Совершенствование технологии вафель функционального назначения с синбиотическими свойствами
На правах рукописи
ДЖАХИМОВА Оксана Ильинична
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВАФЕЛЬ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
С СИНБИОТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ
05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки
злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов,
плодоовощной продукции и виноградарства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Краснодар – 2009
Работа выполнена в ГОУ ВПО
«Кубанский государственный технологический университет»
Научный руководитель: доктор технических наук, доцент
Красина Ирина Борисовна
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Бархатова Татьяна Викторовна
кандидат технических наук, доцент
Першакова Татьяна Викторовна
Ведущая организация: «Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии
Защита состоится 23 декабря 2009 года в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, конференц-зал
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета
Автореферат разослан 23 ноября 2009 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
канд. техн. наук В.В.Гончар
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1.1 Актуальность работы. В современном мире в связи с ухудшением экологической обстановки и все более широким применением антибиотиков наблюдается нарушение стабильности состава микрофлоры кишечника человека, приводящее к появлению дизбактериоза.
С точки зрения функционального питания пищевые продукты рассматриваются не только как источники энергии и пластических веществ, но и обладающие способностью оказывать благоприятное, оздоровительное воздействие на организм человека
В настоящее время актуальным является поддержание микробных ассоциаций кишечной микрофлоры на уровне, наиболее благоприятном для здоровья человека, т.к., по современным представлениям, от процессов микробной ферментации в толстом кишечнике зависит не только нормальное функционирование пищеварительной системы, но и состояние организма в целом, а дисбаланса кишечного микробиоценоза (при антибиотикотерапии, влияние экологических факторов – токсины и мутагенные вещества) приводит к серьезным физиологическим нарушениям и может являться первопричиной многочисленных заболеваний. Поиски путей и средств профилактики и коррекции дисбиотических нарушений являются актуальной проблемой.
В связи с этим, продолжается активный поиск оптимальных средств, направленных на профилактику возникновения дисбактериоза и увеличивающих сопротивляемость организма неблагоприятным факторам внешней среды. Этим обусловлено появление на рынке продуктов, синбиотиков (комбинация пробиотиков и пребиотиков). Эффективность синбиотиков основана на синергизме пробиотиков и пребиотиков, за счет которого не только имплантируются вводимые микроорганизмы в желудочно-кишечный тракт человека, но и стимулируется рост и развитие его собственной микрофлоры.
Перспективным при создании синбиотических функциональных продуктов является поиск и внедрение в производство натуральных компонентов, обладающих высокими технологическими и физиологическими функциональными свойствами. Свойствами пребиотиков обладают пищевые волокна и олигосахариды и их производные. Пищевые волокона способны воздействовать на нормофлору кишечника, усиливать селективную ферментацию, проявлять адсорбирующий эффект, оказывать стимулирующее воздействие на рост полезной микрофлоры кишечника, что позволяет создавать на их основе эффективные синбиотические продукты.
Пищевой промышленностью производится широкий ассортимент синбиотических продуктов на молочной основе, однако, выбор таких продуктов других групп еще невысок. Традиционно мучные кондитерские изделия пользуются большой популярностью, как у детей, так и у взрослого населения. Ввиду того, что жировые начинки не подвергаются тепловой обработке в ходе технологического процесса, создается возможность сохранить синбиотики в нативном состоянии. В этой связи разработка технологий синбиотических мучных кондитерских изделий является актуальной.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии тематикой НИР кафедры Технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производства КубГТУ «Разработка научных основ создания технологий и ассортимента хлебобулочных и мучных кондитерских изделий лечебно- профилактического назначения» № госрегистрации 01200304874
1.2 Цели и задачи исследований. Целью работы являлось совершенствование технологии вафель функционального назначения с синбиотическими свойствами.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
- изучение, анализ и систематизация научной и патентной литературы по теме исследований;
- теоретическое и экспериментальное обоснование целесообразности при-менения пробиотических и пребиотических добавок в качестве сырья для производства вафельных изделий;
- исследование комплекса физиолого-биохимических свойств бифидобактерий и комплексных бакпрепаратов;
- изучение состава и технологических свойств пребиотиков;
- выбор оптимальных дозировок и способов внесения синбиотика в жировую начинку вафельных изделий;
- исследование влияния внесенных добавок на реологические, физико-химические и органолептические свойства вафельных изделий;
- разработка рецептуры и технологии вафельных изделий функционального назначения;
- оценка потребительских свойств, пищевой ценности, безопасности и сохраняемости вафельных изделий функционального назначения с синбиотическими свойствами;
- изучение изменения пробиотических свойств синбиотического продукта в процессе хранения;
- клинические исследования новых видов вафельных изделий функционального назначения;
- опытно-промышленная апробация результатов исследований и разработка комплекта технической документации на новые сорта вафельных изделий функционального назначения;
- оценка экономической эффективности от внедрения и реализации вафельных изделий функционального назначения по разработанным рецептурам.
