Челябинская область, Россия
Челябинск, Челябинская область, Россия
Цель исследования – экспериментальное обоснование рецептур концентратов напитков на основе растительного белка для спортивного питания. Объектами исследования являлись концентраты напитков на основе белка конопли; напитки, подготовленные для употребления. Были осуществлены следующие этапы научных исследований: проведен подбор компонентов рецептур концентратов напитков; проанализированы органолептические и физико-химические показатели качества концентратов и полученных из них напитков; исследована стабильность качества и безопасности концентратов напитков в течение рекомендуемого срока хранения. В результате исследований обоснованы составы рецептур концентратов напитков, включающие растительный белок, антиокислитель, загуститель, ароматизатор и вкусообразющие пищевые добавки. Экспериментально подтверждена высокая пищевая ценность получаемых напитков, высокое содержание белка и усваиваемых углеводов. Соответственно, получаемые напитки из данных концентратов могут быть отнесены к белково-углеводным продуктам для спортивного питания. Установлено соответствие качества и безопасности разработанных концентратов напитков регламентируемым требованиям, а также высокая сохранность их свойств на протяжении регламентируемого срока хранения. В конце периода хранения отмечено снижение выраженности вкуса и аромата, дефектов и пороков органолептических показателей не обнаружено. Установлено возрастание содержания влаги в образцах концентратов (до 8,8 %) и увеличение титруемой кислотности (до 3 град), полученные значения находились в пределах регламентируемых значений. За период хранения в течение 4 месяцев в условиях повышенных температур процессы окислительной порчи протекали в незначительной степени, возрастание кислотного и перекисного числа составило не более 30 % относительно начального значения. Результаты научных исследований рекомендованы к внедрению на предприятиях, специализирующихся на производстве пищевых продуктов из семян конопли технических сортов.
концентраты напитков, продукты для спортивного питания, белок конопли, органолептические показатели, физико-химические показатели, окислительная порча, пищевая ценность
Введение. Востребованность концентратов напитков обусловлена легкостью транспортирования и приготовления, длительным сроком хранения данных видов продуктов. Компоненты, вводимые в состав концентратов, должны характеризоваться низкой влажностью и устойчивостью к бактериальной и окислительной порче [1].
Таким условиям удовлетворяет белок из семян технической конопли. Данный продукт, получаемый из жмыха семян, после измельчения и многоэтапного просеивания характеризуется высоким содержанием белка – около 50 %, остаточным количеством растительного жира – до 10 %, значительным количеством клетчатки, витаминов, макро- и микроэлементов. Согласно многочисленным исследованиям, установлено, что белок конопли не уступает по биологической ценности белкам бобовых культур, характеризуется сбалансированным соотношением незаменимых аминокислот. Кроме того, в липидной фракции семян конопли содержится 70–80 % полиненасыщенных жирных кислот, отмечено оптимальное соотношение эссенциальных жирных кислот: омега-3 : омега-6 – 1:3, что отвечает нормам рационального питания. Антиоксидантные соединения семян конопли способствуют длительной сохранности получаемых продуктов, а также благоприятно влияют на устойчивость организма к стрессовым состояниям [2, 3]. Установлено, что продукты переработки семян конопли богаты фитохимическими соединениями (кофеоилтирамин, каннабизин; фосфолипиды, терпенофенольные соединения), которые обладают in vitro и ex vivo антиоксидантной и антимутагенной активностью [4].
В глобальном масштабе площади посевов для выращивания технической конопли ежегодно возрастают, что связано с перспективами переработки семян для разных отраслей промышленности. Следует отметить, что в Канаде, США и европейских странах официально разрешены для выращивания сорта Cannabis Sativa, аккумулирующие менее 0,2–0,3 % дельта-9-тетрагидроканнабинола (ТГК) [5]. В РФ в промышленных целях разрешено возделывать сорта технической конопли, содержащие в сухой массе листьев и соцветий растения не более 0,1 % ТГК [6].
Концентраты напитков, получаемые на основе белка конопли, могут быть отнесены к группе продуктов спортивного питания. При высокой физической активности питание должно полностью возмещать расходуемое спортсменом количество энергии и пищевых веществ; способствовать повышению спортивной работоспособности; ускорять восстановительные процессы после соревнований [7, 8]. Это достигается введением в суточный пищевой рацион спортсмена относительно больших количеств белка и углеводов и некоторым ограничением жира. Повышенная потребность в белке (до 2,5–3,0 г/кг массы тела) объясняется необходимостью развития мускулатуры спортсмена, а также интенсивным метаболизмом белков в мышцах в период физической работы [9].
