Разработка технологии охлажденных и замороженных комбинированных салатов функционального назначения
На правах рукописи
КВИТАЙЛО Ирина Владимировна
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОХЛАЖДЕННЫХ
И ЗАМОРОЖЕННЫХ КОМБИНИРОВАННЫХ САЛАТОВ
ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
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 – 2011
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»
Научный руководитель: кандидат технических наук
Кожухова Марина Александровна
Официальные оппоненты: доктор технических наук
Касьянов Геннадий Иванович;
кандидат технических наук
Ксенз Марина Владимировна
| Ведущая организация: | ГНУ Краснодарский НИИ хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии |
Защита состоится 28 апреля 2011 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, корпус А, ауд. Г-251
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета
Автореферат разослан 28 марта 2011 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
канд. техн. наук В.В. Гончар
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1.1 Актуальность работы. Создание и производство продуктов питания функционального назначения является одной из основных тенденций в развитии пищевой промышленности и приоритетным направлением государственной политики в области сохранения и укрепления здоровья населения РФ.
Учеными разных стран сформулированы методологические принципы разработки и производства пищевых продуктов, обогащенных функциональными ингредиентами. В меньшей степени проработано направление, связанное с созданием натуральных функциональных продуктов питания, содержащих биологически активные вещества в естественной форме и в физиологически значимых количествах. В связи с этим актуальной задачей является разработка технологий, позволяющих эффективно использовать биопотенциал пищевого сырья и производить натуральные продукты, обладающие позитивным действием на здоровье человека.
Большие возможности для конструирования продуктов питания с направленными физиолого-биохимическими свойствами открывает многокомпонентный состав салатов, объемы потребления которых неуклонно растут. Обоснованный выбор растительного сырья и его комбинирование с животным сырьем обеспечивает получение конечного продукта с высокой пищевой ценностью, функциональной активностью и благоприятными вкусовыми качествами.
В качестве источников функциональных ингредиентов наряду с широко распространенным растительным сырьем большой интерес представляют нетрадиционные виды: топинамбур и шефердия. Клубни топинамбура накапливают значительные количества инулина и олигофруктозы, поэтому могут служить основой для производства продуктов пребиотической направленности; ягоды шефердии представляют собой природный источник витаминов, антиоксидантов, пищевых волокон, обладают приятным вкусом и ароматом, однако литературные данные об их использовании в салатах отсутствуют.
Существенно повысить пищевую ценность салатов позволяет использование в качестве компонентов брынзы и креветок – источников биологически полноценных и легкоусвояемых белков.
Максимальное сохранение полезных свойств сырья обеспечивает низкотемпературное консервирование, однако в секторе функциональных продуктов охлажденные и замороженные салаты практически не представлены. В научно-технической литературе отсутствуют четкие рекомендации по сортоотбору топинамбура для низкотемпературного консервирования, замораживанию шефердии и брынзы, составлению рецептур салатов функционального назначения. Это обусловливает необходимость исследований химико-технологических и биохимических свойств указанных видов сырья, их изменений под действием низких температур для обоснованного выбора способов и режимов технологической обработки при производстве салатов. Такие исследования имеют не только прикладное, но и теоретическое значение, так как позволяют глубже понять механизм действия холода на биологические объекты.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с приоритетным направлением развития науки, технологий и техники «Технологии живых систем» и тематическим планом НИР кафедры технологии молочных и консервированных продуктов КубГТУ № 1.3.6-10 «Создание инновационных технологий продуктов здорового питания из животного и растительного сырья».
1.2 Цель работы. Целью настоящей работы явилась разработка технологии охлажденных и замороженных комбинированных салатов функционального назначения.
1.3 Основные задачи исследования:
- исследование химико-технологических и биохимических показателей клубней топинамбура современных сортов как сырья для производства охлажденных и замороженных салатов;
- обоснование и разработка способа инактивации окислительно-восстановительных (ОВ) ферментов клубней топинамбура путем бланширования в анолите;
- оценка химико-технологических свойств ягод шефердии как компонента замороженных салатов;
- исследование изменений органолептических, физико-химических и микробиологических показателей брынзы в процессе замораживания и хранения, и оценка целесообразности ее использования в составе замороженных салатов;
- разработка рецептур комбинированных салатов функционального назначения с применением методов компьютерного моделирования;
- разработка технологии охлажденных и замороженных комбинированных салатов функционального назначения, определение допустимых сроков хранения;
- разработка технической документации на новые виды охлажденных и замороженных комбинированных салатов функционального назначения;
- оценка органолептических, физико-химических показателей и показателей безопасности комбинированных салатов функционального назначения;
- опытно-промышленная апробация разработанных продуктов и оценка экономической эффективности использования разработанной технологии.
1.4 Научная новизна. Научная новизна работы заключается в теоретическом обосновании и экспериментальном подтверждении технологии производства охлажденных и замороженных салатов функционального назначения с оптимальным соотношением компонентов растительного и животного происхождения.
Впервые проведена сравнительная оценка химико-технологических и биохимических показателей клубней топинамбура сортов Интерес, Новость ВИРа и Violet de Rennes как сырья для низкотемпературного консервирования. В качестве наиболее перспективных для производства охлажденных и замороженных салатов наряду с известным сортом топинамбура Интерес рекомендован сорт Новость ВИРа.
Исследовано влияние биологических и технологических факторов на активность ОВ ферментов топинамбура: полифенолоксидазы (ПФО), пероксидазы (ПО) и аскорбатоксидазы (АО). Установлено, что ПФО топинамбура более термостабильна, чем ПО, что необходимо учитывать при выборе режимов бланширования клубней.
Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено, что эффективным способом инактивации ОВ ферментов клубней топинамбура является бланширование в среде анолита (температура бланширования 85–90 °С, время 5–7 минут, рН 4,0–4,5).
Впервые показано, что замораживание мелкокусковой брынзы и ее хранение при температуре минус 18 С обеспечивает длительное сохранение продукта без существенных изменений качества, что позволяет рекомендовать использовать ее как компонент быстрозамороженных салатов и других замороженных продуктов.
Научно обоснованы принципы рационализации рецептурного состава салатов, разработаны новые пищевые композиции на основе топинамбура, сбалансированные по ряду показателей: содержание белков, пищевых волокон, кальция, фосфора, железа, витаминов А и С.
Новизна предложенных технических решений подтверждена получением патента РФ на полезную модель № 82994 от 24.02.2009 г.
1.5 Практическая значимость. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработаны рецептуры и технология охлажденных и замороженных комбинированных салатов функционального назначения. Обоснованы и разработаны оптимальные режимы проведения бланширования клубней топинамбура с использованием анолита.
Разработана техническая документация: ТУ 9165-268-02067862-2010 «Салаты на основе топинамбура охлажденные» и ТУ 9165-282-02067862-2010 «Салаты на основе топинамбура быстрозамороженные» и технологические инструкции к ним. Проведена промышленная апробация предложенной технологии в производственных условиях ООО «Яна» и ООО «Комбинат питания».
Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанной технологии составит 10–14 тыс. руб. на 1 т готовой продукции.
1.6 Апробация работы. Основные результаты работы доложены, обсуждены и одобрены на международных конференциях «Перспективные нано- и биотехнологии в производстве продуктов функционального назначения» (г. Краснодар, 2007), «Пища. Экология. Качество» (г. Новосибирск, 2008), «Техника и технология пищевых производств» (г. Могилев, 2009), «Пищевая промышленность и агропромышленный комплекс: достижения, проблемы, перспективы» (г. Пенза, 2009), «Олимпиада 2014: технологические и экологические аспекты производства продуктов здорового питания» (г. Краснодар, 2009), «Пищевые технологии и биотехнологии» (г. Казань, 2010).
1.7 Публикации. По материалам диссертации опубликовано 22 научные работы, в том числе 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получен патент РФ на полезную модель.
1.8 Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора научно-технической и патентной литературы, методической части, экспериментальной части, выводов, списка литературы (276 источников, в том числе 90 – иностранных авторов) и приложений. Текст диссертации изложен на 212 страницах компьютерного текста, содержит 28 таблиц и 35 рисунков.
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Объекты исследований. Объектами исследований служили клубни топинамбура районированных в Краснодарском крае и республике Адыгея сортов Violet de Rennes, Новость ВИРа и Интерес весеннего урожая 2007–2010 годов; ягоды шефердии; брынза (ГОСТ Р 53421), изготовленные с их использованием комбинированные салаты, содержащие также томаты, перец сладкий, зелень петрушки и варено-мороженое мясо креветок.
2.2 Методы исследований. Для оценки качественных и количественных показателей исследуемых объектов использовали следующие методы: (1) активную и титруемую кислотность определяли потенциометрически; (2) растворимые сухие вещества – рефрактометрически; (3) массовую долю сухих веществ – высушиванием; (4) редуцирующие вещества, общий сахар и (5) инулин – гексацианоферратным методом; (6) белок, (7) общий, белковый и небелковый азот – методом Кьельдаля; (8) полифенолы общие – колориметрическим методом Фолина-Дениса; (9) витамин С – титрованием 2,6-дихлорфенолиндофенолом; (10) -каротин – фотометрическим методом; (11) содержание витаминов, (12) минеральный состав и (13) органические кислоты – методом капиллярного электрофореза на приборе «Капель 103 Р» с последующей обработкой на компьютере с установленной ОС Windows XP и программным обеспечением «Мультихром»; (14) активность АО – по методу Л.К.Островского; активность (15) ПО и (16) ПФО – по кинетике окисления бензидина и пирокатехина соответственно; (17) микробиологические показатели и (18) показатели безопасности определяли с помощью стандартных методик; (19) энергетическую ценность – расчетным методом; (20) органолептические показатели сырья и салатов – оценкой по пятибалльной шкале и согласно ГОСТ Р 53104; (21) влагоудерживающую способность (ВУС) – весовым методом; (22) кислотное число липидов – индикаторным методом; (23) перекисное число липидов – йодометрическим методом.
Структурная схема исследований приведена на рисунке 1.
Обработку результатов исследований осуществляли методами математической статистики с использованием пакетов прикладных компьютерных программ Microsoft Office Excel-2007 и Statistica 7.0.
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Исследование химико-технологических показателей различных сортов топинамбура при охлаждении и хранении. Качество охлажденных и замороженных продуктов, а также выбор режимов холодильной обработки и хранения во многом определяются сортовыми особенностями сырья. В связи с этим исследовали сорта топинамбура отечественной и зарубежной селекции, оценивая их химико-технологические свойства и пригодность к холодильному
Рисунок 1 – Структурная схема исследований
хранению до переработки. Промытые и подсушенные клубни хранили в полимерных мешках при температуре 04 0С и влажности воздуха 95 %.