1.3 Научная новизна. Научно обоснована целесообразность и эффективность использования пробиотиков – комбинированных поливидовых бакконцентратов Бифилакта А и Бифилакта Д – и пребиотика – растворимых бифидогенных пищевых волокон BeneoTMSynergy1 – в качестве синбиотической добавки к вафельным изделиям.
Изучены физиолого-биохимические и технологические свойства штаммов бифидобактерий и комплексных бакконцентратов, а также растворимых бифидогенных пищевых волокон BeneoTMSynergy1. Выявлены основные закономерности совместного влияния пробиотиков и бифидогенных волокон на технологические свойства жировой начинки и качество вафель.
Выявлено положительное влияние синбиотического комплекса на реологические и адгезионные свойства жировой вафельной начинки. Определены эффективные дозировки синбиотического комплекса для обогащения вафельных изделий.
Показана возможность снижения содержания жира в вафельной начинке за счет внесения бифидогенных пищевых волокон BeneoTMSynergy1, что приводит к снижению энергетической ценности.
С использованием метода компьютерного моделирования разработана рецептура жировой вафельной начинки повышенной физиологической ценности.
Показано, что применение синбиотического комплекса при производстве вафельных изделий повышает их потребительские свойства и увеличивает стойкость вафельной начинки к окислению жировой фазы в процессе хранения.
Проведенная клиническая оценка разработанных вафельных изделий –«Колибри» и «Мулат» позволила выявить положительное влияние на физиологическое состояние организма человека, заключающееся в коррекции микробиоценоза кишечника.
1.4 Практическая значимость. Разработана рецептура вафель «Колибри» и «Мулат», обладающих высокими потребительскими свойствами и физиологической ценностью. На основе анализа и обобщения результатов теоретических и экспериментальных исследований разработаны практические рекомендации по выпуску вафельных изделий с синбиотическими свойствами.
Разработан комплект технической документации на вафли с синбиотическими свойствами (ТУ 9137-263-02067862-2008; ТИ 02067862–263–2008, РЦ 02067862-263; РЦ 02067862-264).
1.5 Реализация результатов исследования. Разработанные технологические режимы приготовления вафельных изделий с жировой начинкой с внесением синбиотиков, а также рецептуры мучных кондитерских изделий испытаны в условиях учебно- научно- производственного комплекса факультета инженерии, экспертизы и компьютерного моделирования и высоких технологий.
Опытно-промышленные испытания разработанных технологических и технических решений проведены на ОАО «Каравай» (г. Краснодар).
Разработанные технические и технологические решения рекомендованы к внедрению на предприятиях в II квартале 2010 г. Ожидаемый экономический эффект от внедрения и реализации вафельных изделий функционального назначения с синбиотическими свойствами в объеме 1000 тонн в год составит 700 тыс руб.
1.6 Апробация работы Результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученных автором, доложены и обсуждены на: Межд. конф. студ. и аспирантов «Техника и технология пищевых производств» (г. Могилев, 2006); VIII Регион. науч.-практич. конф. молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (г. Краснодар, 2006); VIII науч.- практич. конф. с межд. участием «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств» (г. Барнаул, 2006); V науч.-практ. конф. молодых ученых и студ. Юга России «Медицинская наука и здравоохранение» (г. Анапа 2007); ХХХVI науч. конф. студ. и молодых ученых вузов ЮФО, посвященная 40-летнему юбилею КГУФКСиТ (г. Краснодар, 2009); X Межд. конф. молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (г. Казань, 2009); Межд. науч. студ. конф. «Научный потенциал студенчества в XXI веке» (г. Ставрополь, 2009); Международная научно-практическая конференция «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века» (г. Краснодар, 2009).
1.8 Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 18 научных трудов, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получено 3 патента РФ на изобретение.
1.9 Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора научно-технической и патентной литературы, методической части, экспериментальной части, выводов, списка использованных литературных источников и приложения. Основная часть работы выполнена на 138 страницах, включает 21 таблицу и 24 рисунка. Список литературных источников включает 171 наименование отечественных и зарубежных авторов.
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Объекты исследований. В качестве объектов исследований использовали штаммы бифидобактерий и поливидовые концентраты Бифилакт А и Бифилакт Д (ТУ 9229-102-04610209-2002), а также коммерческие препараты: инулина (препарат Raftiline НР), олигофруктозы (препарат Raftilose P97) и комплекс инулина и олигофруктозы (препарат BeneoTMSynergy1) компании ORAFTI (Бельгия).
2.2 Методы исследований. При проведении экспериментальных исследований использовали общепринятые и специальные методы анализа состава и свойств продуктов, а также современные физико-химические методы анализа.
Определение бифидобактерий проводили в соответствии с МУК 4.2.999, определение бифидобактерий в смешанных с молочнокислыми бактериями культурах – в соответствии с МУК 4.2.577.
Вязкость пробиотиков определяли реологическим методом с помощью визкозиметра Оствальда при температуре 20° С; удельную скорость роста микроорганизмов – по нарастанию биомассы; концентрацию ЭПС – антроновым методом; количественный учет микроорганизмов проводили методом предельных разведений на среде ГМС или ГМК по ТУ 10-02-02-789-192-95; рН – потенциометрическим методом по ГОСТ 3624-87; антимутагенную активность – по тесту Эймса.
