. Установлено, что по показателям безопасности «Топинамбур пищевой» соответствует требованиям ТР ТС 021/2011. Известно, что инулинсодержащий порошок топинамбура в зависимости от состава исходного сырья и технологии получения отличается молекулярной структурой фруктанов, образующих инулин, а также углеводов, которые во многом определяют его физико-химические свойства. Учитывая это, изучали технологически функциональные свойства выбранной добавки, наиболее важные для получения низкожирных эмульсий: влагоудерживающую способность (ВУС) и загущающую способность. Результаты исследования ВУС представлены на рисунке 5. Рисунок 5 – Влияние температуры на водоудерживающую способность добавки «Топинамбур пищевой»: 1 – 10оС; 2 – 20оС; 3 – 30 оС; 4 – 40оС; 5 - 50 оС 450 Влагоудерживающая способность, % 400 350 300 250 200 150 100 50 1 2 3 4 5 Показано, что ВУС добавки «Топинамбур пищевой» существенно зависит от температуры и снижается с ее возрастанием. Это может быть связано с высоким содержанием в добавке молекул со средней и низкой степенью полимеризации и увеличением ее растворимости. Загущающую способность добавки «Топинамбур пищевой» оценивали путем исследования изменения эффективной вязкости ее дисперсий в воде при скорости сдвига 3с-1 в зависимости от содержания добавки и температуры. Результаты исследований представлены на рисунке 6. Из представленных данных видно, что при низком содержании добавки в системе, ее загущающая способность достаточно мала. Выраженная загущающая способность проявляется при содержании добавки более 10%, а при 30% система 14 Рисунок 6 – Зависимость эффективной вязкости, при скорости сдвига 3 с-1, от содержания добавки «Топинамбур пищевой» в водной дисперсии и температуры: 1 – 10оС; 2 – 20оС; 3 – 30оС; 4 – 40оС Содержание добавки «Топинамбур пищевой», % приобретает гелеобразную структуру. При повышении температуры вязкость дисперсий снижается тем сильнее, чем выше содержание добавки. Дальнейшие исследования технологически функциональных свойств пищевой добавки «Топинамбур пищевой» проводили на модельных водножировых эмульсиях. В качестве эмульгатора использовали выбранный функциональный пищевой ингредиент – отечественный порошковый соевый лецитин. Согласно сформулированным требованиям к энергетической ценности, а также к количественному и качественному составу функциональных пищевых ингредиентов, содержание жировой фазы в создаваемом соусе должно составлять 25+2 %. Учитывая это, получали модельные эмульсии при соотношении масло:вода 1:4 и температуре 20оС с использованием гомогенизатора Polytron PT 10-35 GT, оснащенного диспергирующим элементом PT-DA 30/2ЕС-В-250. На основании ранее полученных результатов количество добавки «Топинамбур пищевой» варьировали от 10 до 20%, а количество лецитина от 1,0 до 5% к массе эмульсии. В качестве критерия эффективности использовали стойкость эмульсий, выраженную в процентах неразрушенной эмульсии (СтЭ). Результаты исследования представлены на рисунке 7. Показано, что получение стабильной эмульсии обеспечивается только сочетанным применением лецитина и инулинсодержащей добавки. Установлено, что лецитин обеспечивает устойчивость эмульсии к коалесценции, что выражается в стабилизации степени дисперсности масляной фазы, однако не обеспечивает устойчивость к седиментации, что приводит к отделению водной фазы. 15 Рисунок 7 – Влияние соотношения лецитина и добавки «Топинамбур пищевой» на стойкость модельных водно-жировых эмульсий Стабилизирующее действие добавки «Топинамбур пищевой» в основном заключается в стабилизации седиментационной стабильности в результате стуктурирования водной фазы. В результате математической обработки экспериментальных данных получены регрессионные уравнения зависимости стойкости эмульсии (СтЭ), от содержания в системе лецитина и добавки «Топинамбур пищевой»: СтЭ = 16,2+19,2 a +4,8 b – 1.8 a2-0,2l b-0,1 b2 , (1) где a – массовая доля лецитина, % к массе эмульсии; b– массовая доля добавки «Топинамбур пищевой», % к массе эмульсии. Анализ уравнения (1) показал, что стойкость эмульсии, составляющая 100%, достигается при массовой доли лецитина не менее 3,2% и массовой доли добавки «Топинамбур пищевой» не менее 14%. 