Разработка технологий функциональных жировых продуктов эмульсионной природы с пищевыми волокнами и биологически активными веществами
На правах рукописи
ЕЛИСЕЕВА НАТАЛЬЯ ЕВГЕНЬЕВНА
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ
ЖИРОВЫХ ПРОДУКТОВ ЭМУЛЬСИОННОЙ ПРИРОДЫ
С ПИЩЕВЫМИ ВОЛОКНАМИ И БИОЛОГИЧЕСКИ
АКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
Специальность 05.18.06 «Технология жиров, эфирных масел и
парфюмерно-косметических продуктов»
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва 2008
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Московский государственный
университет пищевых производств» и ГУ НИИ Питания РАМН
| Научный руководитель: Официальные оппоненты: Ведущая организация: | Заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических наук, профессор Нечаев Алексей Петрович доктор технических наук, профессор Скрябина Наталья Михайловна кандидат технических наук, доцент Соболева Наталья Павловна Московский филиал ВНИИЖиров (МФ ВНИИЖ) |
Защита диссертации состоится « 25 » декабря 2008 г. в 10.00 часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.148.07 при ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д. 11, ауд. 229, корп. А.
Просим Вас принять участие в заседании Совета или прислать отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, по вышеуказанному адресу.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГУПП.
Автореферат разослан « 25 » ноября 2008 г.
Ученый секретарь Совета д.т.н., ст.н.с. Богатырева Т.Г.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. К новым поколениям пищевых продуктов, возникшим в результате развития фундаментальных исследований в ряде областей науки (химия, нутрициология, пищевые технологии и т.д.), относятся функциональные пищевые продукты, предназначенные для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами здорового населения. Такие продукты снижают риск развития многих заболеваний, связанных с питанием, сохраняют и улучшают здоровье за счет наличия в их составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов (ГОСТ Р 52349-2005).
Жиры и масла являются обязательными компонентами пищи, источниками энергетического и пластического материала, а также поставщиками незаменимых физиологически функциональных ингредиентов, таких как непредельные жирные кислоты, фосфолипиды, жирорастворимые витамины, стерины. Содержание жиров в рационе питания составляет 30-35% от общей калорийности. Поэтому продукты масложировой промышленности являются одними из важнейших сегментов рынка пищевых продуктов, доля которых в общем объеме составляет 10-13%. С учетом роли жировых продуктов в питании и непрерывно возрастающих объемов их производства, перед масложировой промышленностью стоят задачи, требующие разработки новых инновационных решений для выпуска продуктов функционального назначения.
Для эмульсионных жировых продуктов (таких как майонезы, соусы, спреды) спектр обогащающих физиологически функциональных ингредиентов значительно расширяется благодаря наличию жировой и водной фаз. Появляется возможность создания продуктов, которые имеют сбалансированный состав полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) семейства -6 и -3, содержат жиро- и водорастворимые витамины, глицерофосфолипиды, белковые ингредиенты, минеральные вещества, пищевые волокна, пребиотики, пробиотики. Однако, возможность комплексного обогащения эмульсионных жировых продуктов физиологически функциональными ингредиентами и биологически активными добавками, а также эффективные технологические решения для их получения, изучены еще не достаточно подробно, что сдерживает промышленный выпуск таких продуктов. Следовательно, работа, направленная на разработку технологий и расширение ассортимента функциональных эмульсионных жировых продуктов, обогащенных физиологически важными компонентами, является актуальной и своевременной.
Цели и задачи исследования. Цель работы заключалась в расширении ассортимента функциональных продуктов и разработке технологий жировых эмульсий с пищевыми волокнами (ПВ) и биологически активными веществами (БАВ). Для реализации поставленной задачи решались следующие вопросы:
- теоретическое обоснование целесообразности создания функциональных эмульсионных жировых продуктов с пищевыми волокнами (инулины, бета-глюканы, гемицеллюлозы, целлюлозы, пектины) и природными биологически активными веществами (-каротины, токоферолы, токотриенолы, кофермент Q10);
- выбор растительных масел и твердых жиров для получения жировой фазы со сбалансированным составом и соотношением ПНЖК семейства -6 и -3;
- снижение массовой доли жира в эмульсионных продуктах;
- исключение яичных продуктов из рецептур низкожирных майонезов и соусов;
- обоснование выбора ПВ для создания функциональных майонезов и соусов;
- подбор дозировок ПВ в майонезах и соусах пониженной жирности со сбалансированным составом ПНЖК семейства -6 к -3, равным 10:1;
- разработка технологии внесения ПВ в майонезы и соусы;
- обоснование выбора биологически активных веществ для получения функциональных майонезов, соусов и спредов;
- разработка технологии внесения в низкожирные майонезы, соусы и спреды «красного» пальмового масла и пальмовых жиров, содержащих -каротин, токоферолы, токотриенолы и кофермент Q10;
- улучшение органолептических показателей полученных функциональных жировых продуктов эмульсионной природы;
- разработка комплектов нормативно-технической документации.
Научная новизна. Научно обоснованы технологические решения для получения низкожирных функциональных майонезов, соусов и спредов со сбалансированным жирнокислотным составом, содержащие ПВ (инулины, бета-глюканы, целлюлозы, гемицеллюлозы, пектины) и комплекс биологически активных веществ.
Обоснована целесообразность и возможность исключения яичных продуктов из рецептур майонезов за счет введения растворимых (инулины, бета-глюканы, пектины) и нерастворимых (целлюлоза, гемицеллюлоза) пищевых волокон.
Определено влияние препаратов пищевых волокон различного химического строения на вязкость майонезных эмульсий в следующей последовательности: Вивапур MCG 591 F > Потекс Краун > Фибрулин ХL > BeneoтмНР > Nutrim-ОВ № 170 > BeneoтмGR > BeneoтмSynergy 1.
Определены диапазоны массовых долей препаратов пищевых волокон различного состава и строения для получения низкожирных майонезов и соусов с определенными реологическими свойствами.