При проведении лабораторных и производственных испытаний вафельных изделий использовали общепринятые и специальные методы оценки качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий. Определение реологических характеристик полуфабрикатов и готовых изделий проводили на приборах «Реотест-2» и Структурометр СТ-1.
Оценку результатов и их статистической достоверности проводили с использованием современных методов расчёта статистической достоверности результатов измерений с помощью пакетов прикладных программ Microsoft Office Excel 2007 и Statistic 6.0 for Windows.
Структурная схема исследования приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Структурная схема исследований
3.1 Результаты исследований и их анализ Основным приемом в создании синбиотических функциональных продуктов является поиск и внедрение в производство субстанций природного происхождения, обладающих одновременно технологической и физиологической функциональностью. Применение бифидобактерий в составе пробиотиков особенно актуально, так как эти микроорганизмы относятся к важнейшим представителям микробиоценоза человека.
Основываясь на имеющихся данных о видовом составе микрофлоры желудочно-кишечного тракта человека, а также опыте использования чистых культур в производстве продуктов специального назначения для создания синбиотических систем были отобраны штаммы B.bifidum 791, B. longum B339M, а также поливидовые концентраты Бифилакт А и Бифилакт Д.
При изучении колонизирующего потенциала установили, что штаммы бифидобактерий B.bifidum 791, B.longum B339M, как и концентраты Бифилакт А и Бифилакт Д обладали устойчивостью к высокой концентрации желчи; к раствору фенола и развивались в среде с низкими и высокими показателями рН.
Проведенные исследования показали, что все штаммы обладали выраженной антагонистической активностью. Индекс ингибирования роста патогенной и условно-патогенной микрофлоры в наибольшей степени зависел от вида тест-культуры, нежели от штамма или концентрата.
В таблице 1 приведена сравнительная характеристика исследуемых пробиотиков.
Из приведенных данных видно, что физиолого-биохимические и антагонистические свойства данных микроорганизмов обосновывают их применение в качестве пробиотиков в производстве синбиотических продуктов.
Таблица 1 – Сравнительная характеристика биотехнологического потенциала
пробиотических микроорганизмов
| Штамм | Показатели | |||
| Вязкость, сСт | Удельная скорость роста, ч-1 | Количество жизнеспособных клеток, КОЕ/см3 | Антимутагенная активность, % | |
| B.bifidum791 | 5,81 | 0,65 | 3х1011 | 70,5 |
| B. longumB339M | 7,38 | 0,77 | 5х1010 | 65,2 |
| Бифилакт Д | 4,65 | 0,68 | 7х1011 | 80,0 |
| Бифилакт А | 2,15 | 0,58 | 5х1011 | 73,4 |
Таким образом, полученные нами данные о способности пробиотических микроорганизмов синтезировать антимутагенные вещества создают реальные предпосылки для создания новых продуктов с антимутагенными свойствами, результаты исследований свидетельствуют о высокой выживаемости пробиотических культур, метаболизм которых обеспечивает микробиологическую безопасность при производстве мучных кондитерских изделий.
Для стимулирования роста аутофоры человека и улучшения выживаемости вносимых бактериальных добавок в кишечнике в качестве второго объекта исследований были выбраны пищевые волокна с бифидогенными свойствами.
Для обоснования их применения в технологии вафельных изделий были изучены физико-химические показатели качества трех коммерческих препаратов: инулина (препарат Raftiline НР), олигофруктозы (препарат Raftilose P97) и комплекс инулина и олигофруктозы (препарат BeneoTMSynergy1). Результаты этих исследований представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Физико-химические показатели качества пребиотиков
| Наименование показателя | Значения показателей качества пребиотиков | ||
| Raftiline НР | Raftilose P97 | BeneoTMSynergy1 | |
| Массовая доля влаги, % | 3,07 | 3,70 | 3,5 |
| Активная кислотность, рН | 6,28 | 7,19 | 7,05 |
| Плотность, кг/м3 | 245 | 275 | 260 |
| Растворимость при 250С, г/л | 125 | 750 | 350 |
| Гранулометрический состав, % | 8523мкм | 86 >21мкм | 9016мкм |
Анализ результатов таблицы 2 показал, что физико-химические показатели качества пребиотиков позволяют использовать их в качестве ингредиентов при производстве жировых начинок для вафельных изделий.
Установлено также, что пищевые волокна BeneoTMSynergy1 имеют более высокую водосвязывающую и влагоудерживающую способность и более низкую жироудерживающую способность по сравнению с другими препаратами.
Таким образом, можно сделать вывод о целесообразности применения в качестве функционального ингредиента с бифидогенными свойствами пищевых волокон BeneoTMSynergy1.
По показателям безопасности пищевые волокна с пребиотическими свойствами соответствуют требованиям, предъявляемым СанПин к рецептурным компонентам для вафельных изделий.