Анализ данных, представленных в таблице 1, показывает, что свежеубранные клубни топинамбура сорта Интерес превосходят другие сорта по содержанию сухих веществ, инулина и общего сахара. Сорт Новость ВИРа по этим показателям занимает среднее положение, при этом он характеризуется хорошими вкусовыми качествами и технологичностью: клубни имеют овальную форму и ровную поверхность, что облегчает их переработку и сокращает количество отходов.
Клубни сорта Violet de Rennes отличаются более высоким содержанием полифенолов, которые являются биологически активными соединениями, но обусловливают склонность клубней к быстрому потемнению при очистке, резке и замораживании.
Таблица 1 – Физико-химические показатели клубней топинамбура современных сортов и их изменения при хранении (t=04 0С)
| Наименование показателя | Продолжительность хранения, мес | ||||||||
| Новость ВИРа | Violet de Rennes | Интерес | |||||||
| 0 | 3 | 6 | 0 | 3 | 6 | 0 | 3 | 6 | |
| Сухие вещества, % | 21,2 | 23,4 | 29,6 | 18,7 | 21,3 | 24,7 | 24,2 | 28,07 | 31,6 |
| Активная кислотность (рН) | 6,2 | 6,47 | 6,98 | 6,43 | 6,47 | 6,98 | 6,42 | 6,44 | 6,48 |
| Титруемая кислотность, % | 0,20 | 0,17 | 0,17 | 0,17 | 0,17 | 0,15 | 0,18 | 0,17 | 0,16 |
| Сахара (%): общие редуцирующие | 10,73 1,01 | 8,2 1,1 | 19,9 1,06 | 11,35 1,55 | 11,7 1,6 | 19,96 1,36 | 11,82 1,32 | 13,73 1,28 | 18,7 1,7 |
| Инулин, % | 5,78 | 5,1 | 2,7 | 4,23 | 3,8 | 2,1 | 6,53 | 4,8 | 2,9 |
| Азот (%): общий белковый небелковый | 0,53 0,2 0,33 | 0,7 0,16 0,54 | 0,74 0,24 0,5 | 0,52 0,21 0,31 | 0,6 0,14 0,56 | 0,81 0,4 0,41 | 0,53 0,2 0,33 | 0,6 0,17 0,43 | 0,73 0,26 0,47 |
| Белок (N*6,25), % | 1,25 | 1,0 | 1,5 | 1,31 | 0,88 | 2,5 | 1,25 | 1,1 | 1,63 |
| Полифенолы, мг/100 г | 17,0 | 12,5 | 11,3 | 22,2 | 17,0 | 16,4 | 20,5 | 16,0 | 12,4 |
| Витамин С, мг/100 г | 8,2 | 5,29 | 2,8 | 7,5 | 4,53 | 2,3 | 8,2 | 4,3 | 2,4 |
В процессе хранения во всех сортах отмечено повышение массовой доли сухих веществ, общего сахара, азотистых веществ вследствие влагопотери, а также снижение содержания инулина, титруемых кислот, полифенолов и витамина С. Наибольшие изменения происходят во второй половине хранения, поэтому срок хранения клубней перед переработкой целесообразно ограничить 3–4 месяцами.
 |
 |
 |
| Рисунок 2 – Изменение активности ПФО (а), ПО (б) и АО (в) исследуемых сортов топинамбура при температуре хранения 04 оС |
Изменения полифенолов и витамина С в процессе хранения, а также при технологической обработке сопряжено с деятельностью ОВ ферментов топинамбура, что предопределило направление дальнейших исследований.
3.2 Исследование активности ОВ ферментов топинамбура различных сортов при хранении в условиях низких положительных температур. ОВ ферменты играют важную роль в метаболизме растений, однако, при технологической обработке плодов и овощей могут вызывать окисление биологически активных веществ, изменение вкуса, аромата и цвета. Поэтому представляло интерес исследовать ПФО, ПО и АО в клубнях топинамбура различных сортов.
Анализ полученных в течение ряда лет экспериментальных данных показал, что активность ОВ ферментов топинамбура, особенно ПО и ПФО, колеблется в широком диапазоне и зависит как от сорта, так и от физиологического состояния клубней, условий выращивания и сроков уборки.
Данные об активности ферментов в клубнях различных сортов топинамбура, свежеубранных и хранившихся в условиях низких положительных температур, представлены на рисунке 2.
Сортовые особенности проявились следующим образом: у сорта Violet de Rennes начальная активность ПФО была значительно выше, а АО и ПО – ниже, чем у сортов Интерес и Новость ВИРа. При хранении у всех сортов активность ферментов снижалась, но отмеченное соотношение в основном сохранялось. В конце хранения активность ПФО составляла 31–70 %, ПО – 38–52 %, АО – 40–70% от исходной. Установлено, что наличие высокоактивной ПФО в клубнях топинамбура сорта Violet de Rennes в сочетании с повышенным содержанием полифенолов создает предпосылки для ускоренного протекания реакции окисления и быстрого потемнения мякоти при технологической обработке.
На основании совокупности полученных результатов сделан вывод о том, что для производства охлажденных и замороженных салатов можно использовать клубни всех исследуемых сортов, но предпочтительнее сорта Интерес и Новость ВИРа как наиболее технологичные и менее склонные к потемнению.
3.3 Исследование химико-технологических показателей клубней топинамбура различных сортов при замораживании и хранении. Для обоснования выбора режимов замораживания и хранения необходимо иметь сведения об изменениях качества сырья, происходящих при низких температурах. В отношении сорта Интерес такие сведения в научно-технической литературе имеются. Поэтому исследовали клубни топинамбура сортов Новость ВИРа и Violet de Rennes, которые подвергали мойке, инспекции, очистке, резали на кубики 7–10 мм, замораживали при температуре минус 35°С и хранили упакованными в полимерные мешки по 0,5 кг в течение 6 месяцев.