2.6 Разработка рецептур низкокалорийных эмульсионных соусов десертной группы. На первом этапе создания низкокалорийных эмульсионных соусов разрабатывали рецептуры плодово-ягодных пюре, используемых в качестве источника функциональных пищевых ингредиентов и основного компонента, формирующего вкус и аромат. При разработке рецептур пюре использовали интегральный показатель качества, включающий уровень содержания заданных функциональных пищевых ингредиентов и гармоничность сенсорного восприятия вкуса и запаха. Рецептуры разработанных плодово-ягодных пюре представлены в таблице 6, а в таблице 7 приведены данные, характеризующие содержание в них заданных функциональных пищевых ингредиентов в сравнении с суточной потребностью. 16 Таблица 6 – Рецептуры плодово-ягодных пюре Наименование компонента Пюре черной смородины Пюре вишни Пюре брусники Настой шиповника Содержание компонента, % Образец 1 Образец 2 43,50 40,00 24,00 26,0 32,50 34,00 Таблица 7 – Содержание пищевых функциональных ингредиентов в разработанных плодово-ягодных пюре Наименование ингредиента Пищевые волокна Витамин С Витамин Е Флавоноиды Содержание ингредиента, г/100 г пюре Образец 1 Образец 2 «Смородина«Вишнябрусника» брусника» 4,3 2,1 -3 474,0 х10 294,2х10-3 5,5х10-3 5,4х10-3 326,5 х10-3 320,7,0 х10-3 Нормы физиологических потребностей в сутки МР 2.3.1.24.32-08 20 г 90 мг 15 мг 250 мг Данные таблицы 7 свидетельствуют о том, что плодово-ягодные пюре, полученные по разработанным рецептурам, при их использовании в составе низкокалорийных эмульсионных соусов позволят удовлетворить сформулированные требования к содержанию в последних витамина С и флавоноидов. На следующем этапе исследования разрабатывали рецептуры низкокалорийных эмульсионных соусов. При проведении экспериментов было установлено, что введение в состав модельных эмульсий, стабилизированных лецитином и добавкой «Топинамбур пищевой», разработанных плодово-ягодных пюре в количествах, обеспечивающих заданное содержание функциональных пищевых ингредиентов, обусловливает существенное возрастание вязкости соусов. В целях получения продукта, соответствующего разработанной потребительской концепции, корректировали содержание добавки «Топинамбур пищевой». Результаты исследований представлены на рисунке 8. Приведенные данные свидетельствуют о существенном возрастании вязкости эмульсий при увеличении содержания добавки «Топинамбур пищевой». Это может быть объяснено синергизмом структурирующего 17 действия, возникающем при взаимодействии инулина добавки с пищевыми волокнами плодово-ягодных пюре. Рисунок 8 – Зависимость эффективной вязкости, при скорости сдвига 3 с-1, от содержания добавки «Топинамбур пищевой» в модельной водно-жировой эмульсии, содержащей 40% плодово-ягодного пюре: 1 - «Смородина-брусника»; 2 - «Вишня- брусника» Содержание добавки «Топинамбур пищевой», % Согласно представленным данным желательная консистенция, соответствующая эффективной вязкости 15 Па·с, достигается при введении добавки «Топинамбур пищевой» в эмульсию, содержащую пюре «Смородинабрусника» в количестве 6,0%, и в эмульсию, содержащую пюре «Вишнябрусника» в количестве 8,0%. Учитывая, что одним из заданных диетических профилактических свойств разрабатываемых эмульсионных соусов является снижение риска развития диабета, осуществляли подбор адекватного сахарозаменителя. В качестве последнего был выбран стевиозид, как продукт природного происхождения, характеризующийся низкой калорийностью и рекомендованный для использования в питании лиц, страдающих сахарным диабетом. При проведении исследований было установлено, что сочетание стевиозида с добавкой «Топинамбур пищевой» позволяет снизить рекомендованную производителем дозировку стевиозида на 15% и нивелирует его специфический привкус. Разработанные рецептуры низкокалорийных эмульсионных соусов представлены в таблице 8. 2.7 Разработка технологии получения эмульсионных соусов десертной группы. низкокалорийных На основании проведенных исследований была разработана технология получения низкокалорийных эмульсионных соусов «Смородиново-брусничный» и «Вишнево- брусничный». Структурная схема получения эмульсионных соусов представлена на рисунке 9, а технологические режимы – в таблице 9. 