Получены математические модели, с помощью которых можно рассчитать вязкость майонезных и соусных эмульсий с различными количествами препаратов пищевых волокон и жира.
Установлено влияние препаратов пищевых волокон на сроки хранения низкожирных майонезов и соусов.
Обосновано использование «красных» пальмовых масел и жиров для получения эмульсионных жировых продуктов функционального назначения.
Определены оптимальные диапазоны массовых долей «красных» пальмовых масел и жиров в майонезах, соусах и спредах.
Практическая значимость. Разработаны рецептуры и технологические режимы получения низкокалорийных майонезов и соусов различной жирности, со сбалансированным составом и соотношением ПНЖК, с препаратами ПВ (инулины разных форм, бета-глюканы, гемицеллюлозы, целлюлозы, пектины) и натуральным заменителем сахара фруктозой, не содержащих холестерина.
Разработано 15 рецептур функциональных майонезов и соусов с ПВ и БАВ, оригинальными органолептическими свойствами, различными ароматизаторами, идентичными натуральным.
Разработаны проекты технической документации на низкожирные майонезы и соусы со сбалансированным соотношением ПНЖК семейства -6 к -3 (равным 10:1), с препаратами пищевых волокон, фруктозой и «красным» пальмовым маслом.
Разработаны проекты технической документации на спреды 60%-ной жирности, со сбалансированным соотношением ПНЖК семейства -6 и -3 (равным 10:1), с -каротином, токоферолами, токотриенолами и коферментом Q10.
Работа выполнялась в рамках государственной программы фундаментальных исследований Министерства образования и науки РФ (№ гос. регистрации 0120.0505572, тема НИР «Исследование и формирование научных основ нового поколения жировых продуктов функционального питания, основанных на нутрициологии, пищевой химии, биотехнологии» и № гос. Регистрации 0120.0 805856, тема «Исследование закономерностей формирования структуры и свойств пищевых систем (полуфабрикатов, готовых пищевых продуктов), обогащенных пищевыми волокнами»).
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: IV Международной конференции-выставке «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации» (Москва, МГУПП, 2006 г.); IV Международной конференции «Масложировой комплекс России: новые аспекты развития» (Москва, ВВЦ, 2006 г.), IV Международной научно-технической конференции «Техника и технология пищевых производств» (Могилев, 2007 г.), V Международной научно-практической конференции «Технология и продукты здорового питания» (Москва, МГУПП, 2007 г.), IV Международной научно-технической конференции «Техника и технология пищевых производств» (Могилев, 2008 г.).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 14 научных трудов, в том числе 7 статей в журналах, входящих в утвержденный список ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка используемой литературы и приложений. Работа изложена на 165 страницах печатного текста, содержит 28 таблиц, 50 рисунков и 19 приложений. Список литературы включает 249 источников российских и зарубежных авторов.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
1 Обзор литературы
В обзоре научно-технической литературы обобщены современные сведения о производстве и потреблении майонезов и спредов в РФ, роли жиров и жировых эмульсий в питании. Изложены требования к жировым продуктам для здорового питания и к физиологически функциональным ингредиентам для обогащения эмульсионных жировых систем. Отмечена роль пищевых волокон в формировании физико-химических свойств майонезов, соусов и спредов. Рассмотрены вопросы практического использования масел со сбалансированным составом ПНЖК, растворимых, нерастворимых пищевых волокон, природных антиоксидантов, стабилизаторов, эмульгаторов и ароматизаторов в эмульсионных продуктах.
На основании аналитического обзора обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы требования к функциональным жировым продуктам эмульсионной природы, определены цели, задачи и основные направления исследований.
2. Экспериментальная часть
2.1 Объекты исследования
Сырьем для получения жировых продуктов эмульсионной природы служили рафинированные подсолнечное и рапсовое масла (ГОСТ 1129-93, ГОСТ 8988-77); переэтерифицироанный жир (Санитарное заключение № 25.Р.Ц.02.914.П.000290.02.02); сухое обезжиренное молоко (ГОСТ 10970); сыворотка молочная сухая обезжиренная (ТУ 49-800-81); препараты ПВ: Фибрулин ХL (Бельгия), BeneoтмGR (Бельгия), BeneoтмНР (Бельгия), BeneoтмSynergy 1 (Бельгия); Nutrim-ОВ № 170 (США); Потекс Краун (Швеция); Вивапур MCG 591 F (Австрия); пальмовые жиры: Carotino Олеин, Carotino Shortening GP48V», «Carotino Shortening GP35HV» и «Carotino Shortening CS36V» (Малайзия); стандартизованный соевый лецитин Е322 «Штенцитин Ф-10»; этилендиаминтетрауксусная кислота; гуаровая камедь Е412 «Эдикол 60-70», модифицированный крахмал Е1402 «Клеарам»; фруктоза (Санитарное заключение № 77.99.02.918.Д.001928.03.04); соль поваренная (ГОСТ 13830); -каротин синтетический 30%-ный (ТУ 9353-027-05766117-2000); Dl--токоферол (ТУ 64-5-68-88); моноглицериды пищевых жирных кислот дистиллированные Е471 (ТУ 10-1197); натрий двууглекислый (ГОСТ 2156-76); уксусная кислота пищевая (ГОСТ 6968-76); сорбиновая кислота (ГОСТ 240-85); вода питьевая (ГОСТ Р 51232-98); 9 образцов ароматизаторов идентичных натуральным (ТУ 915430-001-45164756-98) Грибы, Горчица 9111, Чеснок, Тмин, Укроп, Лавр, Земляника, Дыня, Масло сливочное 2432.
2.2 Методы исследования
Жирнокислотный состав растительных масел и жиров изучали методом газовой капиллярной хроматографии по ГОСТ 30418-96 на приборе МЕGA 5600 фирмы «Karlo Erba». Кислотное число определяли по ГОСТ 5476-80, перекисное число по ГОСТ 26593-85. Кислотность майонезов, соусов и стойкость эмульсий определяли по ГОСТ 30004.2-93. Реологические свойства эмульсий первого порядка изучали на вискозиметре вращения «Visco Basic Plus R». Показатели рН майонезных эмульсий определяли на приборе «рН-метр 150М». Майонезы, соусы и спреды получали на лабораторной установке периодического действия «Stephan UMC5». Органолептические показатели майонезов, соусов и спредов определяли по стандартным методикам. Достоверность полученных результатов подтверждалась математическими методами обработки экспериментальных данных.
