сотрудник с 01.01.2007 по настоящее время
Красноярск, Красноярский край, Россия
Промышленная переработка сельскохозяйственного растительного сырья несет за собой образование большого количества вторичных ресурсов, которые в настоящее время не всегда эффективно используются. Производство соков и напитков на их основе занимает значимое место в переработке плодово-ягодного и овощного сырья. Ягодные, фруктовые, овощные соки получают путем механического воздействия и консервирования. При производстве соков водорастворимые элементы (витамины, сахара, органические кислоты и др.) практически полностью переходят в сок, а нерастворимые (клетчатка, часть минеральных, пектиновых веществ, каротиноиды, липиды и др.) в большей степени остаются в выжимках. Таким образом, выжимки представляют собой натуральный побочный продукт с высоким содержанием биологически активных веществ. Несмотря на это, применение выжимок для обогащения пищевых продуктов носит ограниченный характер, поэтому имеет широкий потенциал для экспериментальных исследований, например для создания ассортимента ягодно-овощных чипсов. Сегодня большую популярность завоевывают новые виды здоровых чипсов – фруктовых и злаковых. Основой для таких чипсов могут служить выжимки из моркови, клюквы, свеклы, брусники, тыквы и другого сырья, которые обладают высокой остаточной пищевой ценностью, имеют выраженную окраску и вкусовые качества. В статье приводятся результаты моделирования рецептурных составов масс на основе ягодно-овощных жмыхов для изготовления чипсов. Ягодно-овощные массы прежде всего рассматривали как источник пищевых волокон – компонентов, наиболее устойчивых ко всем видам переработки: механическому (отжимание сока), тепловому (сушка). В результате работы определены наиболее оптимальные соотношения между содержанием пищевых волокон и органолептическими показателями, при которых наблюдается высокая корреляция: морковно-смородиновая масса 40,17:59,8; свекольно-смородиновая – 49,9:50,1; тыквенно-брусничная – 50,82:49,18.
ягодные жмыхи, овощные жмыхи, чипсы, моделирование рецептурного состава.
Введение. Промышленная переработка сельскохозяйственного сырья влечет за собой образование большого количества вторичных ресурсов, которые в настоящее время не всегда эффективно используются.
Производство соков и напитков на их основе занимает значимое место в переработке плодово-ягодного и овощного сырья. Соки получают путем механического воздействия на фрукты или овощи и консервации их физическими способами. При производстве соков все составные водорастворимые элементы (витамины, сахара, минеральные и пектиновые вещества) практически полностью переходят в сок, а нерастворимые (клетчатка, каротиноиды, липиды и др.) в большей степени остаются в выжимках. Таким образом, выжимки – это натуральный побочный продукт высокой влажности, оставшийся в результате экстракции при производстве соков из фруктов и овощей и других типов переработки и обладающий высокой пищевой ценностью.
В Красноярском крае для производства соков в первую очередь используют местные сырьевые ресурсы. Плодово-ягодное и овощное сырье, такое как морковь, клюква, свекла, брусника, тыква и другие, обладает высокой пищевой ценностью, имеют яркую окраску, хорошие вкусовые качества.
Морковь – одна из основных овощных культур в России, в том числе и Красноярском крае, обладает диетическими свойствами, содержит в среднем около12 % сахаров, β-каротин (в красной моркови – 9,0 мг, в желтой – 1,10), минеральные вещества и много витаминов, а также заменимые и незаменимые аминокислоты (900 мг на 100 г красной моркови) [1]. Многие из растительных пигментов моркови работают как антиоксиданты и противовоспалительные агенты, отвечающие за иммунитет, улучшают зрение и укрепляют стенки сосудов [2].
Свеклу ценят за ее вкусовые качества и хорошую сохраняемость в течение всего года. Свекла содержит активные красящие компоненты – бетацианы ( 250–400 мг/100 г), которые представлены бетанином и бета-ксантином. В корнеплоде содержится до 8–10 % сахаров, 2,5 % пищевых волокон [1, 3].