На следующем этапе изучали показатели синбиотических систем, состоящих из пробиотиков Бифилакт А или Бифилакт Д и пребиотика BeneoTMSynergy1. При этом определяли количество клеток микроорганизмов, через 6, 24, 36 и 48 часов. Также определяли и антагонистическую активность синбиотических систем, при этом пребиотик BeneoTMSynergy1 вносили в среду выращивания в количестве 5%.
Результаты изучения влияния пребиотика BeneoTMSynergy1 на динамику роста лакто- и бифидобактерий, которые входят в состав комбинированных бакконцентратов Бифилакт А и Бифилакт Д представлены на рисунке 2.
Рисунок 2– Влияние пищевых волокон BeneoTMSynergy1 на динамику роста пробиотиков
- Контроль;
- Бифилакт А;
- БифилактД
При изучении антагонистической активности подавление развития тест-культуры наблюдалось уже к 20 часам культивирования, а к 48 часам наступала полная гибель тест-культур, как в Бифилакте А, так и в Бифилакте Д. Экспериментально выявлено, что антагонизм бифидобактерий в присутствии пребиотика BeneoTMSynergy1 усиливаются.
Таким образом, проведенные исследования показали целесообразность создания синбиотической системы, представляющей собой комбинацию пробиотиков – Бифилакта А или Бифилакта Д – и пребиотика – бифидогенных пищевых волокон BeneoTMSynergy1, оказывающих взаимно усиливающее воздействие на физиологические функции в организме человека.
3.2 Влияние про- и пребиотиков на реологические характеристики модельных структурированных дисперсных систем Для подтверждения технологических свойств про- и пребиотиков в структурированных дисперсных системах, к которым относится жировая начинка для мучных кондитерских изделий, исследования проводили на суспензии частиц сахарной пудры, диспергированных в кондитерском жире при концентрации дисперсной фазы 60%.
На рисунках 3 и 4 представлены данные по влиянию пробиотиков и бифидогенных волокон BeneoTMSynergy1 на эффективную вязкость модельных структурированных систем с неразрушенной и максимально разрушенной структурой.
Из приведенных диаграмм видно, что введение в модельные системы про- и пребиотиков значительно повышает степень структурообразования по сравнению с контрольным образцом без их введения, что позволяет рекомендовать исследуемые про- и пребиотики для эффективного управления свойствами структурированных дисперсных систем.
3.3 Выбор оптимальной дозировки пробиотиков и бифидогенных волокон для введения в жировую вафельную начинку. Для выбора оптимальной дозировки пробиотических культур и пребиотических волокон BeneoTMSynergy1 при замене жира и исследования влияния про- и пребиотиков на реологические свойства жировой начинки вафель, были приготовлены образцы жировой начинки, в которые вводили пробиотики. Бифилакт А и Бифилакт Д в количестве 0,04 до 0,12% к массе продукта. Дозы биомассы Бифилакта А и Бифилакта Д выбирались таким образом, чтобы содержание микроорганизмов в 1 грамме было не менее 107 КОЕ.
Пребиотические волокна BeneoTMSynergy1 вводили в начинку в количестве то 10 до 30%, заменяя ими эквивалентное количество жира.
Результаты исследования изменения вязкости и плотности жировой начинки при внесении пробиотиков представлены на рисунке 5, а пребиотика BeneoTMSynergy1 на рисунке 6.
Из приведенных зависимостей (рисунок 5) видно, что с увеличением дозировки пробиотиков с 0,04 до 0,12%, как Бифилакта А так и Бифилакта Д, вязкость начинки снижается незначительно, а плотность практически не изменяется.
Рисунок 5 – Влияние дозировок пробиотиков на вязкость (1,2) и плотность (3,4) жировой начинки:
1 и 3 – Бифилакт А;
2 и 4 – Бифилакт Д
В результате исследований структурно-механических показателей жировой начинки установлено, что увеличение содержания пребиотических волокон BeneoTMSynergy1 приводит к увеличению вязкости начинки и плотности начинки, что вероятнее всего связано с тем, что коагуляционная структура, которую образует дисперсная среда, возникает за счет сцепления частиц BeneoTMSynergy1 и сахарной пудры через тонкие прослойки дисперсионной среды (жира). С уменьшением содержания жира в начинке жировая прослойка между частицами становится тоньше, происходит упрочнение структуры и коагуляционных контактов.
Рисунок 6 – Влияние внесения пребиотика BeneoTMSynergy1 на вязкость (1) и плотность (2) жировой начинки
Образование структуры жировых масс происходит при их охлаждении в результате кристаллизации дисперсионной среды – смеси жиров. Процесс структурообразования жировых масс при их охлаждении сопровождается снижением температуры массы и упрочнением ее структуры, т.е. увеличением пластической прочности.
Установлено, что введение в рецептуру жировой начинки пробиотиков БифилактА и Бифилакт Д способствует незначительному повышению пластической прочности начинки. Тогда как замена части жира пищевыми волокнами BeneoTMSynergy1 приводит к увеличению пластической прочности почти в три раза при увеличении дозировки пищевых волокон до 30%. Прочность коагуляционных структур определяется числом и прочностью контактов твердых частиц в единице объема. Увеличение твердых частиц и уменьшение толщины прослойки жира приводит к упрочнению структуры.