Исследования проводились в лаборатории кафедры «Органическая и пищевая химия» ГОУ ВПО Московского государственного университета пищевых производств и в ГУ НИИ Питания РАМН.
2.3 Получение функциональных майонезов и соусов
Исследования по разработке технологических решений производства функциональных майонезов и соусов, содержащих препараты пищевых волокон и природные биологически активные вещества, проводили по схеме, представленной на рис. 1.
Рис. 1 Общая схема исследований получения функциональных майонезов и соусов
2.3.1 Улучшение жирнокислотного состава жировой основы
майонеза и соуса
По рекомендациям Института Питания РАМН соотношение ПНЖК семейства омега-6/омега-3 в жировых системах должно составлять 5:1 – для лечебно-профилактического питания и 10:1 – для питания здоровых людей. Наиболее эффективным способом решения этой задачи является использование купажированных масел с оптимальным жирнокислотным составом.
Для получения жировой основы майонезов и соусов, со сбалансированным соотношением ПНЖК семейства омега-6 и омега 3, нами использовались рафинированные дезодорированные подсолнечное и рапсовое масла, был исследован их жирнокислотный состав и, по разработанной ранее методике, создано двухкомпонентное купажированное масло со сбалансированным соотношением ПНЖК семейства омега-6 к омега-3 (табл. 1).
Таблица 1 Жирнокислотный состав купажированного масла (подсолнечное + рапсовое)
| ПНЖК | Содержание ПНЖК, отн. % |
| кислоты семейства -6 | 40,539 |
| кислоты семейства -3 | 4,2215 |
| -6 / -3 | 9,6:1 |
Разработанная композиция двухкомпонентного купажированного масла со сбалансированным соотношением ПНЖК омега-6 к омега-3 стала основой для использования ее в качестве жировой основы в функциональных майонезах и соусах.
2.3.2 Оптимизация жирности эмульсионных продуктов
Разрабатывая технологии эмульсионных жировых продуктов функционального назначения, учитывая требования ГОСТ 30004.1-93, а также учитывая результаты проведенных предварительных исследований, для дальнейших экспериментальных работ были отобраны майонезы и соусы 25, 15, 10 и 5%-ной жирности.
Снижение массовой доли жира обеспечивало понижение калорийности разрабатываемых эмульсионных жировых продуктов.
2.3.3 Обогащение низкожирных майонезов и соусов
пищевыми волокнами
Свойства традиционной высококалорийной майонезной эмульсии во многом определяются входящим в их рецептуру яичным порошком, содержащим холестерин, который нежелателен для употребления больными атеросклерозом, гипертонией, ожирением и людьми пожилого возраста. Так как яичный порошок является основным эмульгирующим и структурирующим компонентом, то его исключение из рецептур приводит к снижению агрегативной устойчивости майонезной эмульсии. Поэтому необходим поиск новых ингредиентов, которые, с одной стороны, являются физиологически функциональными, а с другой, обладают стабилизирующими и эмульгирующими свойствами. Анализ литературы и результаты проведенных предварительных исследований показали возможность эффективного использования ПВ различной химической природы для решения этих задач.
При обогащении майонезов и соусов пищевыми волокнами была поставлена задача сохранить традиционные свойства эмульсионных продуктов, не превышая при этом пределов адекватного уровня их потребления. В табл. 2 представлены адекватные уровни потребления (АУП) установленные Институтом Питания РАМН.
Таблица 2 Адекватный уровень потребления ПВ
| Пищевые волокна | АУП, г |
| Инулин, пектин | 5 |
| Бета-глюкан | 0,75 |
| Гемицеллюлоза, целлюлоза | 20 |
Изучалось влияние различных видов пищевых волокон на физико-химические и органолептические свойства эмульсий, с целью создания качественного продукта, отвечающего сформированным выше описанным требованиям. В результате проведенных исследований для создания нового поколения майонезов и соусов были выбраны следующие ПВ: инулины, бета-глюканы, гемицеллюлоза, целлюлоза и пектины. Схема исследований представлена на рис. 2.
Рис. 2 Схема обогащения низкожирных майонезов и соусов препаратами
пищевых волокон
Помимо физиологически функциональных свойств, используемые ПВ отличались по химическому строению молекул, степени полимеризации, рН, содержанию макро- и микронутриентов, калорийности, способности фиксировать воду и образовывать гели разной прочности. Физико-химические показатели препаратов ПВ представлены в табл. 3, 4.
