На правах рукописи ДОЖДАЛЕВА Мария Игоревна РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУР И ФОРМИРОВАНИЕ
реклама
На правах рукописи ДОЖДАЛЕВА Мария Игоревна РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУР И ФОРМИРОВАНИЕ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ ДИАБЕТИЧЕСКИХ СБИВНЫХ САХАРИСТЫХ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНЦЕНТРИРОВАННОГО СОКА ТОПИНАМБУРА 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 г. 2 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» Научный руководитель: кандидат технических наук Гончар Виктория Викторовна Официальные оппоненты: доктор технических наук Зайко Галина Михайловна доктор технических наук Корячкина Светлана Яковлевна Ведущая организация: ГНУ «Краснодарский НИИ хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии Защита состоится 1 декабря 2011 года в 13.00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-251. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета. Автореферат разослан 1 ноября 2011 г. Ученый секретарь диссертационного совета, д-р техн. наук, профессор Т.И. Тимофеенко 3 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 1.1 Актуальность работы. Анализ рациона питания населения России в современных условиях показывает, что он не в полной мере соответствует требованиям диетологии из-за перегруженности углеводами, недостатка белков, витаминов, макро- и микроэлементов. В этих условиях важное значение приобретает сбалансированное полноценное питание, которое определяет здоровье и работоспособность населения страны. Особого внимания заслуживает решение проблемы сахарного диабета − наиболее распространенного заболевания эндокринной системы человека неподвластного современной медицине. Достижение и поддержание высокого уровня компенсации сахарного диабета во многом зависит от правильного диабетического питания. Диабетические продукты питания в России производятся в небольших объемах, которые не удовлетворяют потребностей больных сахарным диабетом, а импортная продукция имеет достаточно высокие цены. Данная проблема может быть частично решена за счет использования натуральных пищевых добавок при производстве диабетических продуктов питания. Особый интерес представляют клубни топинамбура, широко культивируемого в южном регионе Российской Федерации. Клубни топинамбура содержат достаточно большое количество сухих веществ (19-30 %), из которых до 80 % потенциально доступных углеводов (полимерного гомолога фруктозы – инулина, инулидов, олигосахаридов и фруктозы); до 12 % структурных полисахаридов (протопектина, растворимого пектина, целлюлозы и гемицеллюлозы); до 3,2 % белка, который представлен 18 аминокислотами; макро- и микроэлементов; витаминов (С и группы В), комплекса активных ферментов, гидролизующих инулин. В связи с этим разработка новых диабетических продуктов питания с использованием продуктов переработки клубней топинамбура является актуальной. Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематикой НИР кафедры технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производства КубГТУ «Разработка научных основ создания технологий и ассортимента хлебобулочных и мучных кондитерских изделий лечебно-профилактического Автор выражает глубокую благодарность научному консультанту, канд. техн. наук, доценту Т.В. Калашновой за оказанную помощь при выполнении данной работы. 4 назначения (№ госрегистрации 01200304874), в рамках программы Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по теме: «Разработка технологии производства кондитерских изделий на основе топинамбура» (государственный контракт №7834р/11479 от 16.04.2010 г.). 1.2 Цель работы. Целью настоящей работы явилась разработка рецептур и формирование потребительских свойств диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий с использованием концентрированного сока топинамбура. 1.3 Основные задачи исследований. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: - провести систематизацию и анализ отечественной и зарубежной научнотехнической литературы и патентной информации по теме исследований; - обосновать выбор оптимального сорта и определить оптимальный период сбора урожая клубней топинамбура как перспективного сырья, используемого при производстве диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий; - определить химический состав клубней топинамбура; - разработать технологические режимы получения концентрированного сока из клубней топинамбура; - исследовать химический состав, показатели качества и антибактериальные свойства концентрированного сока топинамбура; - определить условия и сроки безопасного хранения концентрированного сока топинамбура; - исследовать влияние концентрированного сока топинамбура на формирование потребительских