Известно, что при производстве жировой начинки очень важна степень прилипания ее к поверхностям формующих деталей машин. В ходе исследований изучали влияние дозировки пробиотиков Бифилакта А и Д, а также пребиотических волокон BeneoTMSynergy 1 на адгезионную прочность жировой начинки. Изменение адгезионных свойств опытных образцов жировой начинки в зависимости от процентного содержания вносимых добавок представлено на графиках (рисунок 7).
А Б
Рисунок 7– Влияние дозировки пробиотиков (А) и пребиотиков (Б) на
адгезионную прочность жировой начинки
Как видно из приведенных данных сила отрыва жировой начинки для вафель от контактирующей поверхности с внесением пробиотиков уменьшается по сравнению с контролем, что связано с участием вносимых пробиотиков в процессах гидратации, а внесение пребиотических волокон BeneoTMSynergy1 в жировую начинку приводит к увеличению силы отрыва ее от формующей поверхности, что вероятнее всего связано с повышением пластичности начинки при внесениии пребиотических волокон BeneoTMSynergy1.
Математический анализ результатов обработки экспериментальных данных показал, что внесение как пробиотиков, так и пребиотиков, оказывало влияние на физико-химические свойства жировой начинки, при этом оптимальные дозировки пробиотиков находятся в пределах 0,06–0,08% к массе начинки, а пребиотика BeneoTMSynergy1 в пределах 15–20%.
3.4 Разработка научно-обоснованной рецептуры вафель с жировой начинкой. Обобщение результатов экспериментов послужило основанием для разработки рецептур вафель с жировыми начинками функционального назначения с синбиотическими свойствами.
При разработке рецептур вафельных изделий руководствовались теорией сбалансированного питания, согласно которой нормальное функционирование организма обеспечивается при его снабжении не только необходимыми энергией и белком, но и также при соблюдении определенных соотношений между многочисленными незаменимыми факторами питания, каждый из которых выполняет свою специфическую функцию в обмене веществ.
Для определения соотношения рецептурных компонентов применено симплекс-решетчатое планирование эксперимента. По полученным данным были определены коэффициенты полиномов второй степени, характеризующие выходные параметры. Путём совмещения симплексов для выбранных показателей установлены рациональные дозировки рецептурных компонентов.
На основании разработанных моделей созданы рецептуры вафельных изделий функционального назначения с внесением синбиотических добавок, которые приведены в таблице 3.
Таблица 3 – Рецептура вафель, обладающих синбиотическими свойствами
| Наименование сырья и полуфабрикатов | Расход сырья в натуре на 1т готовой продукции, кг | |
| «Колибри» | «Мулат» | |
| Мука высшего сорта | 262,25 | 262,25 |
| Желтки | 26,23 | 26,23 |
| Соль | 1,31 | 1,31 |
| Сода | 1,31 | 1,31 |
| Сахарная пудра | 411,70 | 322,84 |
| Кондитерский жир | 228,10 | 257,88 |
| Эссенция тропик | 2,06 | отсутствие |
| Эсенция кофейная | отсутствие | 1,94 |
| Кофейная паста | отсутствие | 2,12 |
| Кислота лимонная | 2,06 | отсутствие |
| Бифилакт А | 0,549 | отсутствие |
| Бифилакт Д | Отсутствие | 0,510 |
| BeneoTMSynergy1 | 46,72 | 49,47 |
| Крошка этих же вафель | 96,18 | 96,18 |
3.5 Обоснование технологических параметров производства вафель с жировыми начинками с синбиотическими свойствами. Одна из основных задач современной технологии производства вафельных изделий состоит в обосновании оптимальных параметров технологических процессов и изыскании путей их интенсификации при одновременном повышении качества готовых изделий.
Изучение реологических свойств начинки показало (рисунок 8), что при добавлении пробиотиков и BeneoTMSynergy1 в жировую начинку для вафель происходит изменение вязкости и предельного напряжения сдвига начинки.
Рисунок 8– Зависимость эффективной вязкости жировой начинки от скорости сдвига при температуре 25 °С:
1 – Контроль;
2 – «Колибри»;
3 – «Мулат»
Характер зависимости эффективной вязкости от градиента скорости одинаков как для контрольной так и для опытных масс.
Изучение кинетики изменения пластической прочности проводили в процессе охлаждения жировой начинки. Измерение пластической прочности осуществляли через каждые 4 мин в течение 16 мин.
Влияние совместного внесения пробиотиков и BeneoTMSynergy1 на пластическую прочность жировой массы представлено на рисунке 9.
Рисунок 9 – Зависимость пластической прочности жировой начинки для вафель от продолжительности охлаждения:
1 – Контроль;
2 – «Колибри»;
3 – «Мулат»
Из представленных данных видно, что уменьшение содержания жира в массе и одновременное увеличение твердой фазы в ней приводит к увеличению ее прочности. Продолжительность выстойки готовых вафель сокращается.