Как видно из таблицы 2, показатели химического состава клубней исследуемых сортов в процессе замораживания и низкотемпературного хранения изменяются незначительно, за исключением витамина С.
Отмечено небольшое снижение массовой доли инулина и увеличение общих сахаров. Содержание сухих веществ в конце хранения несколько выше, чем в исходных образцах вследствие сублимации влаги.
Таблица 2 – Физико-химические показатели топинамбура сортов Новость
ВИРа и Violet de Rennes в процессе хранения при минус 18 0С
| Наименование показателя | Продолжительность хранения, мес. | ||||||
| Новость ВИРа | Violet de Rennes | ||||||
| 0 | 3 | 6 | 0 | 3 | 6 | ||
| Сухие вещества, % | 21,2 | 22,65 | 23,43 | 18,7 | 21,84 | 20,83 | |
| Активная кислотность (рН) | 6,98 | 7,00 | 7,04 | 6,43 | 6,46 | 6,52 | |
| Сахара (%): общие редуцирующие | 10,73 1,01 | 11,2 0,71 | 11,29 0,82 | 10,35 1,55 | 11,9 1,19 | 11,93 1,26 | |
| Инулин, % | 5,78 | 4,7 | 4,5 | 4,23 | 3,46 | 3,3 | |
| Азот (%): общий белковый небелковый | 0,53 0,2 0,33 | 0,51 0,2 0,31 | 0,50 0,19 0,31 | 0,52 0,21 0,31 | 0,51 0,21 0,30 | 0,49 0,19 0,30 | |
| Витамин С, мг/100 г | 8,2 | 6,25 | 3,36 | 7,5 | 6,31 | 3, 6 | |
 | |||||||
 | |||||||
| Рисунок 3 – Изменение активности полифенолоксидазы (а) и пероксидазы (б) топинамбура в процессе хранения при минус 10 0С | |||||||
 | |||||||
 | |||||||
| Рисунок 4 – Изменение активности полифенолоксидазы (а) и пероксидазы (б) топинамбура в процессе хранения при минус 18 0С | |||||||
Сведения о влиянии конечной температуры замораживания и хранения на активность технологически значимых ОВ ферментов представлены на рисунках 3 и 4.
Температурная зависимость активности ферментов у изученных сортов топинамбура имеет в основном идентичный характер: замораживание и хранение при температуре минус 18 0С способствует более эффективной инактивации ферментов, чем хранение при температуре минус 10 0С.
В конце срока хранения при минус 18 0С активность ПО составляет у сорта Интерес – 31 %, Новость ВИРа – 69 % Violet de Rennes – 42 % от первоначальной величины, активность ПФО – 53, 26 и 73 % соответственно. ОВ ферменты сорта Violet de Rennes отличаются наибольшей устойчивостью к действию низких температур.
Несмотря на снижение активности, вероятность нежелательных ферментативных изменений в топинамбуре сохраняется в течение всего срока низкотемпературного хранения, что предопределило необходимость поиска эффективного способа инактивации ферментов.
3.4 Обоснование и разработка способа инактивации ОВ ферментов клубней топинамбура. ПО и ПФО катализируют окисление полифенолов и ароматических аминов, что вызывает потемнение тканей клубней топинамбура при технологической переработке и хранении изготовленных из него охлажденных и замороженных продуктов. Поэтому проблема инактивации данных ферментов является актуальной для перерабатывающей отрасли и будет способствовать повышению качества и потребительской ценности продуктов из инулинсодержащего сырья.
Из существующих способов инактивации ферментов наиболее надежным и универсальным является бланширование. В ходе исследований было установлено, что бланширование топинамбура в водной среде более эффективно по сравнению с паром, однако сопряжено с потерей сухих веществ (СВ). В связи с этим решалась задача оптимизации условий проведения бланширования с целью сокращения потерь СВ.
Подготовленные клубни топинамбура измельчали на кубики с величиной грани h мм и бланшировали в водной среде, варьируя степень измельчения, продолжительность тепловой обработки и рН среды.
Как показано на рисунке 5, при значениях h<10 мм существенно возрастают потери СВ, а при h >10 мм – увеличивается остаточная активность ПО и ПФО, а, следовательно, и время, необходимое для их инактивации. На основании полученных данных и с учетом органолептических требований к салатам оптимальной была признана степень измельчения – кубики 7–10 мм.
Исследование кинетики термоинактивации ПО и ПФО при бланшировании показало, что подкисление среды существенно влияет на скорость инактивации ферментов, а также то, что ПФО топинамбура более термостабильна, чем ПО (рисунок 6). Это предопределило дальнейшие исследования по выбору способа бланширования топинамбура и критерия его эффективности.
 |  |
| Рисунок 5 – Изменение СВ, активности ПО и ПФО топинамбура в зависимости от степени измельчения (t=90 0С) | Рисунок 6 – Константы скорости инактивации ПО и ПФО в зависимости от рН среды (t=90 0С) |
Эффективным способом регулирования рН среды, обладающим антимикробным действием и другими преимуществами, является электроактивированная вода. Поэтому далее эксперимент планировали и проводили с целью определения режимов и параметров тепловой обработки топинамбура в анолите.