Таблица 3 Физико-химические показатели препаратов инулина
| № | Показатели | Наименование препаратов инулина | |||
| «Фибрулин ХL» | BeneoтмGR | BeneoтмНР | BeneoтмSynergy1 | ||
| 1 | Форма | Высокоактивный, термостабильный (порошок) | Нативный, гранулированный (порошок) | Высокоактивный (порошок) | Длинноцепочечный, короткоцепочечный (порошок) |
| 2 | Сухие вещества, % | 95±1 | 97±1,5 | 97±1,5 | 97±1,5 |
| 3 | Углеводы, % | Min 99,7 | > 99,5 | > 99,5 | > 99,5 |
| 4 | Инулин, % | 99±0,5 | > 90 | 99,5 | 90-94 |
| 5 | Фруктоза, сахароза, глюкоза, % | Max 1 | 8 | 0,5 | 6-10 |
| 6 | Остаток при сжигании, % | Max 0,3 | < 0,2 | < 0,2 | < 0,2 |
| 7 | Цвет | Белый | Белый | Белый | Белый |
| 8 | Вкус | Нейтральный | Слабо-сладкий без послевкусия | Нейтральный, без послевкусия | Слабо-сладкий без послевкусия |
| 9 | Средняя степень полимеризации | Min 20 | 10 | 23 | |
| 10 | Калорийность, ккал/г | 1 | 1 | 1 | 1,5 |
| 11 | рН | 6-8 | 5-7 | 5-7 | 5-7 |
Таблица 4 Физико-химические показатели препаратов пищевых волокон
| Показатели | Nutrim-ОВ № 170 | Потекс Краун | Вивапур MCG 591 F |
| Форма | Волокна из овсяных отрубей | Картофельная клетчатка мелкого помола | Гранулированная микрокристаллическая целлюлоза |
| ПВ, % | -глюканы 10; целлюлоза 2 | гемицеллюлоза, пектины 45; лигнин 23, целлюлоза 2 | Целлюлоза, гемицеллюлоза 85-91; Карбоксиметилцеллюлоза натрия – 9-15 |
| Макро-, микроэлементы | Белки – 17,03%; Жиры – 6,92%; Углеводы – 65,19%; Витамины гр. В – 8,57 мг, Е – 1,68 мг, Ca – 57,1 мг, Fe – 5,33 мг, Мg – 231,35 мг, Мn – 5,54 мг, P – 722,61 мг, К – 557,22 мг, Se – 44,5 мг, Na – 44,5 мг, Zn – 3,06 мг | Белки – 5%; Жиры – 0,3%; Углеводы – 12% (крахмалы) | |
| Зольность, % | 2,85 | 5 | 5 |
| Влажность, % | Max 8 | Max 8 | Max 8 |
| Цвет | Светло-желтоватый | Светлый | Сероватый |
| Вкус | Свойственный муке из овса | Нейтральный | Нейтральный |
| Запах | Нейтральный | Нейтральный | Нейтральный |
| Калорийность, ккал/г | 3,7 | 7 | |
| рН | 2-12 | 4-8 | 6-8 |
Для выявления способности ПВ (с учетом особенностей их состава и свойств) образовывать гели, требовалось проведение исследований по изучению процессов диспергирования: влияние температурных режимов, интенсивность и продолжительность перемешивания. В табл. 5 показано взаимодействие препаратов пищевых волокон с водой.
Таблица 5 Взаимодействие препаратов пищевых волокон с водой
| Наименование препаратов ПВ | Взаимодействие препаратов пищевых волокон с водой |
| Фибрулин ХL, BeneoтмGR, BeneoтмНР, BeneoтмSynergy 1 | Белый мутный раствор, постепенно обесцвечивающийся |
| Nutrim-ОВ № 170 | Светло-серый, эластичный гель с мелкими коричневыми частицами |
| Вивапур MCG 591 F | Молочно-белый, эластичный гель |
| Потекс Краун | Бежевый, эластичный гель |
Проведенными исследованиями установлено, что гелевые системы, образованные в результате взаимодействия выбранных препаратов пищевых волокон с водой, не позволяют создать агрегативно устойчивые майонезные эмульсии. Поэтому дополнительно, для получения последних, были использованы гуаровая камедь «Эдикол 60-70» и модифицированный крахмал «горячего набухания» «Клеарам». Структурирующие свойства гуаровой камеди проявлялись при минимальных дозировках, поэтому ее применение носило только технологический характер.
Дальнейшие разработки технологий низкожирных майонезов и соусов с препаратами ПВ проводили по следующей схеме:
-смешивание рецептурного количества ПВ с частью водной фазы и их пастеризация (температура 80-85°С) в течение 5-10 мин при перемешивании (скорость вращения мешалки 1500 об/мин) до образования вязкой системы;
-соединение полученной системы, содержащей ПВ, с раствором других водорастворимых рецептурных ингредиентов;
-снижение температуры пищевой системы до 20-25°С и внесение жировой фазы, содержащей гуаровую камедь, бета-каротин, смесь токоферолов и жирорастворимого ароматизатора (скорости вращения мешалки 2000 об/мин);
-введение уксусного раствора и гомогенизация эмульсии (2-3 мин) до образования майонеза (скорость вращения мешалки 2500-3000 об/мин).
На первом этапе исследовали влияние препарата Фибрулин ХL в количестве 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10% на физико-химические и реологические свойства майонезов 25%-ной жирности при неизменных дозировках модифицированного крахмала и гуаровой камеди. Показано, что эмульсии, содержащие 4-10% Фибрулин ХL, характеризовались как стойкие, упругие и однородные. Влияние массовой доли вносимого препарата на стойкость и вязкость полученных эмульсий приведены на рис. 3, 4.
 Рис. 3 Влияние препарата Фибрулин ХL на стойкость эмульсии 25%-ной жирности |  Рис. 4 Влияние препарата Фибрулин ХL на вязкость эмульсии 25%-ной жирности |
При внесении в рецептуры майонезов 25%-ной жирности Фибрулин ХL, в количестве от 1% до 10%, вязкость эмульсий изменялась, возрастая с увеличением дозировок препарата. Эти изменения вязкости позволили нам получить эмульсионные продукты различного назначения: соусы (3-4% Фибрулин ХL) для заправки салатов в качестве связующего компонента, улучшающие вкус готового продукта; майонезы (5-6% Фибрулин ХL) – для заправки салатов и украшения блюд; бутербродные пасты (8-9% Фибрулин ХL) для намазывания на хлеб.
Далее изучено влияние препаратов BeneoтмGR, BeneoтмНР и BeneoтмSynergy1 на физико-химические и реологические свойства низкожирных майонезов и соусов. В эмульсии 25%-ной жирности препараты вносили в количестве 2, 3, 4 и 5%, в эмульсии 15, 10 и 5%-ной жирности – в количестве 3, 4, 5 и 6%. На рис. 5 представлено влияние препаратов инулина на стойкость майонезных эмульсий.
Рис. 5 Влияние массовой доли препаратов инулина на
стойкость эмульсий 15%-ной жирности
Установлено, что стойкость эмульсий у всех изученных образцов, за исключением эмульсий 15%-ной жирности, с различными количествами препаратов BeneoтмНР, BeneoтмGR, BeneoтмSynergy1, составляла 100%. При внесении в рецептуры майонезов 15%-ной жирности 3% препарата BeneoтмНР стойкость эмульсий не соответствовала требованиям ГОСТ 30004.1-93.