Одним из наиболее важных требований к качеству вафель– плотное прилегание вафельного листа к начинке, что определяется силой сцепления этих полуфабрикатов или адгезионной связью. В качестве меры адгезии вафельного листа к начинке приняли усилие сдвига. Установлено, что совместное внесение в начинку пробиотиков и BeneoTMSynergy1 способствует повышению адгезионной прочности в опытных образцах вафель по сравнению с контролем. Это объясняется тем, что у опытных образцов вязкость начинки выше, чем у контрольного, благодаря чему она более прочно скрепляется с листами
3.6 Оценка потребительских свойств вафель с синбиотическими свойствами. На следующем этапе исследования проводили комплексную оценку потребительских свойств разработанных вафельных изделий.
Результаты сенсорного анализа разработанных видов вафельных изделий показали, что они выгодно отличаются от контроля по вкусовым показателям, так как они имеют начинку более нежной консистенции, при отсутствии посторонних привкусов.
По основным физико-химическим показателям разработанные виды вафельных изделий функционального назначения с синбиотическими свойствами практически не отличаются от контрольного образца, но имеют меньшее содержание сахара и жира (таблица 4). Увеличение соотношения вафельный лист: начинка в сторону вафельного листа обусловлено увеличением пластичности вафельной начинки, и в связи с этим возможностью нанесения ее более тонким слоем.
Таблица 4 – Физико-химические показатели качества вафель
| Показатели | «Ананасные» контроль | «Колибри» | «Мулат» |
| Массовая доля влаги в начинке, % | 0,98 | 1,33 | 1,45 |
| Массовая доля жира на сухое вещество, % | 38,9 | 33,1 | 32,8 |
| Массовая доля сахара по сахарозе на сухое вещество,% | 32,3 | 31,7 | 31,3 |
| Соотношение вафельный лист : начинка | 20:80 | 35:65 | 30:70 |
Целесообразность применения синбиотиков, содержащих пробиотик БифилактА или БифилактД и пребиотик BeneoTMSynergy1 подтверждена также исследованиями пищевой ценности разработанных вафельных изделий (таблица 5).
Таблица 5 – Химический состав и пищевая ценность вафельных изделий
| Наименование | Содержание в 100 г | ||
| «Ананасные» контроль | «Колибри» | «Мулат» | |
| Массовая доля, г : белки жиры углеводы, в т.ч. пищевые волокна зола Массовая доля минеральных веществ, мг/ 100г kалий кальций магний фосфор железо Энергетическая ценность,ккал | 3,31 38,70 56,71 0,50 0,30 43,11 8,09 2,67 33,15 0,54 562 | 3,37 33,00 61,75 5,2 0,55 45,23 9,14 2,84 33,34 0,57 507 | 3,45 32,30 62,18 5,49 0,62 44,12 8,96 2,77 33,49 0,56 496 |
Отмечено снижение содержания жира на 15–17% и усвояемых углеводов на 25–30% в опытных образцах по сравнению с контролем. Особо следует отметить, что разработанные сорта вафельных изделий содержат в своем составе пищевые волокна, следовательно, наличие их в рационе питания является дополнительным источником пищевых волокон.
Принимая во внимание это, можно сделать вывод, что потребление разработанных сортов вафельных изделий позволит обеспечить суточную норму пишевых волокон на 17,3-18,4% при употреблении 100г разработанных вафель.
Одним из важных потребительских свойств пищевых продуктов является свойство сохраняемости. Для исследования сохраняемости изделия хранили в гофрированных коробах, упакованными в целлофановые пакеты при температуре 18±3°С и относительной влажности 70-75%.
Высокая сохраняемость разработанных мучных кондитерских изделий подтверждается результатами исследования изменений перекисного числа жировой фазы при хранении (рисунок 10).
Пробиотические микроорганизмы не способны влиять на окружающую среду в кишечнике, если их популяция не достигает определенного минимального уровня – 1х107 КОЕ/см3, т.е. клетки бифидобактерий должны оставаться живыми во время хранения, чтобы обеспечить потребителю адекватное количество клеток. Для подтверждения вышеуказанного по отношению разработанных вафельных изделий, исследовали основные показатели качества в процессе хранения.
Рисунок 10 – Изменение степени окисленности жировой фазы в процессе хранения вафельных изделий с синбиотическими добавками
1 – Контроль;
2 – «Колибри»;
3 – «Мулат»
Было изучено влияние температуры хранения на сохранность пробиотиков в вафлях с синбиотическими свойствами. Результаты изменения количества клеток пробиотиков в синбиотических вафельных изделиях с пребиотическими волокнами BeneoTMSynergy1 представлены на рисунке 11
Рисунок 11 – Показатели сохранности пробиотиков в вафельных изделиях при при различных температурах хранении в течение:
| Свежевыработанные; | |
| 1 мес; | |
| 2 мес; | |
| 3 мес; | |
| 4 мес. |
Таким образом, результаты исследований показали, что при хранении вафельных изделий с синбиотическими свойствами клетки пробиотических микроорганизмов сохраняют свою жизнеспособность. Внесение пребиотических волокон BeneoTMSynergy1 оказывает стабилизирующее действие: в сочетании с ними препараты бактерий сохранялись дольше и проявляли устойчивость к температурным воздействиям в широком диапазоне температур.
