Разработка технологии сахарного и затяжного печенья, обогащенного новыми видами пищевых волокон
На правах рукописи
ЛЕВАЧЕВА Мария Александровна
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ САХАРНОГО И ЗАТЯЖНОГО ПЕЧЕНЬЯ, ОБОГАЩЕННОГО НОВЫМИ ВИДАМИ ПИЩЕВЫХ ВОЛОКОН
Специальность 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки
злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодовоовощной продукции и виноградарства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва – 2006
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых производств»
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор
Кочеткова Алла Алексеевна
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Лабутина Наталья Васильевна
доктор технических наук, профессор
Ильина Ольга Александровна
Ведущая организация: ГНУ Научно-исследовательский институт
кондитерской промышленности
Защита состоится « 26 » декабря 2006 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.148.03 при ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д. 11, ауд.229, корпус А.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГУПП Минобразования РФ.
Автореферат разослан «24» ноября 2006 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
к.т.н., доц. Подольская М.В.
1. Общая характеристика работы
1.1. Актуальность темы. Сегодня функциональные пищевые продукты вошли в число самых популярных объектов инновационных разработок во всем мире. Пищевая технология значительно продвинулась в обогащении продуктов питания необходимыми микронутриентами - витаминами, минеральными веществами, и физиологически функциональными ингредиентами - пищевыми волокнами, аминокислотами, полиненасыщенными жирными кислотами. Методология проектирования функциональных пищевых продуктов связана с выбором сочетаний и видов ингредиентов, которые обеспечивают максимальную эффективность этих веществ с учетом их химической стабильности в процессе производства и хранения продукта, потенциального взаимодействия ингредиентов между собой и с другими ингредиентами пищи в составе продукта, способов и стадий их внесения в пищевую систему.
В этой связи мучные кондитерские изделия, представляющие собой группу разнообразных высококалорийных продуктов с низкой влажностью и значительным содержанием сахара и жира, могут рассматриваться как новые перспективные основы для конструирования функциональных пищевых продуктов. Наиболее популярными у населения видами мучных кондитерских изделий являются сахарное и затяжное печенье. Использование этих изделий в качестве объекта обогащения создает реальные условия, обеспечивающие регулярное потребление источников дефицитных микронутриентов всеми категориями населения. Обогащение продуктов этой группы пищевыми волокнами, минеральными веществами и другими физиологически функциональными ингредиентами позволяет повысить их пищевую ценность и полезность для здоровья.
Технологическими задачами разработки продуктов функционального назначения являются выбор обогащающих ингредиентов, их количеств, комплексов и соотношений в комплексе, исследование влияния этих комплексов на свойства полуфабриката и качество готового изделия, выбор стадии, способа и формы введения функционального ингредиента в продукт и внесение уточнений и изменений параметров отдельных стадий процесса получения готового продукта. Таким образом, создание функционального пищевого продукта связано с существенной модификацией, которой подвергается как состав продукта, так и способ его получения. Совокупность этих модификаций и составляет новую технологию продукта.
При этом одним из значимых технологических рисков при обогащении пищевых продуктов, которым сопровождается модификация рецептурного состава, является изменение органолептических свойств, что становится критической контрольной точкой при проектировании функциональных продуктов питания.
Официальным подтверждением актуальности выполненного исследования является включение его тематики в федеральную целевую научно-техническую программу (ФЦНТП) «Технологии живых систем», проект «Разработка технологий продуктов функционального и лечебно- профилактического назначения на основе мониторинга питания и специфики метаболизма у различных групп населения» (государственный заказчик – Министерство промышленности, науки и технологий). В 2004 г. на международной выставке «Технологии и продукты здорового питания» разработки, выполненные в рамках проекта, были удостоены медали ВВЦ.
1.2. Цель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования являлась разработка технологии мучных кондитерских изделий функционального назначения, содержащих комплексы пищевых волокон и кальций. Поставленная цель предусматривала решение следующих задач:
- выбор и обоснование системы «обогащаемый продукт – обогащающий ингредиент (комплекс ингредиентов)»;
- выбор и обоснование видов и источников пищевых волокон, исследование их влияния на содержание и реологические свойства клейковины пшеничной муки;
- разработку способа снижения энергетической ценности сахарного печенья путем частичной замены сахара на полидекстрозу и лактит;
- исследование влияния функциональных ингредиентов, (полидекстрозы, инулина, олигофруктозы, лактита и солей кальция) на свойства теста и сахарного печенья;
- разработку способа получения сахарного печенья, обогащенного комплексом функциональных ингредиентов (пищевых волокон и кальция);
- разработку эффективного эмульгатора для использования в технологии функциональных мучных кондитерских изделий;
- выбор и обоснование вида и источника пищевых волокон для затяжного печенья, исследование их влияния на показатели качества теста и готовых изделий;
- разработку способа получения затяжного печенья, обогащенного комплексом пищевых волокон;
- разработку нормативной и технологической документации на сахарное и затяжное печенье, обогащенное новыми видами пищевых волокон.
Структурная схема исследований представлена на рис. 1.
1.3. Научная новизна
Получены научные данные, подтверждающие эффективность использования новых видов пищевых волокон - полидекстрозы, инулина и олигофруктозы (фруктоолигосахаридов) в мучных кондитерских изделиях. Впервые изучено влияние пищевой добавки полидекстрозы (Е1200) на свойства теста и качество готовых изделий в технологии сахарного и затяжного печенья: выявлены технологические функции этой добавки в процессе формировании теста, изучено ее влияние на реологические и качественные показатели готовых изделий. Впервые исследовано применение инулина (препарат «Фибрулин») и его производных – фруктоолигосахаридов (препарат «Фибрулоза») в технологии сахарного печенья; получены зависимости, характеризующие изменение вязкости растворов «Фибрулозы» и «Фибрулина» от концентрации, температуры, присутствия в растворе сахарозы; установлено позитивное влияние фруктоолигосахаридов (ФОС) на клейковину пшеничной муки.