На рис. 6 показано влияние препаратов инулина на вязкость низкожирных майонезных эмульсий.
 Эмульсии 25%-ной жирности |  Эмульсии 15%-ной жирности |
 Эмульсии 10%-ной жирности |  Эмульсии 5%-ной жирности |
Рис. 6 Влияние массовой доли препаратов инулина на вязкость низкожирных эмульсий
В ходе проведенных исследований установлено, что эмульсии 10%-ной жирности, содержащие 2-3% препаратов инулина, получались жидкие и не стойкие. При внесении 4-5% препаратов инулина в майонезы 25%-ной жирности; 5% Beneo НР в майонезы 15%-ной жирности; 5-6% препаратов инулина в майонезы 10%-ной жирности; 4-5% Beneo НР, 6% BeneoтмGR и BeneoтмSynergy1 в майонезы 5%-ной жирности получались густые и однородные эмульсии (27-34 Па*с), сравнимые с традиционным высококалорийным майонезом.
Было исследовано влияние препарата Nutrim-ОВ № 170, как источника растворимых (бета-глюканы), нерастворимых (целлюлоза, гемицеллюлоза) пищевых волокон, макро- и микронутриентов (см. табл. 4), на физико-химические и реологические свойства майонезов и соусов. В эмульсионные системы 25 и 15%-ной жирности Nutrim-ОВ № 170 вносили в количестве 1, 2, 3 и 4%, в эмульсии 10 и 5%-ной жирности в количестве 2, 3, 4 и 5%. Результаты исследования представлены на рис. 7, 8.
 |  |
Рис. 7 Влияние препарата Nutrim-ОВ № 170 на стойкость низкожирных эмульсий
 |  |
Рис. 8 Влияние препарата Nutrim-ОВ № 170 на вязкость низкожирных эмульсий
В результате проведенных исследований установлено, что при внесении Nutrim-ОВ № 170 в эмульсии 25, 15, 10 и 5%-ной жирности в количествах 1, 3, 4 и 5% соответственно, были получены густые, однородные и устойчивые эмульсионные системы, аналогичные традиционным высококалорийным майонезам. При внесении 3% Nutrim-ОВ № 170 в эмульсии 10%-ной жирности, продукт получался с консистенцией, свойственной соусам.
В дальнейших исследованиях было изучено влияние препарата Вивапур МСG 591F, содержащего гранулированную микрокристаллическую целлюлозу (табл. 4), на физико-химические и реологические свойства майонезов и соусов пониженной жирности.
В эмульсии 25 и 15%-ной жирности препарат вносился в количестве 1,0, 1,5 и 2,0%, в эмульсии 5%-ной жирности – 2,0, 2,5 и 3,0%. Стойкость эмульсии всех образцов с Вивапур МСG 591F составляла 100%. Изменение вязкости эмульсионных продуктов показано на рис. 9.
 |  |
Рис. 9 Влияние препарата Вивапур МСG 591 F на вязкость
майонезных эмульсий
Установлено, что при внесении 2,0% Вивапур МСG 591 F в майонезы 15%-ной жирности и 2,5-3,0% в майонезы 5%-ной жирности, образовывались однородные, густые и сметанообразные эмульсии, свойственныея традиционным высококалорийным майонезам (24-32 мПа*с), а при внесении 1,0% препарата в майонезы 15%-ной жирности и 2,0% в майонезы 5%-ной жирности – эмульсии, свойственные соусам (20-21 мПа*с). Эмульсии 25%-ной жирности с 1,0-2,0% Вивапур МСG 591 F получались густые и пастообразные (38,16-55,47 мПа*с), что позволяет использовать их для намазывания на хлеб.
Исследовали влияние препарата Потекс Краун на физико-химические и реологические свойства эмульсионных продуктов 25, 15 и 10%-ной жирности. Препарат вносили в майонезы и соусы в количестве 1, 2, 3 и 4%. Установлено, что стойкость полученных майонезов составляла 98,8-100% и соответствовала требованиям ГОСТ 30004.2-93. Влияние препарата Потекс Краун на вязкость майонезов пониженной жирности показано на рис. 10.
Рис. 10 Влияние препарата Потекс Краун на вязкость майонезных эмульсий
Установлено, что при внесении Потекс Краун в количествах 2-3% эмульсии 25, 15 и 10%-ной жирности получались однородные и густые (28-35 мПа*с), как у высококалорийного майонеза. Эмульсии, содержащие 1% препарата, имели однородную, равномерную консистенцию (22-26 мПа*с), свойственную соусам.
По результатам экспериментов, с помощью компьютерной программы STATISTIKA 6, построены графики в трехмерном пространстве, где ось Y означает массовую долю препарата пищевого волокна в готовом продукте, ось Х массовую долю жировой основы, ось Z вязкость эмульсий (Па*с) (рис. 11).
Рис. 11 Влияние препаратов пищевых волокон и %-ного содержания жира на вязкость майонезных эмульсионных систем
Получены математические модели, с помощью которых можно рассчитать вязкость майонезных и соусных эмульсий с определенными количествами вносимых препаратов пищевых волокон и %-ным содержанием жира:
- BeneoтмGR:
Z = 34,746 – 1,293*X – 4,089*Y + 0,043*X2 + 0,079*X*Y + 0,681*Y2
- BeneoтмНР:
Z = 35,116 – 1,968*X – 3,501*Y + 0,063*X2 + 0,055*X*Y + 0,681*Y2
- BeneoтмSynergy 1:
Z = 18,933 – 0,476*X + 1,284*Y + 0,028*X2 – 0,056*X*Y + 0,134*Y2
- Nutrim-ОВ № 170:
Z = 0,534 + 0,726*X – 8,232*Y – 0,009*X2 + 0,824*X*Y + 1,898*Y2
- Вивапур MCG 591 F:
Z = 19,566 – 1,133*X – 5,345*Y + 0,013*X2 + 1,009*X*Y + 0,194*Y2
- Потекс Краун:
Z = 15,744 – 2,365*X – 3,453*Y – 0,011*X2 + 1,101*X*Y + 1,139*Y2, где
Y – массовая доля пищевого волокна (%);
Х массовая доля жировой системы (%);
Z динамическая вязкость эмульсии (Па·с)
Таким образом, использование оптимальных количеств препаратов Фибрулин ХL, BeneoтмGR, BeneoтмНР, BeneoтмSynergy 1, Nutrim-ОВ № 170, Вивапур MCG 591 F или Потекс Краун в рецептурах низкожирных майонезов и соусов позволяло снизить процентное содержание растительного масла от 25 до 5% и получить эмульсионные жировые продукты, с требуемыми физико-химическими показателями, пониженной калорийностью, оказывающие положительное влияние на физиологические функции организма человека.