Плоды тыквы содержат 8–10 % сахаров, витамины группы B и β-каротин (1,50 мг/100 г); соли железа (400 мкг) и фосфора (25,0 мг); фолацин (14,0 мг). За счет высокого содержания пектиновых веществ повидло, варенье и даже соки хорошо желируются, что придает им диетические свойства [1, 3].
Смородина – высокоурожайная культура, в том числе и в Сибирском регионе. Свежие ягоды смородины являются источником витамина С (200 мг/100г), пищевых волокон (4,8 г/100 г), при этом калорийность составляет всего 45 ккал [3]. Сок и отвары из ягод широко используются как витаминные напитки [4].
Брусника является дикорастущей ягодой Красноярского края. Имеет ярко-красные многосеменные ягоды шаровидной формы. Близкий родственник клюквы, но по сравнению с ней брусника имеет более высокую сахаристость и менее низкую кислотность. В 100 граммах ягод брусники содержатся: моносахара – 8,1 г, пищевые волокна – 2,5 г, калий – 73 мг, кальций – 40 мг и даже β-каротин (0,05 мг). Бензойная кислота (158 мг/100 г), содержащаяся в бруснике, сохраняет ягоду без консервации длительное время, обеспечивая микробиологическую безопасность [5].
Высокая пищевая ценность рассмотренного выше растительного сырья предполагает и высокую ценность выжимок, полученных при производстве соков, в первую очередь с точки зрения наличия пищевых волокон.
Пищевые волокна – это вещества, не обладающие калорийностью, но оказывающие профилактическое воздействие на организм человека. Плодово-ягодное и овощное сырье является основным источником пищевых волокон, которые представлены в большей степени пектиновыми веществами и клетчаткой. Хорошая адсорбция и антиоксидантная активность пищевых волокон способствуют очистке организма от эндо- и экзотоксикантов, предотвращая развитие таких заболеваний, как атеросклероз, гипертония и диабет [6].
Отходы сокового производства находят применение в производстве различных видов напитков, в виде обогащающих добавок в различные продукты питания [7–9]. Несмотря на это, применение выжимок для обогащения пищевых продуктов носит ограниченный характер, поэтому имеет широкий потенциал для научных исследований, например для создания ассортимента ягодно-овощных чипсов.
В настоящее время чипсы (от англ. слова «chip» – «пластина») являются самым популярным видом снэков. Чипсы представляют собой высушенные или обжаренные в растительном масле пластинки, тонкие и хрупкие. Обладают огромной популярностью, особенно среди молодежи и детей, чье здоровье оценивается как будущее нации. В связи с этим разработка новых типов продуктов, обладающих пользой и вырабатываемых без применения консервантов, синтетических добавок, большого содержания жира и соли, является актуальной задачей.
Цель работы. Моделирование рецептуры чипсов на основе ягодно-овощных жмыхов.
Задачи: определение качественных показателей и пищевой ценности жмыхов из ягод и овощей для чипсов в различных сочетаниях; моделирование, оптимизация рецептурного состава.
Объекты и методы исследования. Объектами исследования служили морковь, тыква, свекла столовая свежая, брусника, смородина черная свежие. Схема производства опытных партий ягодно-овощных чипсов предполагает инспекцию указанных видов ягод, овощей, промывание, очистку корнеплодов, получение сока из каждого вида сырья отдельно. Далее – комбинирование ягодного и овощного жмыха в различных композициях и пропорциях. Для приготовления непосредственно чипсов предполагается измельчение ягодно-овощной массы в блендере с небольшим количеством сахара и крахмала, раскатка массы в тонкий пласт, формование фигурным прессом. Далее заготовки высушиваются до содержания сухих веществ 7–9 %.
На данном этапе производили моделирование рецептурного состава и выбор оптимальной рецептуры исходя из органолептической оценки и анализа пищевой ценности, в первую очередь пищевых волокон.
Моделирование, статистический и регрессионный анализ данных эксперимента проводили в программе «Statistica 6». Разницу при сравнении средних значений считали достоверной при 95%-м уровне значимости (р < 0,05). В работе использовали основные физико-химические и органолептические методы исследований. Оценку органолептических показателей комбинированных масс проводили по 5-балльной шкале. Содержание сухих веществ, пектина, клетчатки – согласно ГОСТам на данные виды исследований.