Предложен способ снижения энергетической ценности сахарного печенья путем частичной замены сахара на комбинацию полидекстрозы и лактита.
Впервые доказано преимущество использования в технологии сахарного печенья олигофруктозы по сравнению с нативным инулином.
Получены новые данные о влиянии препаратов кальция на свойства сахарного печенья. Впервые для мучных кондитерских изделий предложена композиция ингредиентов, обеспечивающая повышение биодоступности кальция.
Выявлена взаимосвязь реологических свойств теста и качественных характеристик затяжного печенья с растворимыми и нерастворимыми пищевыми волокнами (полидекстрозой, комплексным препаратом волокон сахарной свеклы, некрахмальными полисахаридами муки обойной пшеничной).
Подобран состав и предложен способ получения комплексного эмульгатора для мучных кондитерских изделий, показана его эффективность в технологии сахарного печенья.
Проведены исследования по модификации рецептурных составов сахарного и затяжного печенья методом обогащения новыми видами пищевых волокон.
1.4. Практическая значимость. Предложены рецептуры сахарного печенья, обогащенного полидекстрозой, ФОС и кальцием, а также затяжного печенья, включающего комбинацию растворимых и нерастворимых пищевых волокон. Разработаны технологии сахарного и затяжного печенья, обогащенного пищевыми волокнами и кальцием. Разработаны состав и способ получения комплексного эмульгатора для мучных кондитерских изделий, внедрение которого на отечественном предприятии обеспечит импортозамещение этого вида продукции. На комплексный эмульгатор и новые виды печенья подготовлены комплекты нормативной и технологической документации.
1.5. Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации доложены на II Международной конференции «Технологии и продукты здорового питания» (Москва, 5-6 июня 2004г.), Научно-технической конференции-выставке с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии и технические средства для их реализации» (Москва, 2004 г.), на III Международной выставке-конференции «Технологии и продукты здорового питания» (Москва, 6-8 июня 2005 г.), Юбилейной студенческой научной конференции, посвященной 75-летию МГУПП (Москва, ноябрь 2005 г.), IV Международной научно-практической конференции «Технологии и продукты здорового питания» (Москва, 1-2 июня 2006г.), на IV Международной выставке-конференции «Высокоэффективные пищевые технологии и технические средства для их реализации» (Москва,15-16 ноября 2006 г.). Разработка «Функциональные пищевые продукты: сахарное печенье с комплексом пищевых волокон и минералов» награждена «Дипломом за высокое качество продукции» IV Международной выставки «Высокоэффективные пищевые технологии и технические средства для их реализации» (Москва, 2006 г.).
1.6. Публикации. По материалам диссертационного исследования опубликовано 9 печатных работ.
1.7. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 152 страницах основного текста, в том числе содержит 40 рисунков и 21 таблицу. Список литературы включает 180 источников отечественных и зарубежных авторов.
- ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
В обзоре литературы проанализированы актуальные направления развития производства функциональных продуктов и мучных кондитерских изделий. Обоснована необходимость создания и рассмотрены научные принципы конструирования мучных кондитерских изделий функционального назначения. Изложены современные представления о физиологически функциональных ингредиентах: пищевых волокнах, пребиотиках, минеральных веществах. Подробно описаны строение, химические свойства и физиологическое действие инулина, полидекстрозы, солей кальция. Проанализированы различные аспекты использования упомянутых функциональных ингредиентов в мучных кондитерских изделиях. На основе проведенного анализа сформулированы цель и задачи исследования.
- ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Исследования проводили в лабораториях кафедры «Органическая химия» кафедры «Технологии хлебопекарного и макаронного производств», ПНИЛ биотехнологии пищевых продуктов МГУПП.
3.1. Объекты и методы исследований
Основными объектами разработки служили сахарное и затяжное печенье, обогащенные пищевыми волокнами, пребиотиками, кальцием. В качестве объектов исследования были выбраны следующие физиологически функциональные ингредиенты: коммерческий препарат инулина «Фибрулин Инстант» («Cosucra», Бельгия), коммерческий препарат ФОС «Фибрулоза» того же производителя, коммерческие препараты полидекстрозы «Litesse Ultra» и «Litesse»; комплекс пищевых волокон сахарной свеклы «Fibrex-595» («Danisco», Дания); препарат лецитина «STERNPHIL E40» («Central Soya», Германия), мука пшеничная обойная как источник нерастворимых пищевых волокон; цитрат и лактат кальция. В работе использовали также стандартное сырье, необходимое для приготовления сахарного и затяжного печенья.
При разработке комплексного эмульгатора для мучных кондитерских изделий применяли эфиры жирных кислот и полидекстрозу.
Экспериментальные исследования выполняли с помощью общепринятых и специальных методов анализа свойств сырья, полуфабрикатов и готовой продукции. Измерение вязкости растворов пищевых волокон проводили вискозиметрическим методом, реологические сырой клейковины определяли на приборе ИДК-1, реологические свойства теста - на приборе «Структурометр».
Выпечки печенья проводили в лабораторных условиях кафедры «Технология хлебопекарного и макаронного производств» и ПНИЛ биотехнологии пищевых продуктов МГУПП. При оценке качества готового печенья использовали стандартные органолептические и физико-химические методы исследования.
3.2. Результаты исследований и их обсуждение
В экспериментальной части работы обобщены результаты исследований по созданию технологии мучных кондитерских изделий функционального назначения – сахарного и затяжного печенья, обогащенных новыми видами пищевых волокон пребиотического действия. На первом этапе работы использован прием обогащения сахарного печенья олигофруктозой. Второй этап разработки был связан со снижением калорийности и одновременным обогащением печенья полидекстрозой и лактитом. В задачи этого этапа разработки входило также создание нового вида сахарного печенья с пищевыми волокнами и кальцием специально для детей и подростков. Снижение массовой доли сахара, участвующего в формировании традиционного качества сахарного печенья, а также добавление соли кальция, является возможным при использовании технологических решений, нивелирующих влияние этих факторов на свойства теста и печенья. Такими технологическими решениями стали разработанный способ внесения полидекстрозы и введение эмульгаторов, в том числе, комплексного эмульгатора, специально разработан-ного для этих целей.