Определено влияние препаратов пищевых волокон различного химического строения на вязкость майонезных и соусных эмульсий в следующей последовательности: Вивапур MCG 591 F > Потекс Краун > Фибрулин ХL > BeneoтмНР > Nutrim-ОВ № 170 > BeneoтмGR > BeneoтмSynergy 1.
На основании полученных результатов разработаны рецептуры и технологии приготовления майонезов 25, 15, 10 и 5%-ной жирности с препаратами ПВ (Фибрулин ХL, BeneoтмGR, BeneoтмНР, BeneoтмSynergy 1, Nutrim-ОВ № 170, Вивапур MCG 591 F и Потекс Краун), со сбалансированным составом ПНЖК, фруктозой и без использования холестеринсодержащего сырья.
2.3.4 Улучшение органолептических свойств функциональных майонезов и соусов
При формировании функциональных свойств майонезов и соусов возможно изменение их потребительских характеристик потеря или ослабление привычного вкуса и аромата. Поэтому важной задачей являлось придание разрабатываемой продукции приятного вкуса и аромата с помощью ароматизаторов, идентичных натуральным.
Жирорастворимые ароматизаторы вносились в жировую фазу, водорастворимые на стадии приготовления майонезной пасты. Эффективность ароматизации достигали равномерным распределением ароматизатора в системе.
Органолептические характеристики майонезов и соусов с препаратами BeneoтмНР, BeneoтмGR и BeneoтмSynergy1, ароматизаторами идентичными натуральным (Грибы, Горчица 9111, Чеснок, Тмин, Укроп, Лавр, Земляника, Дыня, Сливочный), фруктозой и без яичных продуктов оценивали по вкусу, цвету, запаху и консистенции (рис. 11).
Рис. 11 Лепестковая диаграмма зависимости балловой оценки органолептических показателей низкожирных ароматизированных майонезов и соусов
с BeneoтмНР, BeneoтмGR и BeneoтмSynergy1
Дегустацию проводили в МГУПП на кафедре «Органическая и пищевая химия», с участием сотрудников кафедры и специалистов масложировой промышленности.
По итогам дегустации отобраны следующие образцы, получившие наиболее высокие оценки:
- майонез 25%-ной жирности с 3% BeneoтмSynergy1 и 0,04% ароматизатора Лавр;
- образец 25 %-ной жирности с 3% BeneoтмНР, ароматизаторами Горчица 0,08% и Укроп 0,02%.
2.3.5 Исследование устойчивости майонезов с ПВ при хранении
Для определения сроков хранения, разработанных эмульсионных жировых продуктов, были изучены майонезы и соусы с препаратами ПВ (Фибрулин ХL, BeneoтмGR, BeneoтмНР, BeneoтмSynergy 1, Nutrim-ОВ № 170, Вивапур MCG 591 F и Потекс Краун).
В автореферате приведены результаты исследований майонезов и соусов 25%-ной жирности с Фибрулин ХL в количестве 4%, 6% и 9% заложенных на хранение. Образцы хранили в плотно закрытой таре при температуре плюс 4±2С. В течение 75 суток, через каждые 15 дней, определяли стойкость и вязкость эмульсии, рН системы, вкус и запах. Установлено, что вязкость эмульсионных систем повышалась в течение первых 15 суток, затем наблюдалось ее незначительное снижение (рис. 12).
Рис. 12 Изменение вязкости майонезных эмульсий 25%-ной жирности с Фибрулином ХL в процессе хранения
Стойкость эмульсий не изменялась в течение 75 суток и составляла 100%.
На рис. 13 представлены изменения рН при хранении эмульсионной системы образцов 25%-ной жирности, содержащих Фибрулин ХL.
Рис. 13 Изменение рН эмульсии 25%-ной жирности при хранении
Установлено, что во время хранения у всех образцов рН соответствовали требованиям ГОСТа (4,14-4,27), показатели вкуса и аромата не изменились. Таким образом, проведенные исследования позволили установить сроки хранения функциональных майонезов и соусов с ПВ продолжительностью 75 суток.
2.3.6 Обогащение майонезов и соусов комплексом природных антиоксидантов и биологически активными веществами
Жировая основа майонезов и соусов с высоким содержанием ПНЖК семейства -3 подвержена окислению. Поэтому цель данного этапа работы заключалась в обогащении майонезов природными жирорастворимыми антиоксидантами и биологически активными веществами, содержащимися в «красном» пальмовом масле Каротино Олеин, для увеличения сроков хранения продукции.
В состав «красного» пальмового масла входят -каротин, витамин Е (в форме токоферолов и токотриенолов), кофермент Q10 (убихинон), фитостерины, витамин К, жирные кислоты (полиненасыщенные жирные кислоты, мононенасыщенные жирные кислоты, насыщенные жирные кислоты) с оптимальным сбалансированным соотношением для организма человека.
«Красное» пальмовое масло, имеющее сбалансированный жирнокислотный состав, вносили в майонезы и соусы в количестве 0,3, 0,5, 1,0, 2,0, 3,0 и 4,0% на стадии приготовления жировой основы.