18 Таблица 8 – Рецептуры разработанных низкокалорийных эмульсионных соусов Наименование компонента Добавка «Топинамбур пищевой» Лецитин Масло подсолнечное высокоолеиновое рафинированное дезодорированное Масло рапсовое рафинированное дезодорированное Плодово-ягодное пюре «Смородина-брусника» Плодово-ягодное пюре «Вишня-брусника» Стевиозид Вода Содержание компонента, % Образец 1 Образец 2 «Смородиново«Вишневобрусничный» брусничный» 6,0 8,0 3,2 3,2 13,2 13,2 11,8 11,8 40,0 - 0,12 25,68 40,0 0,10 23,70 Таблица 9 – Технологические режимы получения эмульсионных соусов Наименование стадии и режима 1 1. Получение плодово-ягодных пюре: 1.1 Бланширование свежих или свежезамороженных ягод Температура, оС Продолжительность, мин. 1.2 Приготовление настоя плодов шиповника: Соотношение плоды шиповника : вода Температура, оС Продолжительность настаивания, час. 2. Диспергирование лецитина в масляной фазе: Продолжительность, мин. Температура, оС Соотношение лецитин : масло 3. Диспергирование добавки «Топинамбур пищевой» в воде Продолжительность, мин. Температура, оС Соотношение добавки «Топинамбур пищевой» : вода 4. Диспергирование плодово-ягодного пюре, водной дисперсии добавки «Топинамбур пищевой» и стевиозида: Продолжительность, мин. Температура, оС 5. Экспозиция массы плодово-ягодного пюре, водной дисперсии добавки «Топинамбур пищевой» и стевиозида: Значение режима 2 100 5 1:6 95-100 6 10 20-25 1,0: 7,8 10 20-25 1,0: 3,0 – 1,0:4,3 10 20-25 19 Плоды шиповника Свежезамороженные ягоды Дозирование Пар Масло подсолнечное высокоолеиновое Пар Инспекция Инспекция Лецитин Бланширование Масло рапсовое Кипяток Бланширование Дозирование Дозирование Измельчение Настаивание Диспергирование Протирание Центрифугирование Фильтрация Гомогенизация Ягодное пюре Вода «Топинамбур пищевой» Плодовый шрот Настой шиповника Дозирование Диспергирование Дозирование Диспергирование Плодово-ягодное пюре Стевиозид Дозирование Диспергирование Экспозиция Купаж Эмульгирование Гомогенизация Инспекция Фасовка, упаковка, маркировка Эмульсионный соус на хранение и реализацию Рисунок 9 – Структурная схема получения эмульсионных соусов 20 Продолжение таблицы 9 1 Продолжительность, мин. Температура, оС 6. Эмульгирование Продолжительность, мин. 7. Гомогенизация Продолжительность, мин. 2 20 20-25 15-20 15-20 2.8 Выработка опытных партий и оценка потребительских свойств разработанных эмульсионных соусов. В условиях ЦКП «Исследовательский центр пищевых и химических технологий» на пилотной установке были выработаны опытные партии низкокалорийных эмульсионных соусов. Соусы фасовали в баночки из полипропилена массой нетто 250 г и помещали на хранение при температуре 5+2оС и относительной влажности воздуха не более 75 %. Оценку потребительских свойств соусов проводили непосредственно после получения, а также в процессе хранения. Результаты исследования соусов после 20 суток хранения представлены в таблице 10. Таблица 10 – Показатели качества эмульсионных соусов Значение показателя Наименование показателя Массовая доля, %: жира влаги Кислотность в пересчете на уксусную кислоту, % Стойкость эмульсии, % неразрушенной эмульсии Требования ГОСТ Р 52989«Смородиново- «Вишнево2008 брусничный» брусничный» 26,0 26,0 Не менее 5,0 58,3 56,1 0,38 0,34 В соответствии с техническим документом 100 100 Не менее 97 Анализ данных таблицы 10 показывает, что эмульсионные соусы, полученные по разработанным рецептурам и технологии, характеризуются высокими показателями качества. Установлено, что по показателям безопасности, как свежеполученные, так и после хранения в течение 20 суток соусы соответствуют требованиям ТР ТС 021/2011. В таблице 11 представлены данные, характеризующие содержание в эмульсионных соусах функциональных пищевых ингредиентов и степень удовлетворения суточной потребности в них при употреблении 30 г продукта в сутки. 