При создании нового вида затяжного печенья функционального назначения решалась задача выбора эффективного комплекса растворимых и нерастворимых пищевых волокон, обеспечивающих изделию физиологическую функциональность при сохранении его традиционных потребительских свойств; исследовали полидекстрозу, комплекс волокон сахарной свеклы, некрахмальные полисахариды муки обойной пшеничной.
3.2.1. Разработка рецептуры и технологии сахарного печенья
функционального назначения
При модификации сахарного печенья в функциональный продукт эффективным приемом является его обогащение физиологически функциональными ингредиентами. Исходной задачей является использование комбинации функциональных ингредиентов, состав и соотношение которых определяются с учетом установленных физиологических норм их потребления и влияния на потребительские свойства готового изделия. В настоящем исследовании в качестве функциональных ингредиентов были использованы инулин, ФОС и полидекстроза – пищевые волокна с доказанными пребиотическими свойствами. В соответствии с рекомендациями ФАО/ВОЗ, продукт позиционируется как «обогащенный пищевыми волокнами», если их содержание достигает 6 %. Сам процесс обогащения мучных кондитерских изделий пищевыми волокнами является результативным при условии одновременного снижения их энергетической ценности. С целью снижения калорийности путем замены части рецептурного количества сахара применяли лактит, отличительной особенностью которого, помимо технологической функции сахарозаменителя, является доказанный эффект пребиотического действия.
Другим физиологически функциональным ингредиентом, применявшимся для обогащения печенья, являлся кальций, недостаточность потребления которого значительной частью населения России установлена в результате эпидемиологических исследований, проводимых Институтом питания РАМН. Доказанную эффективность имеет обогащение кальцием продуктов, предназначенных для детей и подростков. Так как сахарное печенье относится к наиболее популярным видам мучных кондитерских изделий у этих категорий населения, обогащение кальцием именно этого вида изделий обеспечит реальную возможность ликвидации дефицита данного элемента в традиционных рационах питания. Известно, что усвоение кальция организмом стимулируется присутствием пребиотиков, следовательно, совместное введение в продукт источника кальция и пищевых волокон, обладающих пребиотическим эффектом, представляется эффективным способом обогащения пищевого продукта. В работе экспериментально исследовали влияние перечисленных ингредиентов на свойства сахарного теста и качество готовых изделий.
3.2.2. Применение инулина для обогащения сахарного печенья
По химическому строению инулин и его производные -фруктоолигосахариды являются полимерами фруктозы и отличаются степенью полимеризации (молекулярной массой), что определяет их поведение в растворах и технологические функции в пищевых системах. Коммерческие образцы этих соединений относятся к растворимым пищевым волокнам, являются активными пребиотиками и имеют коэффициент энергетической ценности на уровне 1ккал/г. Технологические эффекты применения инулина и ФОС связаны со свойствами стабилизатора и пластификатора, обеспечивающего частичную замену жира. Для обоснования их применения в технологии сахарного печенья была изучена вязкость растворов двух коммерческих препаратов: инулина (препарат «Фибрулин») и олигофруктозы (препарат «Фибрулоза») в зависимости от их концентрации, присутствия в растворе сахарозы и температуры.
Рис. 1 Структурная схема исследования
Полученные зависимости подтвердили возможность использования этих углеводов в рецептурном составе сахарного печенья.
При изучении влияния инулина и олигофруктозы на клейковину пшеничной муки было установлено, что эффект их воздействия заключается в снижении ее содержания по сравнению с контролем (табл.1).
Таблица 1 - Влияние инулина и ФОС на выход и реологические свойства сырой клейковины
| Номер пробы | Характеристика пробы | Содержание сырой клейковины, % | Нидк, ед.прибора |
| 1 | Контроль | 31 | 57,5 |
| 2 | Мука : вода : фибрулоза (3 %) | 30 | 55,0 |
| 3 | Мука : вода : фибрулоза (6 %) | 28 | 52,5 |
| 4 | Мука : вода : фибрулин (3 %) | 29 | 55,0 |
| 5 | Мука : вода : фибрулин (6 %) | 28 | 55,0 |
Нидк – способность клейковины сопротивляться деформирующей нагрузке сжатия
Исследование реологических свойств теста и физико-химических показателей сахарного печенья (табл. 2) в совокупности с органолептической оценкой качества печенья позволили установить, что наилучший технологический эффект с сохранением стандартных органолептических показателей качества готовых изделий достигается при использовании олигофруктозы (препарат «Фибрулоза) путем ее введения в количестве 10% взамен части муки.
Таблица 2 - Влияние инулина и ФОС на реологические свойства сахарного теста
| Номер пробы | Характеристика пробы | Нобщ.,мм | Нпл.,мм | Нупр.,мм |
| 1 | Контроль | 11,99 | 10,39 | 1,60 |
| 2 | Замена 10% муки на фибрулин | 12,58 | 11,50 | 1,08 |
| 3 | Замена 10% сахара на фибрулозу | 18,20 | 17,45 | 0,76 |
| 4 | Замена 10% муки на фибрулозу | 19,00 | 18,45 | 0,55 |
Анализ намокаемости проб сахарного печенья показал, что максимальные позитивные изменения этого показателя характерны для печенья, содержащего фибрулозу, заменяющую 10% муки (намокаемость 238%) или сахара (намокаемость 206%)
3.2.3. Применение полидекстрозы для обогащения сахарного печенья
Полидекстроза (ПД, Е 1200) представляет собой разветвленный полимер (мол. масса 1000 - 5000) глюкозы, включающий все типы гликозидных связей и полученный путем конденсации глюкозы с небольшим количеством сорбита и лимонной кислоты.