Изучение влияния «красного» пальмового масла на свойства майонезов и соусов с препаратами пищевых волокон, показало, что образцы с 0,3% Каротино Олеин, имели кремовый цвет, 0,5% светло-желтый цвет, 1% желтый, 2% ярко-желтый, 3-4% темно-желтый цвет. Окраска распределялась равномерно по всей массе. Стойкость эмульсий составляла 99-100 %, вкусовые качества отвечали заданным требованиям ГОСТ 30004.1-93.
В табл. 6 представлено содержание биологически активных веществ (БАВ) в майонезах и соусах, содержащих масло Каротино Олеин в количестве 0,5-4,0 %.
Таблица 6 Содержание биологически активных веществ в майонезах и соусах с маслом Каротино Олеин
| Функциональные ингредиенты | 0,5-4,0% Каротино Олеин |
| Содержание каротиноидов, мг | 0,26-2,08 |
| Содержание токотриенолов, мг | 0,376-3,008 |
| Содержание токоферолов, мг | 0,094-0,752 |
| Содержание кофермента Q10, мг | 0,0215-0,172 |
Таким образом, введение в майонезы и соусы «красное» пальмовое масло Каротино Олеин позволило обогатить эмульсионные жировые продукты комплексом природных антиоксидантов, частично защитить их от окисления, придать им привлекательную окраску и увеличить питательную ценность продуктов.
2.4 Получение функциональных спредов с комплексом биологически активных веществ
Помимо майонезов, большим спросом среди потребителей пользуются спреды. Исследования по разработке технологических решений при производстве функциональных спредов с биологически активными веществами проводили по схеме, представленной на рис. 14.
Рис. 14 Схема получения функциональных спредов
2.4.1 Улучшение жирнокислотного состава жировой основы спреда
В спредах также как и в майонезах используют масла и жиры, которые не сбалансированы по жирнокислотному составу. Насыщенные жирные кислоты, формирующие твердую фазу жира, не отвечают требованиям функционального питания. Высокое содержание ненасыщенных жирных кислот является причиной получения спреда с менее привлекательной структурой и консистенцией. Таким образом, жировая основа функциональных спредов должна удовлетворять требованиям здорового питания, а также к структуре и консистенции готового продукта.
Применение переэтерифицированного жира, полученного из компонентов с определенным жирнокислотным составом, не содержащего транс-изомеров жирных кислот, позволяет получить спред, соответствующий требованиям ГОСТ Р 52100-2003.
Для получения жировой основы спредов со сбалансированным соотношением ПНЖК нами были выбраны переэтерифицированный жир, рафинированные дезодорированные подсолнечное и рапсовое масла. Изучен жирнокислотный состав переэтерифицированного жира, подсолнечного и рапсового масел (табл. 8, 9) и с помощью ранее разработанной компьютерной программы была получена трехкомпонентная жировая система для спредов с соотношением ПНЖК семейства -6 и -3, равным 10:1 (табл. 7).
Таблица 7 Жирнокислотный состав жирового продукта на основе переэтерифицированного жира, подсолнечного и рапсового масел
| ПНЖК | Содержание жирных кислот, отн. % |
| кислоты семейства -6 | 40,5 |
| кислоты семейства -3 | 4,2 |
| -6 / -3 | 9,8:1 |
Полученая трехкомпонентная жировая система, со сбалансированным соотношением ПНЖК -6 к -3, послужили основой для создания спредов функционального назначения.
С учетом требований ГОСТ Р 52100-2003 и для снижения калорийности нами был выбран спред с массовой долей жира 60 %.
2.4.2 Обогащение спредов комплексом природных
жирорастворимых антиоксидантов
Для обогащения спредов биологически активными веществами использовали нерафинированное «красное» пальмовое масло Каротино Олеин и твердые пальмовые жиры Каротино Shortening CS36V, Shortening GP35HV и Shortening GP48V, которые содержат комплексы биологически активных веществ (-каротин, токоферолы, токотриенолы, ПНЖК, убихинон и др.).
Для определения оптимальных дозировок продукты Shortening CS36V, Shortening GP35HV и Shortening GP48V в жировую основу спредов вносили в количестве 1, 2, 3 и 4%, Каротино Олеин 0,5; 1,0; 1,5 и 2,0%.
Результаты эксперимента показали, что все образцы представляли собой мелкодисперсную, пластичную, однородную систему. Кислотное и перекисное числа спредов соответствовали требованиям ГОСТ 5476-80 и 26593-85.
По итогам проведенных исследований нами были подобраны оптимальные количества пальмовых твердых жиров и масла Каротино для получения спредов функционального назначения: Олеин в количестве 1%, Shortening CS36V 3%, Shortening GP35HV 2-3%, Shortening GP48V 3-4%. Полученные спреды имели мелкодисперсную, пластичную и однородную систему желтого цвета (равномерно распределенного по всей массе).
Таким образом, пальмовые твердые жиры Каротино Shortening и масло Каротино Олеин, благодаря наличию бета-каротина, токоферолов и токотриенолов, придают спредам привлекательный внешний вид, обогащают их природными жирорастворимыми антиоксидантами и увеличивают питательную ценность продукта.
3 Разработка технической документации
По итогам исследований разработано 2 комплекта проектов технической документации (ТУ и ТИ) на функциональные майонезы, соусы и спреды.