Оценку безопасности и физиологически функциональных свойств разработанных вафельных изделий с синбиотическими свойствами осуществляли совместно со специалистами Кубанского государственного медицинского университета.
Установлено, что после регулярного приема разработанных функциональных вафельных изделий у пациентов отмечалось статистически значимое повышение содержание бифидобактерий, также зарегистрировано уменьшение удельного веса условно-патогенной флоры.
На основании биохимических исследований можно сделать вывод, что применение вафельных изделий с синбиотическими свойствами в схеме комплексного лечения дисбактериоза кишечника способствует повышению активности защитных систем организма. Это проявляется в активном восстановлении микроэкологического статуса желудочно-кишечного тракта.
На вафельные изделия с жировой начинкой, а также на технологию их получения разработаны и утверждены комплекты технической документации, включающие технические условия, рецептуры и технологическую инструкцию.
Ожидаемый экономический эффект от внедрения в производство и реализации разработанных вафельных изделий в объеме 1000 тонн в год составит 700 тыс руб.
ВЫВОДЫ
Выполнены комплексные исследования, позволяющие теоретически и экспериментально обосновать применение пробиотических поливидовых концентратов Бифилакт А и Бифилакт Д и бифидогенных пищевых волокон BeneoTMSynergy1 в качестве высокоэффективных синбиотических добавок для регулирования технологических свойств жировых начинок для вафель и формирования потребительских свойств вафельных изделий.
- Изучены физиолого-биохимические свойства штаммов бифидобактерий: B.bifidum 791, B.longum B339M и концентратов Бифилакт А и Бифилакт Д. При этом установлено, что поливидовые бакконцентраты Бифилакт А и Бифилакт Д обладают высоким биохимическим и колонизирующим потенциалом, имеют высокую антогонистическую и антимутагенную активность и обоснована перспективность их применения в качестве пробиотических культур в производстве синбиотических продуктов.
- Обоснован выбор бифидогенных волокон для введения в единые синбиотические системы. Определена целесообразность и эффективность применения пищевых волокон BeneoTMSynergy1 в качестве функционального ингредиента с бифидогенными свойствами.
- Установлено, что в синбиотических системах пищевые волокна BeneoTMSynergy1 оказывают стимулирующее действие на рост пробиотиков, а также усиливают антагонистическую активность баккоцентротов Бифилакта А и Д, что подтверждает целесообразность создания синбиотической системы, представляющей собой комбинацию пробиотиков – Бифилакта А или Бифилакта Д – и пребиотика – бифидогенных пищевых волокон BeneoTMSynergy1.
- Обосновано применение пробиотиков в количестве 0,06 – 0,08% к массе начинки, а также пищевых волокон с бифидогенными свойствами BeneoTMSynergy1 в количестве 15 – 20%, что позволяет получить начинку с оптимальными органолептическими и структурно-механическими свойствами.
- Установлено, что внесение про- и пребиотиков положительно влияет на структурно-механические свойства жировой начинки, что позволяет рекомендовать их использование для регулирования технологического процесса.
- Научно обоснована рецептура вафельных изделий, состав которых максимально приближен к эталонному, в соответствии с требованиями к продуктам функционального назначения. Определены оптимальные технологические параметры приготовления жировой начинки для вафель: Продолжительность вымешивания 12-15 мин; продолжительность выстойки вафель 120-150 мин; толщина начинки 1,0-1,5мм.
- Выявлено положительное влияние синбиотических систем на формирование потребительских свойств и физиологической ценности вафельных изделий, установлены сроки их хранения, обеспечивающие безопасность и максимальное сохранение потребительских свойств.
- Показано, что пробиотические микроорганизмы сохраняют свою жизнеспособность на протяжении всего срока хранения вафельных изделий с синбиотическими свойствами.
- На основании проведенных медико-биологических и клинических исследований была подтверждена высокая терапевтическая эффективность и безвредность разработанных вафельных изделий с синбиотическими свойствами.
- Разработан и утвержден комплект технической документации (ТУ, ТИ и РЦ) на производство вафельных изделий «Колибри» и «Мулат» функционального назначения с использованием синбиотических добавок. Выработаны опытно-промышленные партии вафельных изделий в производственных условиях ОАО «Каравай».
Ожидаемый экономический эффект от внедрения в производство и реализации разработанных вафельных изделий в объеме 1000 тонн в год составит 700 тыс руб.
Основные положения диссертации опубликованы в работах:
1. Джахимова О.И. Вафли с пробиотическими свойствами / Джахимо- ва О.И., Красина И.Б., Демидов А.В., Агафонова Н.А. // Межд. конф. студ. и аспирантов «Техника и технология пищевых производств», г. Могилев 2006. – С. 53.