Полидекстроза относится к растворимым пищевым волокнам и имеет коэффициент энергетической ценности 1ккал/г. Введение полидекстрозы в рецептуру сахарного печенья обеспечивает два технологических эффекта: обогащение пищевыми волокнами и снижение калорийности. С этой целью исследовали возможность частичной замены рецептурного количества сахара на препараты полидекстрозы «Litesse» и «Litesse Ultra», отличающиеся содержанием редуцирующих сахаров за счет разной степени очистки. Исследовали влияние этих препаратов на изменение упругой и пластической деформации теста, физико-химические и органолептические показатели сахарного печенья. В задачи входило определение наиболее рационального способа внесения полидекстрозы. Рассматривали два способа: замена только сахара (30%) и замена сахара и муки (30% и 5% соответственно) (табл. 3).
Таблица 3 - Реологические свойства сахарного теста
| Номер пробы | Характеристика пробы | Нобщ.,мм | Нпл., мм | Нупр., мм |
| Контроль | По традиционной технологии | 10,37 | 9,45 | 0,92 |
| 1 | Замена 30% сахара на Litesse Ultra | 12,42 | 11,53 | 0,89 |
| 2 | Замена 30% сахара на Litesse Ultra Замена 5% муки на Litesse Ultra | 13,10 | 12,20 | 0,90 |
| 3 | Замена 30% сахара на Litesse | 12,75 | 11,90 | 0,85 |
| 4 | Замена 30% сахара на Litesse Замена 5% муки на Litesse | 13,00 | 12,20 | 0,80 |
По результатам исследований реологических свойств сахарного теста с добавлением полидекстрозы был установлен эффект достоверного увеличения пластической - на 23-29 % и уменьшения упругой – на 7-13% деформации теста, причем величина этих изменений зависит от степени очистки препарата полидекстрозы.
При исследовании влияния полидекстрозы на органолептические показатели, плотность и намокаемость готовых изделий, препараты «Litesse» и «Litesse Ultra» вводили в рецептуру взамен 15-60% сахара, что соответствует 5, 10, 15 и 20г ПД/172г теста. ПД вносили в эмульсию, предварительно смешивая с сахарной пудрой (рис. 2). Образцы, содержащие препарат «Litesse Ultra» вместо 30% сахара (10 г/172 г теста), отличаются наименьшей плотностью. Оба вида полидекстрозы улучшают структуру печенья, о чем свидетельствует увеличение намокаемости всех образцов. Оценка вкуса, цвета, формы, поверхности и пористости готовых изделий показала соответствие контролю вариантов с 5 и 10 г полидекстрозы обоих видов.
С учетом совокупности показателей качества печенья, выбран препарат «Litesse Ultra» с дозировкой 10г/150г печенья.
Полученное печенье содержит 7% полидекстрозы, что позволяет позиционировать его как изделие, обогащенное пищевыми волокнами.
Рис. 2 Влияние замены сахара полидекстрозой на плотность печенья
При изучении возможности замены муки на полидекстрозу, исследовали ее влияние на качественные показатели сахарного печенья (рис. 3).
Рис. 3 Влияние замены муки полидекстрозой на плотность и намокаемость
сахарного печенья
Установлено, что замена 5% муки полидекстрозой (5г/150г печенья) достоверно улучшает качество сахарного печенья. Более высокое содержание ПД в рецептурном составе сахарного печенья негативно отражается на качественных показателях готовых изделий.
На заключительном этапе исследований введение полидекстрозы в рецептуру сахарного печенья осуществляли по схеме: 2/3 количества полидекстрозы - в эмульсию взамен части сахара и 1/3 – в сыпучем виде взамен части муки. Эксперимент показал, что такой способ введения полидекстрозы «Litesse Ultra» позволяет улучшить стандартные показатели качества и обогатить продукт пищевым волокном на 10%. Полученное печенье обладает хорошими органолептическими показателями.
3.2.4. Разработка способа снижения энергетической ценности печенья
При разработке способа снижения энергетической ценности сахарного печенья путем частичной замены сахара первоначально исследовали влияние сахарозаменителя лактита (Е966) на физико-химические показатели качества сахарного печенья. С этой целью лактит вводили взамен 15 - 30% от общего рецептурного количества сахара, что соответствовало 5, 7,5 и 10 г лактита в 150 г готовых изделий (рис.4).
Рис.4 Влияние лактита на плотность и намокаемость сахарного печенья
Установлено, что добавление лактита приводит к незначительному увеличению плотности, в то время как намокаемость образцов с лактитом превышает контрольный показатель на 25 %. Структура печенья становится более рассыпчатой и хрупкой, что было отмечено дегустаторами как положительный эффект.
3.2.4. 1. Влияние комбинации полидекстрозы «Litesse Ultra» и лактита на реологические характеристики теста и физико-химические показатели качества сахарного печенья
При исследовании совместного влияния полидекстрозы «Litesse Ultra» и лактита на свойства теста и качество готовых изделий, испытывали три комбинации этих ингредиентов с соотношением полидекстроза:лактит, равным 3:1, 2:1 и 1,5:1. При таком соотношении, количество лактита, с учетом выбранной ранее дозировки полидекстрозы (15г/172 г теста), составило 5, 7,5 и 10 г соответственно (табл. 4).
Таблица 4 - Влияние комбинации полидекстрозы и лактита на реологические
свойства сахарного теста
| № пробы | Характеристика пробы | Нобщ | Нпл | Нупр |
| контроль | По традиционной рецептуре | 10,37 | 9,45 | 0,92 |
| 1 | Замена 30% сахара на Litesse Ultra Замена 5% муки на Litesse Ultra | 13,10 | 12,20 | 0,90 |
| 2 | Соотношение ПД : лактит = 3:1 | 13,28 | 12,58 | 0,70 |
| 3 | Соотношение ПД : лактит = 2:1 | 10,47 | 9,64 | 0,83 |
Установлено, что соотношение ПД:лактит, равное 3:1, обеспечивает оптимальную пластическую деформацию теста (аналогичную образцу 1, содержащему только «Litesse Ultra») с отличием от контроля на 33%. Показатель упругости сахарного теста при этом снижается почти на 24 %.