Выводы
В результате проведенных исследований разработаны технологии получения функциональных жировых продуктов эмульсионной природы с пищевыми волокнами и природными биологически активными веществами:
1. Обоснована целесообразность и возможность исключения яичных продуктов (как холестеринсодержащего сырья) из рецептур майонезов, за счет введения растворимых (инулины, бета-глюканы, пектины) и нерастворимых (микрокристаллическая гемицеллюлоза, целлюлоза) пищевых волокон;
2. Установлено, что варьирование дозировок ПВ в рецептурах низкожирных майонезах влияет на консистенцию эмульсии, позволяя получать эмульсионные продукты различного назначения (соусы, майонезы и бутербродные пасты);
3. Выявлена статистическая зависимость влияния различных массовых долей препаратов пищевых волокон и жира на вязкость низкожирных майонезных эмульсий;
4. Получены математические модели, с помощью которых можно рассчитать вязкость майонезных и соусных эмульсий с определенными количествами препаратов пищевых волокон и жирности;
5. Обоснована возможность использования красного пальмового масла в качестве физиологически активного компонента в жировых продуктах эмульсионной природы;
6. Определены оптимальные диапазоны массовых долей Каротино Олеин в майонезах и соусах;
7. Показано, что варьирование дозировок «красных» пальмовых жиров в рецептурах эмульсионных функциональных продуктах позволяет создать различную цветовую гамму, получая продукты с различными потребительскими свойствами;
8. Определены рецептурные физиологические компоненты (препараты пищевых волокон, ПНЖК семейства -6 к -3, фруктоза, красное пальмовое масло) и технологические режимы (температура, скорость вращения мешалки, время сбивания) для производства майонезов и соусов функционального назначения;
9. Предложены ароматизаторы и подобраны их оптимальные массовые доли для улучшения органолептических свойств функциональных майонезов и соусов;
10. Разработаны проекты НТД функциональных майонезов и соусов с ПВ, сбалансированным соотношением ПНЖК семейства -6 к -3, фруктозой и биологически активными веществами (-каротин, токоферолы, токотриенолы, убихинон);
11. Обоснована возможность использования твердых красных пальмовых жиров и масла в качестве физиологически активной добавки для получения спредов функционального назначения;
12. Определены оптимальные дозировки красных пальмовых жиров в спредах 60%-ной жирности;
13. Разработаны проекты НТД спредов с пониженным содержанием жира, сбалансированным жирнокислотным составом, комплексом природных каротиноидов, токоферолов, токотриенолов и убихинона.
По теме диссертации опубликованы следующие работы:
1. Нечаев, А.П. Майонезы для здорового питания, содержащие инулин [Текст] / А.П. Нечаев, С.Ю. Утешева, А.А. Кочеткова, Д.В. Карпухин, Н.Е. Елисеева // Масложировая промышленность. 2005. – № 4.
2. Утешева, С.Ю. Низкокалорийные майонезы, обогащенные инулинсодержащими пищевыми волокнами [Текст] / С.Ю. Утешева, Д.В. Карпухин, Н.Е. Елисеева: сб. материалов международной конференции «Технологии и продуктов здорового питания» 6-8 июня 2005 года – М, 2005 – С 267-271.
3. Утешева, С.Ю. Применение пищевых и биологически активных добавок в майонезах для здорового питания [Текст] / С.Ю. Утешева, А.П. Нечаев, Н.Е. Елисеева: сб. VIII Всероссийского конгресса «Оптимальное питание здоровье нации» - М, 2005.
4. Нечаев, А.П. Эмульсионные жировые продукты, обогащенные красным пальмовым маслом [Текст] / А.П. Нечаев, Н.Е. Елисеева, А.Н. Макеева: сб. материалов четвертой международной конференции «Масложировой комплекс России: новые аспекты развития» 30 мая-1 июня 2006 года – М., 2006 – С.189-191.
5. Нечаев, А.П. Использование красного масла «Carotino» в жировых эмульсионных продуктах для здорового питания [Текст] / А.П. Нечаев, Н.Е. Елисеева, А.Н. Макеева: сб. докладов IV Международной научно-практической конференции «Технологии и продукты здорового питания» 5-7 июня 2006 года Часть II. – М.: Издательский комплекс МГУПП, 2006. – 228 с.
6. Елисеева, Н.Е. Комплекс природных функциональных добавок в майонезах, соусах и спредах [Текст] / Н.Е. Елисеева: сб. докладов IV международной конференции-выставки «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации». Часть III. – М.: МГУПП, 2006. – 159 с.
7. Елисеева, Н.Е. Применение натуральных биологически активных веществ в низкожировых эмульсионных продуктах [Текст] / Н.Е. Елисеева, А.П. Нечаев: сб. материалов 1 Всероссийского съезда диетологов и нутрициологов «Диетология: проблемы и горизонты». – М., 2006 г. – 35 с.
8. Нечаев, А.П. Перспективы использования «Carotino» в масложировых продуктах [Текст] / А.П. Нечаев, Н.Е. Елисеева, А.Н. Макеева // Масложировая промышленность. – 2006. - № 4.
9. Елисеева, Н.Е., Нечаев А.П. Функциональные майонезы и соусы – источники растворимых пищевых волокон [Текст] / Н.Е. Елисеева, А.П. Нечаев // Масложировая промышленность. 2007. - № 3. – с.26.
10. Елисеева, Н.Е. Применение растворимых пищевых волокон в низкожирных майонезах и соусах [Текст] / Н.Е. Елисеева: сб. материалов V Международной научно-практической конференции «Технологии и продукты здорового питания 2007»: в 2 ч. / под общ. ред. С.А. Хуршудяна. – М.: Издательский комплекс МГУПП, 2007. – с. 169-171.
11. Елисеева, Н.Е. Влияние растворимых пищевых волокон на качественные показатели эмульсионных жировых продуктов [Текст] / Н.Е. Елисеева, А.П. Нечаев // Хранение и переработка сельхозсырья. 2007. - № 12. - с.54-56.
12. Елисеева, Н.Е. Влияние растворимых пищевых волокон на консистенцию майонезов и соусов [Текст] / Н.Е. Елисеева, А.П. Нечаев, М.В. Перковец // Масложировая промышленность. 2008. - № 21. – с.14-16.
13. Елисеева, Н.Е. Низкожирные майонезы и соусы с пищевыми волокнами и комплексом биологически активных соединений [Текст] / Н.Е. Елисеева // Масложировая промышленность. 2008. - № 4. – с.40-44.
14. Елисеева, Н.Е. Майонезы и соусы, содержащие пищевые волокна из овсяной муки [Текст] / Н.Е. Елисеева, А.П. Нечаев // Хранение и переработка сельхозсырья. 2008. - № 7. - с.66-67.