Результаты и их обсуждение. Жмых получали путем отжима сока из выбранных видов сырья. Из различных видов ягодного и овощного жмыха составляли композиции с различными пропорциями (табл. 1).
Таблица 1
Композиции из комбинированных видов жмыхов, %
|
Номер композиции |
Овощной жмых |
Ягодный жмых |
|
1 |
70 |
30 |
|
2 |
60 |
40 |
|
3 |
50 |
50 |
|
4 |
40 |
60 |
|
5 |
30 |
70 |
Для оценки потребительских свойств будущих чипсов определяющими являлись органолептические показатели ягодно-овощных масс. Общая органолептическая оценка качества представлена на рисунках 1–3.
|
|
|
|
Рис. 1. Оценка органолептических показателей композиции «Свекла–смородина» |
Рис. 2. Оценка органолептических показателей композиции «Морковь–смородина» |
|
|
|
|
Рис. 3. Оценка органолептических показателей композиции «Тыква–брусника» |
|
Анализ показал, что образцы № 3 и 4 (соотношения 50:50 и 40:60) для всех видов композиций имели оценку 4,8–5,0 балла.
Композиция «Тыква–брусника» имела яркий розовый цвет, вкус приятный, кисло-сладкий и брусничный аромат; композиция «Морковь–смородина» имела выраженный фиолетовый цвет и кисло-сладкий привкус смородины; композиция «Свекла–смородина» – темно-фиолетового цвета, с приятным кисловатым вкусом. Все составы имели пастообразную неоднородную консистенцию.
Ягодно-овощные массы прежде всего рассматривали как источник пищевых волокон и минеральных веществ-компонентов, наиболее устойчивых ко всем видам переработки – механическому (отжимание сока), тепловому (сушка). Поэтому во всех вариантах образцов определяли содержание таких значимых для организма веществ, как пектин и клетчатка.
Для оптимизации компонентного состава ягодных и овощных ингредиентов был проведен регрессионный анализ экспериментальных данных. Зависимыми переменными определены композиции овощного и ягодного жмыха (Y1 – содержание овощного жмыха, Y2 – содержание ягодного жмыха), независимыми – органолептические показатели: внешний вид (Х1), цвет (Х2), вкус (Х3), консистенция (Х4) и содержание клетчатки (Х5) и пектина (Х6).
На рисунках 4–6 представлено графическое изображение моделей на примере массы из тыквы и брусники. Регрессионные уравнения приведены на графиках. Зависимость между анализируемыми показателями носит линейный характер. Сходные модели имеют композиции свекольного-смородинового и морковного-смородинового жмыхов.
С помощью полученных моделей определяли оптимальное соотношение рецептурных компонентов ягодно-овощных масс.
Минимальные и максимальные пределы функций были установлены на основании получения экспериментальных данных.
|
1 |
2 |
|
Рис. 4. Композиции тыквенного (1) и брусничного жмыха (2) по внешнему виду и цвету |
|
|
|
|
|
|
Рис. 5. Композиции тыквенного (1) и брусничного жмыха (2) по вкусу и консистенции |
||
|
1 |
2 |
|
|
Рис. 6. Композиции тыквенного (1) и брусничного жмыха (2) по содержанию клетчатки и пектина |
||
Неравенства получили следующий вид:
|
Масса свекольно-смородиновая |
Масса морковно-смородиновая |
Масса тыквенно-брусничная |
|
30,0 ≤ Y1 ≤ 50,0 50 ≤ Y2 ≤ 70,0 |
30,0≤ Y1ʹ ≤ 50,0 50,0≤ Y2ʹ ≤ 70,0 |
30,0≤ Y1ʹʹ ≤ 50,0 50,0≤ Y2ʹʹ ≤ 70,0 |
|