При определении физико-химических показателей качества сахарного печенья (рис. 5), содержащего полидекстрозу и лактит в соотношениях 3:1, 2:1 и 1,5:1 (на рис. 5 образцы 1,2,3), было показано, что при всех соотношениях ПД и лактита плотность снижается, а намокаемость увеличивается по сравнению с контрольным образцом.
Рис. 5 Влияние Litesse Ultra, лактита и их комбинации на физико-химические показатели сахарного печенья
Оптимальным является соотношение лактита и полидекстрозы, равное 3:1.
Таким образом, совместное использование полидекстрозы «Litesse Ultra» и лактита улучшает показатели качества сахарного печенья и значительно уменьшает его энергетическую ценность, т.к. позволяет заменить более 35% сахара в традиционной рецептуре.
3.2.5. Выбор и обоснование соли кальция как функционального ингредиента в рецептуре сахарного печенья
Задачей исследования явилось определение вида и количества соли кальция, введение которой не окажет отрицательного влияния на качество теста и сахарного печенья.
В рецептуры опытных образцов сахарного печенья вводили лактат и цитрат кальция в количестве, соответствующем 10% от рекомендуемого уровня потребления (РУП) кальция, который, в соответствии с МР 2.3.1.1915 -04, соответствует 1250 мг в сутки. С учетом количественного содержания элемента в этих солях, дозировка лактата кальция составляла 1,17 %, цитрата кальция - 0,87% (рис. 6).
- пластическая деформация - упругая деформация
Рис.6 Влияние солей кальция на пластическую и упругую деформацию теста
Установлено, что добавление лактата кальция увеличивает пластическую деформацию на 26%, а цитрата кальция - на 90% по сравнению с контрольным показателем. Существенное влияние на упругую деформацию теста оказывает только цитрат кальция, повышающий значение этого показателя в три раза.
Отличие во влиянии на реологические характеристики теста добавок цитрата и лактата кальция объясняется, очевидно, особенностью строения аниона соли. Известно, что лимонная кислота и ее соли являются эффективными комплексообразователями, способными образовывать межмолекулярные ассоциаты с веществами различной природы. Вероятно, в составе теста сахарного печенья цитрат кальция образует прочные комплексы с ингредиентами теста, что отражается на реологических характеристиках последнего.
Физико-химические показатели качества готовых изделий сравнивали с показателями контрольного образца печенья без добавок (рис. 7). Было отмечено, что в присутствии лактата кальция плотность печенья снижается незначительно, а намокаемость уменьшается до предельно допустимого значения - 150%. Добавление цитрата кальция приводит к снижению плотности готового изделия на 6% и увеличению намокаемости на 20%.
Рис.7. Влияние солей кальция на физико-химические показатели качества сахарного печенья
Соответствие органолептических свойств стандартным показателям отмечено только для печенья с цитратом кальция.
По результатам исследований в качестве источника кальция для обогащения сахарного печенья была выбрана его лимоннокислая соль, рецептурное количество которой составляет 0,87 %.
3.2.6. Применение эмульгаторов в технологии сахарного печенья, содержащего полидекстрозу, лактит и кальций
Введение в пищевую систему комплекса дополнительных ингредиентов, не характерных для данного вида изделий, отражается на их вкусе, сенсорных ощущениях во рту, консистенции и других потребительских свойствах. Технологическим приемом, который позволяет нивелировать нежелательные изменения качественных характеристик, является использование пищевых добавок, в частности, эмульгаторов, обеспечивающих равномерное распределение и стабилизацию ингредиентов в пищевой системе. В случае объекта разработки, своеобразный привкус соли кальция и осязание ее твердых частиц при разжевывании печенья обусловлены неравномерным распределением ее порошка в эмульсии. С целью нивелирования негативного влияния соли кальция в смеси с полидекстрозой и лактитом, в работе использовали два эмульгатора: традиционный эмульгатор - лецитин и новый комплексный эмульгатор, специально созданный для объекта разработки.
3.2.6.1. Влияние лецитина на реологические свойства теста и
физико-химические показатели сахарного печенья
Задачей первой части этого этапа исследований являлось изучение эффективности рекомендуемого для мучных кондитерских изделий лецитина марки «STERNPHIL E40» (дозировка 0,4 % к массе готового продукта), в производстве сахарного печенья, включающего выбранную ранее комбинацию ПД «Litesse Ultra» с лактитом и соль кальция (табл.5).
Таблица 5 - Влияние лецитина на свойства теста и физико-химические
показатели качества сахарного печенья
| № пробы | Добавки в рецептурном составе | Нобщ., мм | Нпл., мм | Нупр, мм | Плот- ность,% | Намо- каемость, % |
| Контроль | По традиционной Рецептуре | 10,37 | 9,45 | 0,92 | 0,6 | 190 |
| 1 | ПД : лактит = 3:1 | 12,90 | 12,2 | 0,70 | 0,47 | 255 |
| 2 | ПД : лактит = 3:1 1,75г лактата кальция | 10,84 | 10,01 | 0,83 | 0,77 | 120 |
| 3 | ПД : лактит = 3:1 1,75г лактата кальция Лецитин | 13,29 | 12,71 | 0,58 | 0,70 | 135 |
| 4 | ПД : лактит = 3:1 1,3г цитрата кальция | 10,20 | 9,50 | 0,70 | 0,66 | 160 |
| 5 | ПД : лактит = 3:1 1,3г цитрата кальция Лецитин | 15,37 | 14,76 | 0,61 | 0,59 | 234 |
Во всех случаях добавление лецитина позволяет компенсировать влияние солей кальция и увеличить пластическую деформацию. Это способствует существенному снижению упругости теста, улучшению его реологических характеристик, а также физико-химических показателей готовых изделий.