21 Таблица 11 - Содержание в эмульсионных соусах функциональных пищевых ингредиентов и степень удовлетворения суточной потребности Наименование функционального пищевого ингредиента Пищевые волокна, г Фосфолипиды, г ПНЖК Омега 6, г ПНЖК Омега 3, г МНЖК Омега 9, г Флавоноиды, мг Витамин Е, мг Витамин С, мг Показано, что Содержание ингредиента в 100 г в порции продукта продукта (30 г) «С-Б» «В-Б» «С-Б» «В-Б» 10,3 10,1 3,1 3,0 3,0 3,0 0,9 0,9 4,8 4,8 1,5 1,5 1,0 1,0 0,3 0,3 17,2 17,2 5,1 5,1 130,6 128,3 39,2 38,5 7,7 7,8 2,3 2,3 189,6 117,7 56,9 35,3 состав и содержание % от физиологической потребности в сутки «С-Б» «В-Б» 15 15 15-18 15-18 15-19 15-19 15-19 19-37 22 22 15 15 15 15 62 39 функциональных пищевых ингредиентов в разработанных соусах соответствует заданному уровню и обеспечивает не менее 15% физиологической потребности в этих ингредиентах в сутки. В составе соусов отсутствуют такие нежелательные для диетического питания ингредиенты, как холестерин, лактоза, сахароза, уксусная кислота, а также антиоксиданты и консерванты искусственного происхождения. Энергетическая ценность соуса «Смородиново-брусничного» составляет 262 ккал/100г, а соуса «Вишнево-брусничного» - 265 ккал/100 г, что также соответствует сформулированным требованиям. Исследование изменений перекисного числа, а также стабильности витамина С, как наиболее лабильного микронутриента, в процессе хранения показало, что в течение 20 дней хранения перекисное число возрастает в среднем на 2,3 ммоль активного кислорода / кг, а потери витамина С не превысили 10 %. Дегустационная оценка разработанных соусов показала, что они характеризуются чистым ароматом, свойственным внесенным плодам и ягодам. Вкус сбалансированный кисло-сладкий с выраженным вкусом внесенных плодов и ягод, ощущением полноты и сливочности без посторонних привкусов и послевкусия. Консистенция однородная кремообразная достаточно плотная, текстура гладкая. Указанные органолептические характеристики остаются стабильными на протяжении всего срока хранения соусов. Таким образом, результаты оценки показателей качества и безопасности показали, что разработанные низкокалорийные эмульсионные соусы соответствуют сформулированным требованиям и потребительской концепции продукта и могут быть позиционированы, как продукты специализированного назначения группы диетического профилактического питания. 22 На разработанные низкокалорийные эмульсионные соусы, а также на технологию их получения разработан комплект технической документации, включающей технические условия и технологическую инструкцию. ВЫВОДЫ На основании проведенных исследований факторов формирования потребительских свойств эмульсионных продуктов специализированного назначения разработаны рецептуры и технология получения низкокалорийных эмульсионных соусов лечебного профилактического питания. 1. Анализ научно-технической литературы и патентной информации по теме исследования позволил сформулировать задачи и разработать структурную схему исследования. 2. На основе анализа результатов маркетинговых исследований установлено, что целевую группу потребителей продуктов диетической профилактической группы составляют социально активные граждане, преимущественно женщины, в возрасте от 30 до 50 лет; выявлено наибольшее несоответствие спроса и предложения в отношении низкокалорийных эмульсионных соусов десертной группы специализированного назначения, обладающих диетическими профилактическими свойствами; сформулированы требования потребителей к продукции данной группы. 3. На основании результатов аналитических и маркетинговых исследований сформулированы и научно обоснованы требования к потребительским свойствам эмульсионного соуса специализированного назначения, включающие требования к энергетической ценности (не более 285 ккал/100 г); к составу функциональных пищевых ингредиентов (природные антиоксиданты, пребиотики, витамины, лецитин, масла со сбалансированным составом жирных кислот); к сенсорным характеристикам; к сохраняемости (не менее 10 суток при температуре +5+2оС и относительной влажности воздуха не более 75%). 4. Теоретически и экспериментально обоснован выбор в качестве источников функциональных пищевых ингредиентов плодов шиповника, ягод черной смородины, вишни и брусники, а также высокоолеинового подсолнечного и безэрукового рапсового рафинированных дезодорированных масел и обезжиренного лецитина, полученного из семян сои отечественной селекции. 