Регламентация производства продуктов для спортивного питания осуществляется согласно нормативным документам: ТР ТС 027/2012; ТР ТС 021/2011; ГОСТ 34006 [10, 11]. Согласно НТД, к белково-углеводным продуктам для питания спортсменов относят продукты, содержащие в составе белковые и углеводные компоненты, с преобладанием белковых, применение которых способствует увеличению показателей мышечной массы и восстановлению энергетических ресурсов организма. Для разработки и обоснования рецептуры концентратов напитков необходимо предусмотреть введение технологических добавок с целью формирования приемлемых вкусоароматических свойств, структуры, хранимоспособности продукта: подсластителей, загустителей, антиокислителей и ароматизаторов.
Цель исследования – экспериментальное обоснование рецептур концентратов напитков с высокими потребительскими свойствами, рекомендованных для спортивного питания.
Задачи: подбор рецептур концентратов напитков; анализ органолептических показателей, дегустационная оценка восстановленных напитков; исследование физико-химических свойств и нутриентного состава продукта; исследование хранимоспособности концентратов напитков.
Объекты и методы. Объекты исследования: образцы концентратов напитков на основе белка конопли, приготовленные в условиях лаборатории кафедры «Пищевые и биотехнологии» ФГАОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)» по разработанным рецептурам (табл. 1); подготовленные к употреблению восстановленные напитки; компоненты рецептуры концентратов напитков: концентрат белка из семян конопли сорта Надежда (массовая дола белка – 48,1 %; жира – 14,4 %; углеводов – 27,4 %); концентрат белка из семян льна (массовая дола белка – 45,5 %; жира – 18,5 %; углеводов – 25,4 %); высокоинтенсивный подсластитель сукралоза (Е 955); загуститель камедь ксантановая (Е 418); антиокислитель винная кислота (Е 334); антислеживающий агент Неосил (Е 551); ароматизаторы.
В результате комплексной дегустационной оценки на промежуточном этапе было выделено 3 композиции концентратов для дальнейших исследований. Для каждой рецептуры было изготовлено по 12 образцов концентратов напитков, в которых проводили комплексные исследования: органолептических показателей сухих концентратов и восстановленных напитков, физико-химических характеристик, микробиологических показателей и показателей окислительной порчи.
Дегустационную оценку напитков осуществляли после приготовления: на 30 г напитка – 240 г воды (температура 20–50 °С), тщательно перемешать, употреблять в течение 20 минут. Оценку напитков проводили по показателям: запах и вкус, консистенция (вязкость и плотность), цвет, однородность, вкусовое тело напитка (наполненность). Дегустационный анализ напитков проводили комиссионно – с привлечением экспертов кафедры.
Проведено исследование хранимоспособности концентратов напитков. Для этого по 3 образца от каждой рецептуры были помещены на хранение при агрессивных условиях: при высокой температуре (40 °С) в течение 4 месяцев в условиях аггравации (повышения) температур хранения. По методу ускоренного тестирования срока хранения, с повышением рекомендуемой температуры на 10 °С скорость химической реакции увеличивается в 1,5–2 раза [12, 13]. Значение показателей стабильности качества и безопасности продукта в течение 4 месяцев при температуре 40 °С можно экстраполировать на стабильность продукта при (20±4) °С в течение 8 месяцев.
По окончании установленного срока хранения напитки исследовали по органолептическим, физико-химическим, микробиологическим показателям, показателям окислительной порчи. Исследование показателей проводили по методикам: органолептические показатели – ГОСТ 6687.5; влажность – ГОСТ 15113.4; кислотность – ГОСТ 6687.4; pH – ГОСТ 26188; массовую долю сухих веществ – ГОСТ 6687.2; кислотное число – ГОСТ 31933; перекисное число –ГОСТ 26593; массовую долю белка – ГОСТ 13496.4; массовую долю жира – ГОСТ 13496.15; количество бактерий группы кишечных палочек – ГОСТ 30712; количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов – ГОСТ 30712; количество плесеней и дрожжей – ГОСТ 30712.