Таким образом, установлено, что лецитин, введенный в рецептурный состав сахарного печенья с функциональными ингредиентами, облегчая смешивание и распределение ингредиентов теста, улучшает его реологические характеристики и консистенцию. В готовых изделиях лецитин позволяет нивелировать привкус цитрата кальция и улучшает органолептические свойства печенья.
3.2.6.2. Разработка комплексного эмульгатора на основе эфиров жирных кислот
Максимальный технологический эффект при получении мучных кондитерских изделий высокого качества достигается за счет использования комплексных эмульгаторов, представляющих собой композиции моно- и диглицеридов жирных кислот, эфиров полиглицерина и вспомогательных компонентов в водном растворе сахара. Высокая поверхностная активность таких эмульгаторов обусловлена переводом моноглицеридов в гелеобразную -кристаллическую форму, образующую специфическую полупрозрачную консистенцию. Для использования такого эмульгатора в печенье пониженной энергетической ценности представлялось целесообразным заменить сахар в составе эмульгатора низкокалорийным углеводом - полидекстрозой «Litesse». Рецептуры и технология подобных эмульгаторов являются собственностью фирм-производителей и не раскрываются. Основные задачи исследования, выполненного в рамках договора на разработку технологии подобного эмульгатора для организации отечественного производства, заключались в определении количественного соотношения моноглицеридов (МГД) и эфиров полиглицерина (ЭПГ), концентрации полидекстрозы, а также тщательного подбора вспомогательных ингредиентов и технологических параметров (температуры и скорости перемешивания дисперсной системы), необходимых для формирования заданной гелеобразной консистенции. В результате исследования были разработаны рецептурный состав и способ получения комплексного эмульгатора для мучных кондитерских изделий, обогащенных пищевыми волокнами и кальцием, коммерциализация которого обеспечит замещение импорта по данному виду продукции.
Высокая эффективность нового эмульгатора была подтверждена экспериментально при анализе физико-химических показателей сахарного печенья (табл.6).
Таблица 6 – Сравнительный анализ эффективности эмульгаторов по
физико-химическим показателям сахарного печенья
| Пробы печенья с добавкой соли кальция | Контроль без эмульгатора | Вид эмульгатора | ||||||
| Лецитин | ПД «Littesse» | ПД «Littesse Ultra» | ||||||
| П | Н | П | Н | П | Н | П | Н | |
| Лактат кальция | 0,77 | 120 | 0,7 | 135 | 0,57 | 223 | 0,47 | 191 |
| Цитрат кальция | 0,66 | 160 | 0,59 | 234 | 0,47 | 195 | 0,58 | 193 |
П – плотность, г/ см 3, Н – намокаемость, %
Эксперимент показал, что смешивание ингредиентов, замес теста и формование изделий проходили легче и быстрее, плотность обогащенного сахарного печенья, полученного с применением нового эмульгатора, была на 26-39 % ниже, а намокаемость – на 58-86% выше, чем аналогичные показатели контрольного образца без эмульгатора. Органолептические показатели всех образцов, в том числе с лактатом и цитратом кальция, соответствовали стандартным.
Обобщая результаты исследований по использованию эмульгаторов в технологии обогащенного кальцием сахарного печенья, следует констатировать возможность использования обоих источников кальция: в случае цитрата кальция целесообразно применять лецитин, а при использовании лактата кальция – комплексный эмульгатор.
3.2.6.3. Разработка технологии сахарного печенья, обогащенного полидекстрозой и кальцием
По итогам выполненного исследования разработана технологическая схема получения нового вида сахарного печенья, представленная на рис. 8.
Рис. 8. Общая схема приготовления сахарного печенья, обогащенного полидекстрозой и кальцием
Продукт обогащен пищевыми волокнами на 10 %, кальцием на 10 %. Энергетическая ценность нового вида сахарного печенья составляет 384 ккал. На новый вид сахарного печенья составлен комплект НТД.
3.2.7. Разработка технологии затяжного печенья функционального назначения
При конструировании нового вида затяжного печенья функционального назначения повышение содержания пищевых волокон возможно двумя способами – введением препаратов пищевых волокон и заменой муки высшего сорта на муку с повышенным содержанием волокон. В качестве препаратов пищевых волокон были выбраны: препараты полидекстрозы «Litesse» и «Litesse Ultra»; комплекс растворимых и нерастворимых волокон сахарной свеклы - препарат «FIBREX-595» и мука пшеничная обойная, характеризующаяся повышенным содержанием пищевых волокон.
3.2.7.1. Исследование влияния полидекстрозы и обойной муки на клейковину пшеничной муки и затяжного теста
На первом этапе работы изучали влияние растворимых и нерастворимых пищевых волокон, а также их смеси, на количество и реологические свойства клейковины пшеничной муки. Показано, что внесение растворимых волокон в виде препаратов ПД «Litesse» и «Litesse Ultra» в количестве 5 и 10 % от массы муки снижает содержание сырой клейковины на 2-12 % в зависимости от вида и дозировки препарата, дальнейшее увеличение которой приводит к резкому уменьшению содержания сырой клейковины. Оптимальная дозировка ПД - 5% от массы муки. Увеличение содержания обойной муки, как источника нерастворимых пищевых волокон, в составе теста до 25-75% ведет к незначительному уменьшению содержания клейковины, составляющему 2-7,2%. Действие обойной муки в комплексе с препаратами полидекстрозы также пропорционально снижает количество сырой клейковины. В то же время было отмечено, что волокна оказывают укрепляющее действие на клейковину, вероятно, за счет их гидратирующего действия.
Тенденции позитивного изменения реологических свойств теста связаны с повышением его упругости и снижением пластичности (рис. 7).