свойств − органолептических показателей, микроструктуры и химического состава диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий; - разработать научно-обоснованные рецептуры диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий с использованием концентрированного сока топинамбура; - исследовать пищевую и энергетическую ценность диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий; - определить условия и сроки безопасного хранения разработанных диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий; - сформировать и оценить потребительские свойства разработанных диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий; 5 - провести апробацию разработанных рецептур кондитерских изделий в производственных условиях; - разработать комплекты технической документации на производство концентрированного сока топинамбура и диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий; - определить конкурентоспособность разработанных кондитерских изделий; оценить экономическую эффективность производства и реализации разработанных кондитерских изделий. 1.4 Научная новизна. Научно обоснован и экспериментально подтвержден выбор оптимального сорта и определен оптимальный период сбора урожая клубней топинамбура для использования при производстве диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий. Теоретически обоснованы технологические режимы получения концентрированного сока топинамбура. Впервые исследован химический состав, антибактериальные свойства, условия и сроки безопасного хранения концентрированного сока топинамбура. Определены оптимальные дозировки концентрированного сока топинамбура при производстве диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий. Установлено положительное влияние концентрированного сока топинамбура на химический состав и показатели качества диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий. Доказано, что внесение концентрированного сока топинамбура в сбивные сахаристые кондитерские изделия понижает пищевую и энергетическую ценность готовой продукции. Новизна разработанных технологических решений подтверждена патентом РФ на изобретение № 2414141 «Способ производства кондитерского изделия на основе топинамбура типа нуги и его состав». 1.5 Практическая значимость. Разработаны технологические режимы производства концентрированного сока топинамбура. Разработаны рецептуры и определены потребительские свойства, условия и сроки безопасного хранения, а также конкурентоспособность разработанных диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий с использованием концентрированного сока топинамбура. Результаты проведенных исследований апробированы и внедрены в условиях промышленного производства ООО НПП «Кондитер» и ООО НПП 6 «Технолог» (г. Пятигорск Ставропольского края). Разработан комплект технической документации на концентрированный сок топинамбура, включающий технические условия, технологическую инструкцию и рецептуру. Разработаны и утверждены два комплекта технической документации на производство диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий: «Диабетическая нуга» и «Низкокалорийное суфле», удостоенные серебряной медали и диплома X Московского международного салона инноваций и инвестиций в 2010 году. Определена конкурентоспособность разработанных кондитерских изделий. Ожидаемый экономический эффект от производства и реализации разработанных диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий составляет от 10,5 до 15,0 тыс. руб. на 1 т продукции в зависимости от вида изделия. 1.6 Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученные автором доложены, обсуждены и одобрены на I Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности» (г. Пятигорск, 2008 г.), I Межведомственной научно-практической конференции «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров» (г. Москва, 2008 г.), V Международной научно-практической конференции гастроэнтерологов ЮФО (г. Ессентуки, 2009 г.), Всероссийской научно-практической конференции аспирантов, докторантов и молодых ученых (г. Майкоп, 2009 г.), XI Всероссийском конгрессе диетологов и нутрициологов «Питание и здоровье» (г. Москва 2009 г.), I Международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века» (г. Краснодар, 2009 г.), IV Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научный потенциал студенчества в XXI веке» (г. Ставрополь, 2010 г.), XII региональной научно-практической конференции «Дни науки» (г. Пятигорск, 2011 г.) и на II Международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века» (г. Краснодар, 2011 г.). 1.7 Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 21 научная работа, в том числе 3 научные статьи в журналах, рекомендованных ВАК Российской Федерации, получен патент РФ на изобретение. 