Для определения оптимальных значений технологических параметров процесса бланширования – рН среды, температуры и времени бланширования – использовали центральные композиционные планы. В результате обработки экспериментальных данных получены пространственные графические модели (рисунок 7), отображающие изменение активности ПФО при различных условиях проведения бланширования.
| а) | б) |
 |  |
| Рисунок 7 – Поверхности отклика активности ПФО топинамбура в зависимости от рН и времени (а), температуры и времени (б) бланширования | |
В результате обработки экспериментальных данных установлены оптимальные параметры процесса бланширования топинамбура в анолите: температура бланширования 85–90 °С, время 5–7 минут, рН 4,0–4,5. В соответствии с выбранными режимами получены образцы светлых, нетемнеющих полуфабрикатов из топинамбура, которые сохраняют натуральную окраску при охлаждении, замораживании и хранении.
3.5 Оценка химико-технологических свойств ягод шефердии как компонента замороженных салатов. Ягоды шефердии обладают хорошими вкусовыми качествами, богатым витаминным и минеральным составом, антиоксидантной активностью, поэтому использование ягод в составе многокомпонентных продуктов предопределяет их высокие потребительские качества.
В работе использовали ягоды урожая 2008–2009 годов, которые мыли, инспектировали, замораживали в скороморозильном шкафу при температуре воздуха минус 35 С, упаковывали в полимерные пакеты массой 0,5 кг и хранили при минус 18 °С в течение 6 месяцев.
Установлено, что мякоть свежих ягод содержит до 11,3 % СВ, в том числе общих сахаров – 6,75 %, редуцирующих 1,36 %, белкового азота – 0,55 %, небелкового – 0,31 %, витамина С – 36,1, общих полифенолов – 54,0, -каротина – 3,1 мг/100г и минеральных элементов: калия - 189,6, кальция – 8,1 и магния – 6,8 мг/100г. Органические кислоты ягод представлены яблочной – 0,98, лимонной – 3,86, молочной – 1,04 и янтарной – 0,25 г/кг.
Исследования показали, что быстрозамороженные ягоды хорошо сохраняются в течение 6 месяцев при температуре минус 18 °С, существенно не утрачивают характерного цвета, вкуса и консистенции. Массовая доля витамина С составила сразу после замораживания 77 %, а в конце хранения 64 % от начального уровня.
Полученные данные подтверждают целесообразность использования шефердии для производства быстрозамороженных продуктов и открывают новые возможности перед пищевыми отраслями по переработке ягод в сезон созревания и межсезонный период.
3.6 Оценка возможности использования брынзы в производстве замороженных комбинированных салатов. Брынза является одним из наиболее популярных молочно-белковых продуктов, широко используемых в кулинарных изделиях, в том числе при изготовлении салатов. В научно-технической литературе практически отсутствуют данные о влиянии замораживания на качественные показатели брынзы.
Для оценки возможности использования в составе быстрозамороженных овощных салатов замораживали брынзу кубиками с гранями 7–10 мм при температуре воздуха минус 35 С, расфасовывали в полимерную тару и хранили при температуре минус 18 С в течение 6 месяцев.
Результаты исследований, представленные в таблице 3, свидетельствуют о стабильности показателей химического состава брынзы при хранении в замороженном виде. Влагоудерживающая способность брынзы изменяется незначительно, что позволяет судить о стабильности гидратационных свойств белков. Значения перекисного и кислотного чисел жировой фракции брынзы в процессе холодильного хранения увеличиваются, но не превышают допустимого уровня.
Микробиологические показатели брынзы после замораживания и хранения в течение 6 месяцев соответствовали требованиям ФЗ РФ № 88 «Технический регламент на молоко и молочную продукцию». Пороки вкуса и консистенции в сыре после замораживания-размораживания не выявлены.
Таблица 3 – Изменение качественных показателей брынзы при замораживании и низкотемпературном хранении при температуре минус 18 °С
| Наименование показателя | До замораживания | После замораживания | После хранения при температуре минус 18 °С | |
| 3 мес | 6 мес | |||
| Массовая доля влаги, % | 41,48 | 41,46 | 40,28 | 40,17 |
| Активная кислотность (рН) | 5,41 | 5,32 | 5,36 | 5,48 |
| Титруемая кислотность, °Т | 198 | 204 | 200 | 190 |
| Азот (%): общий небелковый | 3,92 0,53 | 3,86 0,53 | 3,90 0,51 | 3,92 0,50 |
| Белок (N*6,25), % | 21,2 | 20,8 | 21,2 | 21,4 |
| ВУС, % | 51,0 | 51,02 | 51,3 | 51,5 |
| Кислотное число липидов, выделенных из продукта, мг КОН/ г | 4,02 | 3,54 | 4,30 | 4,61 |
| Перекисное число липидов, выделенных из продукта, ммоль активного кислорода/кг | 6,1 | 4,1 | 5,5 | 5,7 |
Проведенные исследования доказывают, что замораживание мелкокуско-
вой брынзы и хранение при минус 18 С обеспечивает длительное сохранение продукта без существенных изменений качества, позволяя решить проблемы, связанные с сезонностью производства сыра, и использовать его в составе быстрозамороженных салатов как источника биологически полноценных белков и легкоусвояемого кальция.
3.7 Разработка рецептур комбинированных салатов функционального назначения. При разработке рецептур салатов руководствовались принципами пищевой комбинаторики и требованиями к продуктам функционального назначения, согласно которым содержание физиологически активных ингредиентов должно составлять 10–50 % от суточной потребности.
Исходными данными для моделирования рецептур служил нутриентный состав используемого сырья, а также сведения о потерях лабильных веществ при технологической обработке и хранении, уточненные в ходе исследований.