Таблица 7- Реологические характеристики затяжного теста
| Пробы теста | Нобщ | Нпл | Нупр |
| Контроль | 20,60 | 18,99 | 1,65 |
| Мука в/с : обойная мука : ПД Ultra = 70:25:5 | 21,30 | 20,05 | 1,25 |
| Мука в/с :обойная мука : ПД Litesse=70:25:5 | 19,50 | 18,18 | 1,36 |
| Обойная мука : мука в/с : ПД Ultra = 70:25:5 | 19,00 | 17,64 | 0,93 |
| Обойная мука : мука в/с : ПД Litesse= 70:25:5 | 18,70 | 17,75 | 0,94 |
| Обойная мука : мука в/с : ПД Ultra : FIBREX = 77,8:14,4 : 5,6:2,2 | 16,50 | 16,01 | 0,46 |
| Обойная мука : ПД Ultra: FIBREX= 92,2:5,6:2,2 | 19,40 | 18,72 | 0,70 |
Исследования показали, что обойная пшеничная мука и препараты полидекстрозы «Litesse Ultra» и «Litesse» неодинаково влияют на изменение упругой и пластической деформации теста. Очевидно, это связано с изменениями в характере взаимодействия основных ингредиентов теста в присутствии пищевых волокон разных типов.
3.2.7.2. Исследование влияния обойной муки и полидекстрозы на показатели качества затяжного печенья
Экспериментальным путем было установлено, что эффект изменения плотности затяжного печенья под действием пищевых волокон обойной муки, введенной в рецептурный состав взамен муки высшего сорта, зависит от уровня этой замены (рис. 10). Оптимальной является дозировка обойной пшеничной муки, составляющая 25%.
Рис. 9. Влияние обойной пшеничной муки на плотность затяжного печенья
В этом случае уменьшается плотность и улучшаются органолептические свойства готовых изделий по сравнению с контролем. Выбранная дозировка использовалась в последующем эксперименте, посвященном изучению влияния ПД «Litesse» и «Litesse Ultra» на плотность затяжного печенья, содержащего обойную муку (рис. 10).
Рис.10. Влияние полидекстрозы «Litesse» и «Litesse Ultra» на физико-химические показатели затяжного печенья
Установлено, что введение в рецептуру 5 % полидекстрозы, независимо от степени ее очистки, позволяет снизить на 30% плотность печенья и увеличить на 10% его намокаемость. Такое изменение физико-химических показателей качества затяжного печенья позволяет увеличить уровень замены пшеничной муки высшего сорта на обойную. При этом было отмечено, что печенье с препаратом «Litesse Ultra» имеет лучший вкусовой профиль, чем печенье, обогащенное менее очищенным препаратом «Litesse».
3.2.7.3. Исследование влияния комплекса пищевых волокон на качество затяжного печенья с высоким содержанием обойной пшеничной муки
Замена большого количества муки высшего сорта в рецептурном составе затяжного печенья влечет за собой ухудшение показателей качества изделия в процессе его хранения: печенье быстро высыхает и растрескивается.
С целью сохранения свежести затяжного печенья с высоким содержанием обойной пшеничной муки исследовали влияние на его свойства комплекса некрахмальных полисахаридов сахарной свеклы (препарат «FIBREX-595»), рекомендуемого производителем в качестве добавки, увеличивающей срок сохранения свежести мучных изделий за счет высокой влагоудерживающей способности входящих в его состав биополимеров.
В серии экспериментов было выявлено, что добавление «FIBREX-595» в рецептуру затяжного печенья позволяет, при снижении количества муки высшего сорта путем ее замены на обойную, сохранить органолептические и физико-химические свойства затяжного печенья и ощутимо продлить срок сохранения его свежести (рис. 11). Была определена оптимальная дозировка «FIBREX-595», равная 2% от массы муки.
Рис.11. Влияние препарата «FIBREX-595» на физико-химические показатели
качества затяжного печенья
3.2.8. Разработка технологии затяжного печенья, обогащенного комплексом пищевых волокон
Результатом разработки явился способ обогащения затяжного печенья комплексом пищевых волокон разных типов, предусматривающий введение в рецептуру затяжного печенья (взамен пшеничной муки высшего сорта) смеси, состоящей из 70% муки обойной пшеничной, 23% муки пшеничной высшего сорта, 5% полидекстрозы «Litesse Ultra» и 2% препарата пищевых волокон «FIBREX-595».
Производство затяжного печенья, обогащенного пищевыми волокнами, осуществляется по типовой технологической схеме, модифицированной в связи с введением стадии внесения препаратов растворимых пищевых волокон и обойной пшеничной муки (рис.12 ).
Рис. 12. Общая схема приготовления затяжного печенья
функционального назначения
Новый вид затяжного печенья обогащен комплексом пищевых волокон (6%) и имеет энергетическую ценность, равную 370 ккал. На новый вид затяжного печенья составлен комплект нормативной и технологической документации.
Выводы
1. Выполнено комплексное исследование по разработке технологии сахарного и затяжного печенья, обогащенного новыми видами пищевых волокон с пребиотическим эффектом действия: обоснован выбор этих видов печенья в качестве объекта модификации в функциональный пищевой продукт; научно обоснован выбор полидекстрозы, инулина и фруктоолигосахаридов для обогащения сахарного печенья, а также комплекса пищевых волокон для обогащения затяжного печенья.
2. Проведено сравнительное исследование влияния коммерческих препаратов полидекстрозы «Litesse» и «Litesse Ultra» на реологические характеристики теста, органолептические и физико-химические показатели качества сахарного печенья. По результатам исследования рекомендован препарат полидекстроза «Litesse Ultra», определена его оптимальная дозировка, предложен способ внесения в рецептурную смесь, обеспечивающий возможность введения повышенного количества пищевых волокон. Показано, что при введении 2/3 расчетного количества полидекстрозы в эмульсию взамен части рецептурного количества сахара и 1/3 - в виде порошка в муку, достигается уровень содержания этого вида пищевых волокон в продукте, равный 10%.