Таблица 1
Утвержденные рецептуры концентратов напитков
|
Сырье |
Расход сырья на 100 г сухого концентрата, г |
||
|
Образец № 1 «Ваниль слив» |
Образец № 2 «Малина» |
Образец № 3 «Шоколад батончик Сникерс» |
|
|
Белок конопли |
82,3 |
81,3 |
70,3 |
|
Белок льна |
14,0 |
15,0 |
14,0 |
|
Какао-порошок |
– |
– |
12,0 |
|
Ароматизатор «Ваниль слив» |
1,0 |
– |
– |
|
Ароматизатор «Малина» |
– |
1,0 |
– |
|
Ароматизатор «Шоколад бат. Сникерс» |
– |
– |
1,0 |
|
Комплексная добавка |
2,7 |
2,7 |
2,7 |
|
Итого |
100 |
100 |
100 |
Результаты и их обсуждение. По результатам дегустационной оценки утверждены 3 варианта рецептур концентратов напитков, содержащие белок конопли и белок льна; ароматизаторы; комплексную добавку (ксантановая камедь, сукралоза, винная кислота, антислеживающий компонент) (см. табл. 1).
В лаборатории кафедры «Пищевые и биотехнологии» проведен анализ показателей качества концентратов напитков. По органолептическим показателям не выявлено существенных различий между образцами концентратов: по внешнему виду представляли собой однородный порошкообразный продукт без комочков, однородного зеленоватого или светло-коричневого цвета, со вкусом и ароматом, свойственным семенам конопли и виду ароматизатора (ванили, малины или шоколада), без посторонних привкуса и запаха. Установлено, что исследуемые образцы концентратов напитков соответствовали требованиям ГОСТ 34144 [14] по регламентируемым органолептическим и физико-химическим показателям. Характеризовались слабокислой реакцией среды (рН 6,1–6,4); вязкостью в пределах 30,7–34,7 mPa·s при температуре (24±2) °С. Низкая влажность концентратов обуславливала их пригодность к длительному хранению (табл. 2).
Таблица 2
Результаты исследований физико-химических показателей концентратов напитков
|
Показатель |
Требования ГОСТ 34144 |
Образец № 1 «Ваниль слив» |
Образец № 2 «Малина» |
Образец № 3 «Шоколад батончик Сникерс» |
|
Массовая доля влаги, % |
Согласно рецептуре |
7,83±0,06 |
7,59±0,05 |
7,62±0,05 |
|
Титруемая кислотность, град |
Не более 10 |
1,2±0,01 |
1,2±0,01 |
1,2±0,01 |
|
Уровень рН |
н/н |
6,4±0,03 |
6,1±0,02 |
6,2±0,03 |
|
Вязкость напитка, mPa·s |
н/н |
34,7±0,10 |
31,8±0,20 |
30,7±0,10 |
Приготовленные согласно инструкции, готовые к употреблению напитки были проанализированы по органолептическим показателям, а также оценены дегустационной комиссией с применением 5-балльной шкалы, при этом установлен отличный уровень качества для тестируемых образцов (табл. 3, 4).
Таблица 3
Результаты дегустационного анализа восстановленных напитков, балл
|
Номер образца |
Оценка напитка по 5-балльной шкале |
||||||
|
Вкус |
Запах |
Консистенция |
Цвет |
Однородность |
Вкусовое тело напитка |
Средняя оценка |
|
|
1 |
4,3 |
4,3 |
4,6 |
5,0 |
5,0 |
4,6 |
4.63 |
|
2 |
4,6 |
4,6 |
4,6 |
5,0 |
5,0 |
4,6 |
4.73 |
|
3 |
4,6 |
4,6 |
4,6 |
5,0 |
5,0 |
4,6 |
4.73 |
Таблица 4
Результаты исследований органолептических показателей
восстановленных напитков
|
Показатель |
Образец № 1 «Ваниль слив» |
Образец № 2 «Малина» |
Образец № 3 «Шоколад батончик Сникерс» |
|
|
Внешний вид |
Однородный слабовязкий напиток, без комочков и осадка |
|||
|
Цвет |
Зеленоватый однородный, интенсивный |
Коричневый, однородный |
||
|
Консистенция (вязкость и плотность) |
Слабовязкая, однородная, без крупинок, комочков и осадка, достаточно плотная структура |
|||
|
Вкусовое тело напитка |
Тело напитка хорошо выражено, гармоничное сочетание слабокислого и сладковатого вкусов |
Тело напитка выражено, гармоничное сочетание слабокислого, шоколадного и сладковатого вкусов |
||
|
Вкус и аромат |
Вкус и аромат приятные, сладковатые, свойственные семенам конопли, в зависимости от вида ароматизатора, без посторонних привкусов |
Вкус и аромат приятные, слегка сладковатые, свойственные семенам конопли, с нотами какао и шоколада, без посторонних привкуса и запаха |
||
В результате анализа пищевой ценности концентратов напитков установлено высокое содержание белка (42,46–45,18 г/100г напитка), количество жировой фракции составило около 12 %, а содержание усваиваемых углеводов не превышало 27,5 %. Соответственно, получаемые напитки из данных концентратов могут быть отнесены к белково-углеводным продуктам для спортивного питания (табл. 5).