Компьютерную оптимизацию проводили методом квадратического программирования в программе MathCAD 15 путем определения такого вектора неизвестных долей рецептурных компонентов (х), при котором вектор показателей качества салата (Сjj) отличается от вектора эталона (Вjj) на минимально возможную величину.
В качестве эталона было принято количество в средней порции продукта: белка, пищевых волокон, кальция, фосфора, железа, витамина А и витамина С на уровне 10–20 % от адекватной суточной нормы. Рекомендуемое количество инулина и олигофруктозы в готовом салате обеспечивалось путем наложения ограничения на множество значений вектора х.
В результате смоделировано 8 рецептур, в таблице 4 представлены четыре из них, получившие наиболее высокие дегустационные оценки. Графические зависимости, отображающие сбалансированность разработанных рецептур салатов на примере рецептур № 2 и № 6, представлены на рисунках 8 и 9.
Таблица 4 – Рецептуры новых видов комбинированных салатов на основе
топинамбура
| Наименование овощного салата | Ингредиенты, % | |||||||
| топинамбур | перец сладкий | томаты | ягоды шефердии | зелень петрушки | брынза | мясо креветок | ||
| с брынзой | №1 | 50 | 7 | 15 | - | 3 | 25 | - |
| №2 | 45 | 10 | 20 | 6 | 2 | 17 | - | |
| с креветками | №6 | 50 | - | 20 | 13 | - | - | 17 |
| №7 | 55 | 9 | - | - | - | - | 36 | |
белки пищ. волокна кальций фосфор железо вит. А вит. С
Рисунок 8 – Графическое отображение сбалансированности состава рецептуры салата № 2 по сравнению с эталоном (показатель сбалансированности 82,2 %)
белки пищ. волокна кальций фосфор железо вит. А вит. С
Рисунок 9 – Графическое отображение сбалансированности состава рецептуры салата № 6 по сравнению с эталоном (показатель сбалансированности 83,4 %)
Разработанные рецептуры обеспечивают не только сбалансированный химический состав и профилактические свойства, но и высокие вкусовые показатели салатов, а также привлекательный внешний вид.
3.8 Разработка технологии охлажденных и замороженных комбинированных салатов и установление допустимых сроков хранения. На основе проведенных исследований разработана технология охлажденных и замороженных комбинированных салатов функционального назначения (рисунок 10).
Рисунок 10 – Технологическая схема производства охлажденного и замороженного комбинированного овощного салата с брынзой
Для установления сроков хранения были исследованы органолептические, физико-химические и микробиологические показатели салатов в процессе хранения. Изменения микробиологических показателей салатов представлены в таблице 5.
Таблица 5 – Изменение количества микроорганизмов в комбинированных салатах при хранении
| Наименование показателя/салата | Хранение при 4±2 С, сут | Хранение при минус 18 С, мес | ||||||||||
| № 1 | № 7 | № 1 | № 7 | |||||||||
| 0 | 2 | 3 | 0 | 2 | 3 | 0 | 6 | 12 | 0 | 6 | 12 | |
| КМАФАнМ, КОЕ/г х 102 | 28 | 126 | 138 | 70 | 75 | 90 | 130 | 14 | 13 | 118 | 19 | 18 |
Установлено, что через 48 часов для охлажденных и 12 месяцев хранения для быстрозамороженных салатов количество микроорганизмов, нормируемых СанПиН 2.3.2.1078–01, не превысило допустимых значений. С учетом органолептической оценки качества салатов установлены следующие сроки хранения: для охлажденных, герметично упакованных в полимерные коробочки вместимостью 0,2 кг, не более 24 часов при температуре 4±2 С; для замороженных, упакованных в полимерные пакеты вместимостью 0,5 кг, не более 6 месяцев при температуре минус 18 С.
3.9 Комплексная оценка качества и безопасности новых видов салатов функционального назначения. В соответствии с разработанными технологическими режимами выработаны опытные образцы салатов и произведена их комплексная оценка, подтвердившая высокое качество и безопасность новых видов продуктов.
Данные таблицы 6, свидетельствуют о том, что одна порция (150 г) разработанных салатов содержит рекомендуемое количество инулина и олигофруктозы (5–8 г), а также позволяет удовлетворять суточную потребность взрослого челове-
ка в дефицитных пищевых волокнах на 20 %, витамине С на 10–22 %, -каротине на 12–13 %, Са на 17–25,7 %, Р на 16,6-33,3 %, Fe на 10–12 % в зависимости от рецептуры. Это дает основание отнести разработанные салаты к функциональным продуктам, регулярное употребление которых будет способствовать нормализации деятельности желудочно-кишечного тракта, улучшению микронутриентного статуса и повышению общей сбалансированности рационов.
Перед употреблением салаты рекомендуется заправлять йогуртом или кисломолочным соусом.
Таблица 6 – Пищевая и энергетическая ценность 1 порции новых видов комбинированных салатов
| Наименование показателя | Наименование салата | |||
| овощной с брынзой | овощной с креветками | |||
| № 1 | № 2 | № 6 | № 7 | |
| Белки, г | 10,2 | 7,7 | 6,9 | 13,0 |
| Жиры, г | 7,2 | 5,2 | 0,9 | 1,0 |
| Углеводы усвояемые, г | 10,4 | 10,3 | 10,9 | 11,1 |
| Пищевые волокна, г | 4,0 | 4,0 | 4,2 | 4,0 |
| Инулин и олигофруктоза, г | 6,8 | 6,7 | 7,0 | 7,0 |
| Зола, г | 3,2 | 2,7 | 1,9 | 2,5 |
| Провитамин А (-каротин), мкг | 629,3 | 662,2 | 249,6 | 212,4 |
| Витамин С, мг | 11,5 | 15,4 | 6,7 | 9,6 |
| Кальций, мг | 322,5 | 212,7 | 35,9 | 55,4 |
| Фосфор, мг | 267,2 | 133,9 | 115,31 | 188,0 |
| Железо, мг | 1,0 | 1,0 | 1,2 | 1,38 |
| Энергетическая ценность, ккал | 153,6 | 127,4 | 89,5 | 106,8 |
На основании проведенных исследований разработан и утвержден комплект технической документации на новые виды охлажденных и быстрозамороженных комбинированных салатов функционального назначения.