1.8 Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора научно-технической и патентной литературы, 7 методической части, экспериментальной части, выводов, списка литературы (180 источников, в том числе 25 – иностранных авторов) и приложения. Текст диссертации изложен на 175 страницах компьютерного текста, содержит 68 таблиц и 35 рисунков. 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 2.1 Объекты исследований. В качестве объектов исследований использовали клубни топинамбура сортов Интерес, Интерес 21, Violett de Rennet, районированных в Краснодарском крае и сорт-образец Ставропольского края урожая 2009-2010 гг.; концентрированный сок топинамбура (ТУ 9162-29002067862-2011), а также сырье, полуфабрикаты и готовые кондитерские изделия, приготовленные с использованием концентрированного сока топинамбура. 2.2 Методы исследований. Теоретические и экспериментальные исследования проводили в научных лабораториях Кубанского государственного технологического университета и Пятигорского государственного технологического университета. В работе применяли как общепринятые, так и специальные методы исследований качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий. Содержание редуцирующих веществ, общего сахара и инулина определяли гексанцианоферрратным методом. Содержание фруктозы и других кетосахаров − методом Мак-Рери и Слаттери; содержание пектиновых веществ – объемным методом; аналитические характеристики пектина − методом кондуктометрического титрования; массовую долю клетчатки – методом Кюршнера и Ганека; микроструктуру готовых изделий с помощью микроскопа БИОМЕД-6; витаминный состав − на хроматографе Милихром-4; минеральный состав – методом капиллярного электрофореза на приборе «Капель 103 Р»; энергетическую ценность – расчетным методом; антибактериальные свойства – методом диффузии в агар – способом «колодцев». Органолептическую оценку готовых изделий проводили по специально разработанной методике на основе описательного и профильного метода оценки качества готовых изделий с использованием бальной оценки. Статистическую достоверность результатов исследований оценивали по известным методикам с использованием пакетов прикладных компьютерных программ Microsoft Office Excel – 2007 и Statistica 6.0 for Windows. Структурная схема исследований представлена на рисунке 1. 8 СИСТЕМАТИЗАЦИЯ И АНАЛИЗ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И ПАТЕНТНОЙ ИНФОРМАЦИИ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЙ Обоснование выбора оптимального сорта и определение оптимального периода сбора урожая клубней топинамбура для производства сбивных сахаристых кондитерских изделий РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННОГО СОКА ТОПИНАМБУРА Исследование химического состава и показателей качества концентрированного сока топинамбура Исследование антибактериальных свойств концентрированного сока топинамбура Исследование условий и сроков безопасного хранения концентрированного сока топинамбура РАЗРАБОТКА НАУЧНО ОБОСНОВАННЫХ РЕЦЕПТУР ДИАБЕТИЧЕСКИХ СБИВНЫХ САХАРИСТЫХ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНЦЕНТРИРОВАННОГО СОКА ТОПИНАМБУРА Нуга ФОРМИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ РАЗРАБОТАННЫХ ДИАБЕТИЧЕСКИХ СБИВНЫХ САХАРИСТЫХ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ Оценка органолептических показателей Оценка физико-химических показателей Оценка микроструктуры Оценка микробиологических показателей Суфле Определение сроков безопасного хранения ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ ДИАБЕТИЧЕСКИХ СБИВНЫХ САХАРИСТЫХ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКТОВ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ НА КОНЦЕНТРИРОВАННЫЙ СОК ТОПИНАМБУРА И НА НОВЫЕ ДИАБЕТИЧЕСКИЕ СБИВНЫЕ САХАРИСТЫЕ КОНДИТЕРСКИЕ ИЗДЕЛИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ И ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДИАБЕТИЧЕСКИХ СБИВНЫХ САХАРИСТЫХ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ Рисунок 1 – Структурная схема исследований 9 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 3.1 Обоснование выбора сорта и периода сбора урожая клубней топинамбура на основе исследования их химического состава. Проведенный социологический опрос потребителей диабетических изделий показал, что в настоящее время 65 % диабетических мучных и сахаристых кондитерских изделий в торговой сети представлено импортными товарами. При этом 71 % респондентов отдают предпочтение отечественным диабетическим продуктам питания с натуральными добавками. 