5. В качестве ингредиентов с технологическими свойствами теоретически и экспериментально обоснован выбор пищевой добавки «Топинамбур пищевой», обладающей высокими влагоудерживающей и 23 загущающей способностью, обусловливающей формирование заданных сенсорных характеристик, а также характеризующейся пребиотическими и другими физиологически функциональными свойствами. Установлено, что лецитин в физиологически значимых количествах в сочетании с добавкой «Топинамбур пищевой» при соотношении 1:4 обеспечивает формирование низкожирных модельных эмульсий требуемой стабильности и консистенции. 6. Разработаны рецептуры низкокалорийных эмульсионных соусов десертной группы «Смородиново-брусничный» и «Вишнево-брусничный». 7. Разработана технология получения низкокалорийных эмульсионных соусов десертной группы, включающая получение плодово-ягодных пюре; диспергирование лецитина в масляной фазе; диспергирование добавки «Топинамбур пищевой» в водной фазе; диспергирование компонентов водной фазы; эмульгирование; гомогенизацию, фасовку, упаковку и маркировку, предусматривающая осуществление контроля технологического процесса в основных критических точках. 8. В условиях ЦКП «Исследовательский центр пищевых и химических технологий» на пилотной установке были выработаны опытные партии низкокалорийных эмульсионных соусов «Смородиново-брусничный» и «Вишнево-брусничный». Установлено, что разработанные соусы, как свежеполученные, так и после хранения в течение 20 суток при температуре 5+2оС и относительной влажности воздуха не более 75 % соответствуют требованиям ГОСТ Р 52989-2008 и ТР ТС 021/2011; характеризуются приятными мягкими вкусом и запахом, а также консистенцией и внешним видом, соответствующими разработанной потребительской концепции продукта. По содержанию основных функциональных пищевых ингредиентов соусы соответствуют заданным требованиям, что позволяет характеризовать их как продукты специализированного назначения группы продуктов диетического профилактического питания. На эмульсионные соусы разработан комплект технической документации, включающий технические условия и технологическую инструкцию. УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ЖКТ – желудочно- кишечный тракт; ФХ – фосфатидилхолин; «С-Б» - соус «Смородиново-Брусничный»; «В-Б» - соус «Вишнево-Брусничный» 24 Основные положения диссертации опубликованы в следующих 1. работах: Ильинова С.А. Композиционная смесь растительных масел для создания майонезов функционального назначения/ Ильинова С.А., Вакуленко О.В., Кудинов В.В., Березовская О.М., Спильник Е.В. // Пищевая технология.- 2009. № 2-3.- С.38-39. 2. Ильинова С.А. Разработка рецептур и исследование качества майонезов функционального назначения/ Ильинова С.А., Спильник И.В., Корнена Е.П., Челяпов Е.В., Вакуленко О.В.// Новые технологии. – 2010. № 3. – С.26-30. 3. Вакуленко О.В. Современные тенденции создания специализированных пищевых соусов// Вакуленко О.В., Челяпов Е.В., Тугуз М.Р., Ильинова С.А.// Новые Технологии.- 2011. № 3 С.11-17. 4. Вакуленко О.В. Анализ рынка и оценка потребительских мотиваций при выборе соусов/ Вакуленко О.В., Челяпов Е.В., Воронцова О.С., Тугуз М.Р., Ильинова К.Е.// Новые Технологии.- 2012. № 1 С. 12-18. 5. Масягина О.В. Современные биологически активные ингредиенты для соусов специализированного назначения/ Масягина О.В., Ильинова С.А.// Материалы 6 Международной молодежной научной конференции «Научный потенциал 21 века». Том первый. Естественные и технические науки.- г. Ставрополь: СевКавГТУ.2012.-С. 340-342. 6. Патент 2398420 Российская Федерация, МПК А23D7/00 (2006.01) Пищевая эмульсия [Текст] // Корнена Е.П., Фролов М.Б., Лыбанев В.В., Калманович С.А., Ильинова С.А., Вакуленко О.В., Тугуз М.Р.; заявитель и патентообладатель ГОУВПО «КубГТУ» № 2009122313/13 заявл. 10.06.2009, опубл. 10.09.2010 7. Патент 2398421 Российская Федерация, МПК А23D7/00 (2006.01) Пищевая эмульсия [Текст] // Корнена Е.П., Фролов М.Б., Лыбанев В.В., Калманович С.А., Ильинова С.А., Вакуленко О.В., Тугуз М.Р.; заявитель и патентообладатель ГОУВПО «КубГТУ» № 2009122314/13 заявл. 10.06.2009, опубл. 10.09.2010