ВЫВОДЫ
На основании системных физико-химических, биохимических и микробиологических исследований обоснована и разработана технология охлажденных и замороженных комбинированных салатов на основе нетрадиционного растительного сырья, обеспечивающая получение натуральных продуктов здорового питания, обладающих высокой пищевой и биологической ценностью, функциональными свойствами и благоприятными вкусовыми качествами.
1. Проведена сравнительная оценка клубней топинамбура различных сортов с точки зрения их пригодности для холодильного консервирования. В качестве наиболее перспективного для производства охлажденной и замороженной продукции наряду с известным сортом топинамбура Интерес рекомендован сорт Новость ВИРа. Срок холодильного хранения клубней топинамбура перед переработкой при температуре 04 0С целесообразно ограничить 3–4 месяцами.
2. Исследовано влияние низких и высоких температур на активность ОВ ферментов клубней топинамбура. На фоне общей тенденции к снижению активности ПО и ПФО при хранении охлажденного и замороженного топинамбура выявлены сортовые отличия: для сорта Violet de Rennes характерна повышенная активность ПФО и пониженная активность АО, а также устойчивость ОВ ферментов к действию низких температур. Установлено, что при высокотемпературной обработке клубней топинамбура исследованных сортов ПФО проявляет большую термостабильность, чем ПО, что необходимо учитывать при выборе режимов бланширования клубней.
3. Предложен способ инактивации ОВ ферментов путем бланширования нарезанного топинамбура (кубики 710 мм) в анолите, оптимизированы режимы бланширования: рН 4,0–4,5, время 5–7 минут, температура 85–90 °С, которые позволяют полностью инактивировать ПО и ПФО, что способствует получению светлых, нетемнеющих полуфабрикатов и готовых продуктов.
4. На основании исследования качественных показателей мелкокусковой брынзы при замораживании, хранении и размораживании обоснована целесообразность ее использования в составе замороженных салатов как источника биологически полноценных белков и легкоусвояемого кальция.
5. Для улучшения вкусовых качеств и обогащения салатов витаминами-антиоксидантами предложено использовать ягоды шефердии. Изучены физико-химические и микробиологические показатели ягод шефердии в свежем и замороженном состоянии, которые свидетельствуют о высокой сохранности витамина С (64 %) и полифенолов (76 %).
6. С применением метода компьютерного моделирования оптимизированы рецептуры комбинированных салатов функционального назначения, содержащие питательные и функциональные ингредиенты в физиологически значимых количествах при оптимально сбалансированном соотношении. Коэффициент сбалансированности в зависимости от рецептуры составляет 75,6–83,4%.
7. Разработана технология новых видов охлажденных и замороженных комбинированных салатов функционального назначения. Проведена оценка качества и безопасности новых продуктов, подтверждающая их высокие потребительские свойства, определены сроки хранения: для охлажденных не более 24 часов при температуре 4±2 С; для замороженных не более 6 месяцев при температуре минус 18 С.
8. Разработана техническая документация: ТУ 9165–268–02067862–2010 «Салаты на основе топинамбура охлажденные» и ТУ 9165–282–02067862–2010 «Салаты на основе топинамбура быстрозамороженные» и технологические инструкции к ним. Проведена промышленная апробация предложенной технологии в производственных условиях ООО «Яна» и ООО «Комбинат питания».
9. Ожидаемый экономический эффект от использования разработанной технологии составит 10–14 тыс. руб. на 1 т готовой продукции.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
1. Квитайло И.В. Регулирование ферментативной активности при производстве быстрозамороженных продуктов функционального значения из топинамбура / И.В. Квитайло, М.А. Кожухова // Матер. науч.-практич. конф. «Качество продукции, технологий и образования». – Магнитогорск, 2007. – С. 62-63.
2. Квитайло И.В. Регулирование ферментативной активности овощного сырья с применением биотехнологических методов / И.В. Квитайло, М.А. Кожухова, А.И. Гудима, И.А. Хрипко // Матер. межд. науч.-практич. конф. «Перспективные нано- и биотехнологии в производстве продуктов функционального назначения». – Краснодар, 2007. – С.145-146.
3. Квитайло И.В. Изменение активности окислительно-восстановительных ферментов при низкотемпературном хранении клубней топинамбура / И.В. Квитайло, М.А. Кожухова // Матер. XIV Недели науки МГТУ: IX всерос. науч.-практич. конф. «Агропромышленный комплекс и актуальные проблемы экономики регионов»; IX межд. науч.-практич. конф. «Экологические проблемы современности». – Майкоп: Изд. МГТУ, 2007. – С.103-104.
4. Квитайло И.В. Биохимические особенности клубней топинамбура как сырья для получения функциональных продуктов / И.В. Квитайло, М.А. Кожухова // Сб. матер. V межд. науч.-практич. конф. «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства». – Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2007. – Т.2. – С. 33-34.