Значения варьируемых компонентов |
||
|
4,0 ≤ Х1≤ 5,0 |
4,5≤ Х1ʹ ≤ 5,0 |
4,5≤ Х1ʹʹ ≤ 5,0 |
|
4,5 ≤ Х2≤ 5,0 |
4,5 ≤ Х2ʹ ≤ 5,0 |
4,5 ≤ Х2ʹʹ ≤ 5,0 |
|
4,5 ≤ Х3 ≤ 5,0 |
4,5 ≤ Х3ʹ ≤ 5,0 |
4,5 ≤ Х3ʹʹ ≤ 5,0 |
|
4,5 ≤ Х4≤ 5,0 |
4,5 ≤ Х4ʹ ≤ 5,0 |
4,5 ≤ Х4ʹʹ≤ 5,0 |
|
1,65 ≤ Х5 ≤ 1,7 |
1,63 ≤ Х5ʹ ≤ 1,67 |
0,57 ≤ Х5ʹʹ ≤ 0,89 |
|
2,8 ≤ Х6≤ 3,05 |
2,4 ≤ Х6ʹ ≤ 2,9 |
2,48 ≤ Х6ʹʹ ≤ 2,72 |
Выводы. Разработка рецептурных составляющих ягодно-овощных чипсов, проведенная с помощью математического моделирования, определила следующие соотношения: морковно-смородиновая масса – 40,17:59,8; свекольно-смородиновая – 49,9:50,1 и тыквенно-брусничная масса – 50,82:49,18. В данных пропорциях наблюдается максимально высокая корреляция между органолептическими показателями и содержанием пищевых волокон (табл. 2).
Таблица 2
Содержание основных видов пищевых волокон в экспериментальных образцах ягодно-овощных масс
|
Вид ягодно-овощной массы |
Массовая доля сухих веществ, % |
Содержание основных видов пищевых волокон, г/100г |
|
|
Пектин |
Клетчатка |
||
|
Свекольно-смородиновая |
21,1 |
2,9 |
1,7 |
|
Морковно-смородиновая |
20,6 |
2,7 |
1,66 |
|
Тыквенно-брусничная |
18,3 |
2,6 |
0,95 |
Норма потребления пищевых волокон в сутки для взрослого человека составляет 25 г. За счет употребления 100 грамм ягодно-овощных чипсов суточная потребность человека в пищевых волокнах обеспечивается на 14,2–18,4 % в зависимости от вида будущих чипсов, что доказывает целесообразность данной работы. На следующем этапе предполагается обосновать вид и продолжительность сушки для получения готового продукта и сохранности пищевых волокон.
1. Плотникова Т.В., Позняковский В.М., Ларина Т.В. Экспертиза свежих плодов и овощей: учеб. пособие / под ред. В.М. Позняковского. Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2011. 258 с.
2. Пивоваров В.Ф., Пышная О.Н., Гуркина Л.К. Овощи – продукты и сырье для функционального питания // Вопросы питания. 2017. Т. 86, № 3. С. 121–127.
3. Скурихин И.М. Химический состав российских пищевых продуктов: справочник / под ред. И.М. Скурихина, В.А. Тутельяна. М.: ДеЛипринт, 2002. 236 с.
4. Кузнецова А.А., Петрова С.Н. Состав плодов и листьев смородины черной (Ribes Nigrum) // Химия растительного сырья. 2014. № 4. С. 43–50.
5. Курлович Т.В. Брусника, голубика, клюква, черника. М.: Изд. дом МСП, 2005. 128 с.
6. Физиологические и технологические аспекты применения пищевых волокон / Л.Г. Ипатова, А.А. Кочеткова, О.Г. Шубина [и др.] // Пищевые ингредиенты. Сырье и добавки. 2004. № 1. С. 14–16.
7. Присухина Н.В., Типсина Н.Н., Туманова А.Е. Клюквенные полуфабрикаты из отходов сокового производства // Пищевая промышленность. 2014. № 4. С. 44–45.
8. Кольман О.Я. Разработка технологий получения тпродуктов профилактического назначения с использованием выжимок дикорастущих ягод: автореф. дис. … канд. техн. наук. Красноярск, 2013. 20 с.
9. Пат. 2532998 Рос. Федерация. Переработка цельных фруктов и овощей, переработка побочных ингредиентов из овощей и фруктов и применение переработанных фруктов и овощей в напитковых и пищевых продуктах / Хан Д.Х. Заявл. 03.10.2011; опубл. 20.11.2014, Бюл. № 32.