Таблица 5
Результаты исследований пищевой ценности концентратов напитков
|
Показатель |
Образец № 1 |
Образец № 2 |
Образец № 3 |
|
Массовая доля белка, % |
45,18 |
44,98 |
42,46 |
|
Массовая доля белка в С.В., % |
49,02 |
48,68 |
45,96 |
|
Массовая доля жира, % |
12,00 |
11,89 |
12,06 |
|
Массовая доля жира в С.В., % |
13,02 |
12,87 |
13,06 |
|
Массовая доля углеводов, % |
24,82 |
25,13 |
27,48 |
|
Энерг.ценность, ккал/100 г |
388 |
387,5 |
388,5 |
Пищевые продукты – это многокомпонентные, активные системы, в которых одновременно происходят микробиологические, ферментативные и физико-химические реакции. Сохранность продуктов зависит от способов ингибирования микробиологических и ферментативных процессов в пищевой системе. Срок годности может рассматриваться как период, в течение которого пищевой продукт хранится и реализуется без существенных потерь качества или функциональных свойств. При длительном хранении концентратов необходима экспресс-оценка ожидаемого срока годности. В этом случае прибегают к методу ускоренного тестирования срока хранения – ASLT (Accelerated Shelf Life Testing) [10]. Проведен анализ хранимоспособности концентратов напитков при агрессивных условиях хранения (температура (40±4) °С и влажность (70±4) %) в течение 4 месяцев. Значение показателей стабильности качества продукта в течение 4 месяцев можно экстраполировать на стабильность продукта при (20±4) °C в течение 8 месяцев. Через 1 месяц и через 4 месяца хранения напитки исследовали по органолептическим, физико-химическим, микробиологическим показателям, индикаторам окислительной порчи (табл. 6).
Таблица 6
Динамика физико-химических показателей концентратов напитков в процессе хранения
|
Показатель |
Требования ГОСТ 34144 |
Образец № 1 |
Образец № 2 |
Образец № 3 |
|
Через 1 месяц хранения (t = (40±4) °С, W = (70±4) %) |
||||
|
Массовая доля влаги, % |
Согласно рецептуре |
8,23±0,06 |
8,45±0,05 |
8,62±0,05 |
|
Титруемая кислотность, град. |
Не более 10 |
2,2±0,01 |
2,0±0,01 |
2,4±0,01 |
|
Через 4 месяца хранения (t = (40±4) °С, W = (70±4) %) |
||||
|
Массовая доля влаги, % |
Согласно рецептуре |
8,85±0,06 |
8,70±0,05 |
8,80±0,05 |
|
Титруемая кислотность, град |
Не более 10 |
2,8±0,01 |
2,8±0,01 |
3,0±0,01 |
Через 1 месяц хранения не наблюдалось существенных изменений органолептических и физико-химических свойств концентратов напитков. Через 4 месяца хранения в условиях высоких температур отмечено снижение степени выраженности вкуса и аромата, дефектов и пороков органолептических показателей не обнаружено. Установлено возрастание содержания влаги в образцах концентратов (до 8,8 %) и титруемой кислотности (до 3 град), полученные значения находились в пределах регламентируемых значений.