2. Джахимова О.И. Производство мучных кондитерских изделий для функционального питания / Джахимова О.И., Красина И.Б., Агафонова Н.А. // VIII Регион. науч.-практ. конф. молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса», КубГАУ, г.Краснодар, 2006. – С. 171-173.
3. Джахимова О.И. Производство мучных кондитерских изделий для функционального питания / Джахимова О.И., Красина И.Б., Агафонова Н.А. // VIII науч.-практ. конф. с межд. участием «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств», г. Барнаул, 2006. – С. 23-26.
4. Джахимова О.И. Использование пробиотиков в производстве вафель профилактического назначения / Джахимова О.И., Красина И.Б., Демидов А.В., Монахова Т.П. // V науч.-практ. конф. молодых ученых и студ. Юга России «Медицинская наука и здравоохранение», г. Анапа, 2007.– С. 188-189.
5. Джахимова О.И. Применение пробиотиков в производстве функционального питания / Джахимова О.И., Красина И.Б., Демидов А.В., Монахо- ва Т.П. // 11 Межд. науч.- техн. конф. молодых ученых, ТЭГУ, г. Владивосток, 2007. – С. 21-23.
6. Джахимова О.И. Применение пробиотиков в производстве функционального питания / Джахимова О.И. Красина И.Б., Демидов А.В., Монахо- ва Т.П. // Фундаментальные исследования, 2007, №7 – С.88-89.
7. Джахимова О.И. Влияние пробиотиков на качество вафель с жировой начинкой / Джахимова О.И., Красина И.Б., Монахова Т.П. // Сб. студ. Науч. работ, отмеч. наградами на конкурсах, КубГТУ, г.Краснодар, вып. 8, 2007, – С. 21-26.
8. Состав для приготовления мучного кондитерского изделия / Патент РФ № 2342838 от15.06.2007. Опубл.10.01.2009. Бюл. № 1 // Джахимова О.И., Красина И.Б., Агафонова Н.А., Ходус Н.В.
9. Состав для приготовления мучного кондитерского изделия / Патент РФ № 2361403 от 09.01.2008. Опубл.20.07.2009.Бюл. № 20 // Джахимова О.И., Красина И.Б., Тарасенко Н.А., Аракчеева О.А.
10. Способ производства вафель диетического назначения / Патент РФ № 2370039 от 28.01.2008. Опубл.20.10.2009.Бюл. № 29 // Джахимова О.И., Красина И.Б., Тарасенко Н.А., Зубко Н.В.
11. Джахимова О.И. Вафли с функциональными свойствами / Джахимова О.И., Красина И.Б., Тарасенко Н.А., Демидов А.В., Аракчеева О.А. // Известия ВУЗов, Пищевая технология, г. Краснодар, 2008, №1 – С. 41-42.
12. Джахимова О.И. Практические основы получения мучных кондитерских изделий профилактического назначения / Джахимова О.И., Красина И.Б. Аракчеева О.А. //Современные наукоемкие технологии, 2008, № 4 – С. 78-79.
13. Джахимова О.И. Вафли с профилактическими свойствами / Джахимо-ва О.И., Красина И.Б., Капаева Е.В. // ХХХVI Науч. конф. студ. и молодых ученых вузов ЮФО, посвящ. 40-летнему юбилею КГУФКСиТ, г. Краснодар, 2009. – С. 68.
14. Джахимова О.И. Некоторые аспекты применения сырья с функциональными свойствами в производстве вафель / Джахимова О.И., Красина И.Б., Капаева Е.В. // Межд. научная студенческая конф. «Научный потенциал студенчества в XXI веке», г. Ставрополь, 2009. – С. 278.
15. Джахимова О.И. Мучные кондитерские изделия с функциональными свойствами / Джахимова О.И., Красина И.Б., Капаева Е.В. // X Межд. конф. молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии», г. Казань, 2009. – С. 48.
16. Джахимова О.И. Изучение свойств пробиотических культур с целью их использования для мучных кондитерских изделий / Джахимова О.И., Красина И.Б., Капаева Е.В. // Межд. науч.-практ. конф. «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века», г. Краснодар, 2009. – С. 185-187.
- Джахимова О.И. Роль пищевых волокон в формировании качества вафель / Джахимова О.И., Красина И.Б., Тарасенко Н.А., Зубко Н.А. // Известия ВУЗов, Пищевая технология, г. Краснодар, 2009, № 4 – С. 44-45.
- Джахимова О.И. Разработка новой технологии синбиотического продукта / Джахимова О.И., Красина И.Б., Зубко Н.В. // Матер. 1 Всерос. студ. конф. «Молодежная наука – пищевой промышленности России», г.Ставрополь, 2009. – С. 57-58.
Подписано в печать 23.11.2009. Печать трафаретная.
Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 1,36. Тираж 100 экз. Заказ № 237.
Отпечатано в ООО «Издательский Дом-Юг»
350072, г. Краснодар, ул. Московская 2, корп. «В», оф. В-120, тел. 8-918-41-50-571