5. Квитайло И.В. Производство салатов для функционального питания / И.В. Квитайло, М.А. Кожухова, С.Е. Лысенко // Тез. докл. XXXIV науч. конф. студентов и молодых ученых вузов ЮФО. Часть II. – Краснодар. – 2007 – С. 142-143.
6. Квитайло И.В. Влияние низких температур на содержание витамина С в клубнях топинамбура / И.В. Квитайло, М.А. Кожухова // Матер. I всерос. науч.-практич. конф. молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса». – Краснодар: КубГАУ, 2007. – С. 176-177.
7. Квитайло И.В. Биохимические изменения топинамбура при холодильной обработке / И.В. Квитайло, М.А. Кожухова // Известия вузов. Пищевая технология. – 2007. №4. – С. 39-40.
8. Комплекс по производству замороженных смесей для общего и функционального питания: патент на полезную модель № 82994 24.02.2009, МПК A23L3/36 (2006.01) / И.В. Квитайло, М.А. Кожухова; заявитель и патентообладатель ГОУВПО КубГТУ; заявл. 24.02.2009.
9. Квитайло И.В. Регулирование активности эндо- и экзоферментов при переработке растительного сырья биотехнологическими методами / И.В. Квитайло, М.А. Кожухова, А.Н. Теркун // Матер. II науч. конф. «Актуальные проблемы биологии, нанотехнологий и медицины». – Ростов-на-Дону: Изд. ЮФУ, 2008. – С. 134.
10. Квитайло И.В. Технологические и биохимические аспекты переработки инулинсодержащего сырья / И.В. Квитайло, М.А. Кожухова, Е.П. Меркулова, А.И. Самойлик // Труды V межд. юбилейной науч.-практич. конф. «Пища. Экология. Качество». – Новосибирск, 2008. – С. 159-160.
11. Квитайло И.В. Салаты для функционального питания / И.В. Квитайло, М.А. Кожухова // ХХХVI науч. конф. студ. и молодых ученых вузов ЮФО, г. Краснодар, 2009. – С. 60-61.
12. Квитайло И.В. Биохимические особенности клубней топинамбура различных помологических сортов / И.В. Квитайло, М.А. Кожухова, М.В. Степуро, И.В. Носенко // Сб. матер. VII межд. науч.-технич. конф. «Техника и технология пищевых производств». – Могилев, 2009. – С. 188.
13. Квитайло И.В. Органолептическая и микробиологическая оценка салатов для функционального питания на основе топинамбура / И.В. Квитайло, М.А. Кожухова, М.В. Степуро, К.А. Шутова // Сб. статей III межд. науч.-практич. конф. «Пищевая промышленность и агропромышленный комплекс: достижения, проблемы, перспективы». – Пенза: Приволжский Дом знаний, 2009. – С. 39-40.
14. Квитайло И.В. Разработка новых видов салатов на основе топинамбура / И.В. Квитайло, М.А. Кожухова // Сб. материалов межд. науч.-практич. конф. «Олимпиада 2014: технологические и экологические аспекты производства продуктов здорового питания». – Краснодар: КНИИХП, КубГТУ, 2009. – С. 150-151.
15. Квитайло И.В. Низкотемпературное консервирование рассольных сыров / И.В. Квитайло, М.А. Кожухова, К.А. Шутова // ХХХVII науч. конф. студ. и молодых ученых вузов ЮФО, г. Краснодар, 2010. Ч. 3. – С. 31.
16. Квитайло И.В. Комбинированные салаты для функционального питания / И.В. Квитайло, М.А. Кожухова, М.В. Степуро // Известия вузов. Пищевая технология. – 2010. №1. – С. 48-50.
17. Квитайло И.В. Влияние температуры и рН среды на активность пероксидазы, выделенной из топинамбура / И.В. Квитайло, М.В. Степуро, К.А. Шутова // Известия вузов. Пищевая технология. – 2010. №1. – С. 120-121.
18. Квитайло И.В. Сравнительный биохимический анализ клубней топинамбура различных сортов / И.В. Квитайло, М.А. Кожухова, М.В. Степуро // Известия вузов. Пищевая технология. – 2010. №2-3. – С. 20-21.
19. Квитайло И.В. Влияние низкотемпературной обработки и хранения на качество брынзы / И.В. Квитайло, М.А. Кожухова, М.В. Степуро // Известия вузов. Пищевая технология. – 2010. №5-6. – С. 57-58.
20. Квитайло И.В. Производство продуктов из овощей с минимальной технологической обработкой / И.В. Квитайло, М.А. Кожухова // Матер. ХIII всерос. форума молодых ученых и студентов «Конкурентоспособность регионов и субъектов хозяйствования в условиях преодоления кризиса». – Екатеринбург: Изд. УГЭУ, 2010. Ч. 4. – С. 44-45.
21. Квитайло И.В. Повышение качества замороженной продукции за счет обосновано подобранного биологически ценного ягодного сырья / И.В. Квитайло, М.А. Кожухова, К.А. Шутова // Сб. тезисов докладов ХI межд. конф. молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии». Часть 1. – Казань: Изд. «Отечество», 2010. – С. 82.
22. Квитайло И.В. Перспективная технология переработки нетрадиционного растительного сырья / И.В. Квитайло, М.А. Кожухова // Материалы 3-й всерос. науч.-практич. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых с межд. участием «Технологии и оборудование химической, биохимической и пищевой промышленности». Часть 2. – Бийск: Изд. Алт. гос. технол. ун-т, 2010. – С. 65-68.