64 % опрошенных видят реальные пути удовлетворения потребностей населения в диабетических продуктах питания в организации их местного производства на территории Южного региона Российской Федерации с использованием местных растительных ресурсов. С учетом агробиологических критериев, биохимического состава и экономической целесообразности, для использования при разработке диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий был выбран оптимальный сорт топинамбура Интерес. Учитывая то, что химический состав клубней топинамбура зависит от биологических особенностей сорта, почвенно-климатических и погодных условий выращивания, а также от географических факторов, особое внимание было уделено определению оптимального периода сбора урожая. В основу этой работы было положено изменение содержания массовой доли инулина, пектиновых веществ, витаминов, макро- и микроэлементов в клубнях топинамбура в зависимости от сроков их созревания и уборки. По усредненным данным были построены уравнения полиномиальной регрессии второй степени и вычислен квадрат коэффициента корреляции. При этом коэффициент корреляции был близок к 1. Полученные данные представлены на рисунке 2. Рисунок 2 − Массовая доля инулина в клубнях топинамбура сорта Интерес в зависимости от срока созревания 10 Анализируя полученное уравнение регрессии можно сделать вывод о том, что максимальная концентрация инулина в топинамбуре достигается при x 3 , т.е. 15 ноября. Такая согласованность подтверждается графическим представлением данных и высоким коэффициентом корреляции. При определении массовой доли пектиновых веществ в клубнях топинамбура (рисунок 3) было построено общее уравнение полиномиальной регрессии четвертой степени с коэффициентом корреляции R 2 0,9847 , следующего вида y 0,0124 x 4 0,342 x 3 3,3448 x 2 12,901x 9,7778 . Рисунок 3 − Массовая доля пектиновых веществ в клубнях топинамбура сорта Интерес в зависимости от срока созревания При высокой степени корреляции определен период максимального накопления пектиновых веществ − с 15 ноября по 15 декабря. Установлен период максимального накопления витаминов группы В в клубнях топинамбура также с 15 ноября по 15 декабря (рисунок 4). Рисунок 4 – Содержание витаминов группы В в клубнях топинамбура сорта Интерес в зависимости от срока созревания Анализ минерального состава клубней топинамбура показал, что с 15 сентября по 15 ноября происходит накопление минеральных веществ, за счет 11 активного периода роста клубней топинамбура (рисунок 5). С 15 января за счет метаболических процессов, происходящих в клубнях топинамбура снижается количество кальция на 30 мг %, калия на 27,5 мг % и цинка на 8,5 мг %. В итоге было установлено, что максимальное накопление минеральных веществ в клубнях топинамбура происходит в период с 15 ноября по 15 декабря. Рисунок 5 – Минеральный состав клубней топинамбура сорта Интерес в зависимости от срока созревания На основе полученных результатов исследований для обеспечения эффективного использования клубней топинамбура с максимальным содержанием полезных веществ в качестве сырья для использования при производстве диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий рекомендуется период сбора урожая с 15 ноября по 15 декабря. 3.2 Разработка технологических режимов получения концентрированного сока топинамбура. Разработана технологическая схема и режимы получения концентрированного сока топинамбура (КСТ) (рисунок 6). Практический интерес представляет разработка КСТ с высоким содержанием фруктозы и пектиновых веществ, которые при технологической обработке претерпевают значительные изменения. Поскольку перспективным методом придания сладкого вкуса продукту является гидролиз инулина топинамбура до фруктозы и низкомолекулярных полифруктанов за счет инулаз самого топинамбура, необходимо было определить оптимальный температурный режим и рН среды для уваривания КСТ. 12 КЛУБНИ ТОПИНАМБУРА Мойка Инспекция Тонкодисперсное измельчение (размеры частиц 10-20 мкм) Бланширование в СВЧ-поле (750 Вт/кг сырья) Обработка электроактивированной водой (τ = 30 мин, t = 80 оС, рН = 1,5, ЕН = 1190 мВ) Прессование МЕЗГА Отделение сока центрифугированием СОК ЛИМОННАЯ КИСЛОТА Фильтрация Уваривание до содержания сухих веществ 20-25 % (рН = 4,7, t = 60-65 оС, τ = 30 мин) КОНЦЕНТРИРОВАННЫЙ СОК ТОПИНАМБУРА Рисунок 6 – Технологическая схема получения концентрированного сока топинамбура Для исследования содержания фруктозы в соке топинамбура в зависимости от гидролиза, происходящего при термической обработке, построено уравнение полиномиальной регрессии второго порядка вида y 0,0188 x 2 0,1283 x 0,7757 с коэффициентом корреляции R 2 0,7937 . Прогнозирование по уравнению регрессии на 5 °С, т.