3. Исследовано совместное влияние полидекстрозы и лактита на реологические свойства и физико-химические показатели качества сахарного печенья; подобрано оптимальное соотношение этих ингредиентов, обеспечивающее частичную замену сахара для снижения энергетической ценности сахарного печенья.
4. Изучено влияние солей кальция (цитрата и лактата) на показатели качества теста и готовых изделий. Для обогащения сахарного печенья выбран лимоннокислый кальций в количестве, обеспечивающем 10% от рекомендуемого уровня потребления кальция. Установлена возможность нивелирования привкуса цитрата кальция в сахарном печенье, обогащенном полидекстрозой и лактитом, путем введения лецитина с целью равномерного распределения ингредиентов теста и улучшения его реологических характеристик и консистенции.
5. Разработан рецептурный состав и способ получения комплексного эмульгатора для сахарного печенья, обогащенного пищевыми волокнами и кальцием, коммерциализация которого обеспечит замещение импорта по данному виду продукции. Показано, что целевое использование комплексного эмульгатора облегчает и ускоряет процессы смешивания ингредиентов, замеса теста и формования изделий, снижает плотность и увеличивает намокаемость готовых изделий.
6. Разработана рецептура и технология сахарного печенья функционального назначения пониженной энергетической ценности, обогащенного кальцием и новыми видами пищевых волокон, проявляющих эффект пребиотического действия с повышением биодоступности кальция. На новый вид изделий разработан комплект нормативной и технологической документации, апробированный при выпуске пробной партии продукции.
7. Осуществлен выбор вида и источника пищевых волокон для затяжного печенья функционального назначения, в качестве которых использованы мука обойная пшеничная, коммерческие препараты полидекстрозы и комплекс пищевых волокон сахарной свеклы - препарат «FIBREX-595»; исследовано влияние комбинации этих видов пищевых волокон на реологические свойства теста и качество затяжного печенья; установлено, что использование обойной пшеничной муки в комбинации с 5 % полидекстрозы, независимо от степени ее очистки, сопровождается снижением на 30% плотности и увеличением на 10% намокаемости затяжного печенья, что позволяет повысить уровень замены пшеничной муки высшего сорта на обойную.
8. Исследована возможность замены 70% муки высшего сорта на муку обойную пшеничную в присутствии препаратов растворимых пищевых волокон; показано, что для получения при такой замене качественного затяжного печенья, необходима комбинация препарата полидекстрозы с препаратом «FIBREX-595», обеспечивающим увеличение срока сохранения свежести мучных изделий за счет высокой влагоудерживающей способности входящих в его состав биополимеров.
9.Разработана технология затяжного печенья функционального назначения, обогащенного комплексом пищевых волокон разного типа, реализованная в комплекте нормативной и технологической документации, которая апробированной при выпуске пробной партии продукции.
Перечень работ, опубликованных по теме диссертации
- Карпухин Д.В., Левачева М.А., Духу Т.А. Инулин и олигофруктоза: свойства и применение //Материалы Международной конференции «Технологии и продукты здорового питания». – 2004. – с.115-116.
- Ипатова Л.Г., Кочеткова А.А., Шуба О.Г., Духу Т.А., Левачева М.А. Физиологические и технологические аспекты применения пищевых волокон// Пищевые ингредиенты. Сырье и добавки. – 2004.- № 1.- с.14-17.
- Гришина Е.Н., Ипатова Л.Г., Левачева М.А. Пример использования комбинации функциональных ингредиентов для здорового питания //Сборник науч. трудов научно-тех. конф.-выставки с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии и технические средства для их реализации». Часть II. – М.: МГУПП.- 2004.- с. 46.
- Васильева С.В., Ипатова Л.Г., Левачева М.А. Некоторые подходы к созданию печенья функционального назначения //Сборник науч. трудов научно-тех. конф.-выставки с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии и технические средства для их реализации». Часть II. – М.: МГУПП.- 2004.- с. 49.
- Ипатова Л.Г., Левачева М.А., Духу Т.А., Гришина Е.В. Кальций и его органические соли в обогащенных пищевых продуктах// Сборник науч. трудов научно-тех. конф.-выставки с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии и технические средства для их реализации». Часть II. – М.: МГУПП.- 2004.- с.
- Левачева М.А. Шубина О.Г Применение полидекстрозы при производстве затяжного печенья // Кондитерское и Хлебопекарное производство. - №11 2006. – с.4- 6.
- Левачева М.А., Шубина О.Г, Кочеткова А.А, Ипатова Л.Г., Использование полидекстрозы и лактита в сахарном печенье.// Хлебопродукты №11 2006 – с.30 – 33.
- Кочеткова А.А, Ипатова Л.Г., Шубина О.Г. Левачева М.А. Пищевые волокна в производстве затяжного печенья ч.1 // Хлебопродукты №11 2006 – с.50-51.
- Кочеткова А.А., Ипатова Л.Г., Шубина О.Г., Левачева М.А. Пищевые волокна в производстве затяжного печенья ч. 2 // Хлебопродукта №12 2006 – 50-53.
Summary
Functional products are one of the most popular innovations in food industry nowadays.
Modification of bakery goods by using of dietary fibres, minerals, polyunsaturated faty acids, vitamins are very actual. The dissertation is dedicated to creation of low caloric high fibre & prebiotic sugar and semi-sweet cookies. In the research were widely studied the range of influences of the two types of polydextrose, fructooligosaccharides, citric acid and lactic acid salts on the characteristics of wheat flour gluten, reological properties of dough and quality of products. The author suggested technology of low calorie high fibre & prebiotic sugar cookies, enriched with calcium, and technology of high fibre semi-sweet cookies. Two kinds of functional cookies are perspective way to enlarge functional products market.