В связи с тем, что содержание липидной фракции в продукте составляет около 12 %, изучаемые концентраты напитков подвержены окислительной порче в процессе хранения. С целью ингибирования окислительных и гидролитических процессов в рецептуру продукта включен антиокислитель – винную кислоту. В результате исследований установлено, что за период хранения в течение 4 месяцев в условиях повышенных температур процессы окислительной порчи липидов протекают в незначительной степени. Доказано, что возрастание кислотного и перекисного числа составило не более 30 % относительно начального значения (рис.).
Динамика кислотного и перекисного числа для концентратов напитков в период хранения
В результате исследований микробиологических показателей концентратов напитков через 4 месяца хранения в условиях повышенной температуры и влажности установлено, что по показателям количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов; содержание бактерий группы кишечная палочка, количество плесеней и дрожжей продукты соответствуют требованиям ТР ТС 021/2011.
Заключение. В результате исследований обоснованы составы рецептур концентратов напитков, включающие растительный белок, антиокислитель, загуститель, ароматизатор и вкусообразющие добавки. Экспериментально подтверждена высокая пищевая ценность получаемых напитков, высокое содержание белка (до 6 г/100 мл готового напитка) и усваиваемых углеводов (до 3,5 г/100 мл напитка). Соответственно напитки, получаемые из данных концентратов, отнесены к белково-углеводным продуктам для спортивного питания. Установлено соответствие качества и безопасности разработанных концентратов напитков регламентируемым требованиям, а также высокая сохранность их свойств на протяжении установленного срока хранения.
1. Гаврилова Н.Б., Коновалов С.А. Технология продуктов из растительного сырья для специализированного питания: учеб. пособие. Омск: Омский ГАУ, 2018.
2. Andre C.M., Hausman J.F., Guerriero G. Cannabis sativa: The plant of the thousand and one molecules // Frontiersin Plant Science. 2016. № 7. P. 1–17.
3. Меренкова С.П., Гринвальд С.А., Худякова А.М. Разработка технологии булочных изделий, обогащенных нетрадиционными видами муки // Вестник КрасГАУ. 2021. № 8. С. 154–161.
4. Flores-Sanchez I.J., Verpoorte R. PKS Activities and Biosynthesis of Cannabinoids and Flavonoids in Cannabis sativa L. Plants // Plant and Cell Physiology. 2008. № 49 (12). P. 1767–82.
5. Перспективы использования новых безгашишных однодомных сортов конопли для организации производства био- и нанопродуктов / Л.Г. Шашкаров [и др.] // Вестник Казанского ГАУ. 2016. № 3 (41). С. 57–61.
6. Зеленина О.Н. Галиахметова И.А., Серков В.А. Перспектива использования технической конопли в фармакологических целях // Инновационная техника и технология. 2016. № 4. С. 11–13.
7. Люсин А.В. Роль спортивного питания и в профилактике, и укреплении здоровья спортсменов // ModernScience. 2020. № 2-1. С. 253–256.
8. Евсюкова А.О. Анализ научных разработок в области функциональных напитков для спортивного питания на основе патентных баз данных // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2020. № 5-6. (377-378). С. 20–24.
9. Гаврилова Н.Б., Щетини М.П., Молибога Е.А. Современное состояние и перспективы развития и производства специализированных продуктов для питания спортсменов // Вопросы питания. 2017. Т. 87, № 2. С. 100–106.
10. ТР ТС 027/2012. О безопасности отдельных видов специализированной пищевой продукции, в том числе диетического лечебного и диетического профилактического питания. Принят решением Совета Евразийской экономической комиссии от 15.06.2012. М., 2013.
11. ГОСТ 34006-2016. Межгосударственный стандарт. Продукция пищевая специализированная. Продукция пищевая для питания спортсменов. Термины и определения. Введен 01.07.2018. М., 2019.
12. Матвеева Н.А., Хасанов А.Р. Прогнозирование срока годности методом ускоренного тестирования в технологии напитков функционального назначения // Научный журнал НИУ ИТМО. Сер. «Процессы и аппараты пищевых производств». 2016. № 4. С. 75–82.
13. Методические указания. Методы контроля. Биологические и микробиологические факторы. Санитарно-эпидемиологическая оценка обоснования сроков годности и условий хранения пищевых продуктов (МУК 4.2.1847-04).
14. ГОСТ 34144-2017. Межгосударственный стандарт. Концентраты для безалкогольных напитков. Общие технические условия. Введен 01.17.2019. М., 2019.