е. при температуре 95 °С, дает содержание фруктозы 12 %. Максимальное содержание фруктозы 17,5 % при температуре 65 °С (рисунок 7). Рисунок 7 – Влияние температурного режима обработки сока топинамбура 13 на гидролиз содержащегося в нем инулина Для исследования содержания пектиновых веществ в КСТ в зависимости от температурного режима построено уравнение полиномиальной регрессии второго порядка вида y 0,0381 x 2 0,0119 x 2,7571 с коэффициентом корреляции R 2 0,9686 . Прогнозирование по уравнению регрессии на 5 °С, т.е. при температуре 95 °С, дает содержание пектиновых веществ 0,07 %. Дальнейшее увеличение температуры, приводит к их уменьшению. Максимальное содержание пектиновых веществ наблюдается при температуре 60 °С и составляет 2,7 % (рисунок 8). Рисунок 8 – Влияние температурного режима обработки сока топинамбура на содержание в нем пектиновых веществ Экспериментально установленный температурный режим уваривания сока топинамбура (60-65 °С) позволяет получить продукт с максимальным содержанием фруктозы и пектиновых веществ. В этом диапазоне температур интенсивно действуют пектолитические ферменты, в результате чего сок разжижается и в нем повышается содержание редуцирующих веществ. Поскольку для предотвращения потемнения КСТ в технологии предусмотрено внесение лимонной кислоты, изучено влияние рН среды на образование редуцирующих веществ. Установлено, что сдвиг рН среды как в слабокислую, так и в щелочную среду снижает содержание редуцирующих веществ в обработанном КСТ. Оптимальное значение рН среды составит 4,7. Таким образом, теоретически обоснованы режимы производства КСТ: значение рН среды – 4,7, температура 60-65 оС, продолжительность уваривания – 30 мин. 3.3 Исследование химического состава и показателей качества концентрированного сока топинамбура. Проведены исследования нормируемых 14 показателей качества КСТ (таблица 1). КСТ представляет собой однородную, гомогенную массу, светло-коричневого цвета, сладкого вкуса и карамельного аромата. Химический состав КСТ представлен в таблице 2. Таблица 1 – Показатели качества концентрированного сока топинамбура Наименование показателя Значение показателя Массовая доля сухих веществ, % 20-25 Массовая доля редуцирующих веществ, % 16-18 Кислотность, град 4,0 Массовая доля золы, нерастворимой в растворе соляной кислоты, % 0,6 Таблица 2 – Химический состав концентрированного сока топинамбура Наименование показателя Массовая доля фруктозы, % Значение показателя 15-20 Массовая доля растворимого пектина, % 2,7 Витамины, мг %: С В2 В3 В7 30,2 6,1 5,2 16,4 Массовая доля минеральных веществ, мг %: Са К Р Mg Zn 22 120 295 23,4 361 Результаты исследований химического состава и показателей качества КСТ свидетельствуют о высоком содержании редуцирующих веществ (16-18 %) и массовой доли фруктозы (15-20 %), а также содержанием витаминов (С – 30,2; В2 − 6,1; В3 – 5,2 и В7 – 16,4 мг %) и минеральных веществ. 3.4 Исследование антибактериальных свойств концентрированного сока топинамбура. Для проверки антибактериальных свойств КСТ были исследованы следующие 24-часовые тест-культуры: спорообразующие палочки рода Bacillus, тест-штаммы рода Staphylococcus, энтеробактерии (Escherihia coli 675 и Salmonella gallinarum) и бактерии Proteus vulgaris (рисунок 9). Количество микроорганизмов 15 Рисунок 9 − Антибактериальные свойства концентрированного сока топинамбура Результаты исследования свидетельствуют о том, что КСТ обладает антибактериальным действием по отношению к бактериям родов Bacillus и Staphylococcus. Исследуемая субстанция не активна по отношению к тест-штаммам энтеробактерий (Escherihia coli 675 и Salmonella gallinarum) и бактериям Proteus vulgaris. Полученные данные использовали при разработке оптимальных режимов производства диабетических кондитерских изделий без ущерба для микробиологической безопасности продукции, что позволило минимизировать энергетические затраты и уменьшить длительность технологического процесса, а также обеспечить наиболее полную сохранность биологически активных веществ в готовых изделиях, повысить пищевую ценность и диабетические свойства разработанной продукции. 3.5 Исследование условий и сроков безопасного хранения концентрированного сока топинамбура. Для определения сроков безопасного хранения КСТ проводили его микробиологический контроль. Проведенные исследования позволили установить, что КСТ целесообразно хранить при температуре 5-10 оС и относительной влажности воздуха 75-80 %. При этом срок его безопасного хранения составляет 6 месяцев. 3.6 Разработка научно-обоснованных рецептур диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий с использованием концентрированного сока топинамбура. С целью определения оптимальной дозировки КСТ, готовили опытные образцы сбивных сахаристых кондитерских изделий с заменой в контрольных рецептурах сахаропаточного сиропа на 5, 10, 15, 20 и 25 16 % концентрированного сока топинамбура. Полученные образцы оценивали по органолептическим показателям дегустационной комиссией по разработанной нами 5-ти бальной шкале. В качестве контроля были взяты рецептуры «Нуга ореховая» и «Ванильное суфле». Результаты дегустационной оценки приведены на рисунках 10 и 11. Внешний вид Внешний вид 5,2 4,7 Консистенция 5% 7 4,2 3,7 Консистенция Цвет 10% 10% 25% Цвет 15% 15% 20% 5% -1 E+ 26 2 20% Запах Вкус Запах Вкус 25% Ванильное суфле Нуга ореховая Рисунок 10 – Профили дегустационной оценки разработанной диабетической нуги Рисунок 11 – Профили дегустационной оценки разработанного низкокалорийного суфле При дегустационной оценке нуги, было выявлено, что при дозировке от 10 до 20 % сока топинамбура органолептические показатели остаются достаточно высокими. Наиболее яркий и выраженный вкус нуга приобретает при дозировке 20 %, большее добавление сока топинамбура приводит к расслоению консистенции. При дегустационной оценке суфле выявлено, что оптимальные органолептические показатели изделий достигаются при дозировке концентрированного сока топинамбура от 10 до 15 %. Стоит отметить, что при дозировке 5 % вкус и запах суфле не ярко выраженные, а при 25 % консистенция становится рыхлой. Таким образом, можно сделать вывод, о том, что оптимальной дозировкой концентрированного сока топинамбура в сбивных сахаристых кондитерских изделиях является: в нуге – от 10 до 20 %, в суфле – от 10 до 15 %. Одним из важнейших органолептических показателей качества сбивных сахаристых кондитерских изделий является их консистенция. Для подтвержде- 17 ния оптимальной дозировки концентрированного сока топинамбура исследована микроструктура полученных изделий под микроскопом БИОМЕД-6. При исследовании микроструктуры нуги установлено, что с увеличением дозировки образуются крупные пустоты, а при меньшем содержании концентрированного сока топинамбура – неравномерные поры по всей поверхности среза, за счет малого количества сахаропаточного сиропа. Таким образом, оптимальная дозировка сока топинамбура в нуге – 20 %. При исследовании микроструктуры суфле наблюдали изменение характера пористости с увеличением дозировки сока топинамбура. При добавлении 10% образовывались наиболее тонкостенные поры, равномерные по всей поверхности среза. Образцы с дозировкой 15 % имели более крупные поры неоднородные по размеру. Образцы с добавлением 20 % сока топинамбура характеризовались наличием крупных пустот. Таким образом, оптимальная дозировка сока топинамбура в суфле – 10 %. На основании проведенных исследований были составлены рецептуры и нормы расхода сырья для приготовления сбивных сахаристых кондитерских изделий с использованием сока топинамбура – нуги и суфле. 3.7 Потребительские и функциональные свойства разработанных сбивных сахаристых кондитерских изделий с использованием концентрированного сока топинамбура. В таблице 3 приведены данные, характеризующие химический состав и показатели качества разработанных сбивных сахаристых кондитерских изделий. Анализ состава физиологически функциональных ингредиентов разработанных изделий подтвердил их способность нормализовать пищевой статус потребителя, что подтверждено медицинскими исследованиями. Показано, что высокое содержание в разработанных сахаристых кондитерских изделиях физиологически функциональных ингредиентов – пищевых волокон, витаминов, макро- и микроэлементов обуславливает их высокую пищевую ценность и функциональные свойства, а также подтверждает возможность их использования в диетическом питании людей, предрасположенных к заболеванию и больных сахарным диабетом, с целью нормализации их пищевого статуса. 18 Таблица 3 – Химический состав и показатели качества диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий с использованием КСТ Наименование показателя Массовая доля влаги, % Массовая доля белка, % Массовая доля редуцирующих веществ, % Кислотность, град Массовая доля золы, нерастворимой в растворе соляной кислоты, % Массовая доля фруктозы, % Массовая доля пектина, % Комплексообразующая способность, мг Pb2+/г продукта Витамины, мг %: С В2 В3 В7 Массовая доля минеральных веществ, мг %: Са К Р Mg Zn Значение показателя «Нуга Диабетическая «Ванильореховая» нуга ное суфле» 9,4±0,12 13,5±0,4 12,2±0,24 2,7±0,31 2,8±0,02 2,5±0,13 Низкокалорийное суфле 16,2±0,30 2,4±0,12 8,4±0,23 12,5±0,33 7,5±0,21 11,5±0,27 5,4±0,11 6,3±0,36 4,5±0,35 5,9±0,24 0,1±0,17 0,6±0,11 0,1±0,17 0,4±0,19 - 14,1±0,17 1,9±0,17 7,1±0,24 - 13,7±0,23 1,6±0,23 - 3,6 - 2,2 2,2 3,5 - 19,8 5,0 4,3 14,5 10 75 5,8 210 16 112 265 17,1 345 - - 22,1 5,4 4,7 14,8 13 115 268 18 352,5 3.8 Оценка пищевой и энергетической ценности диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий с использованием концентрированного сока топинамбура. Оценка пищевой и энергетической ценности разработанных изделий представлена на рисунках 12 и 13. 70 60 50 Диабетическая нуга "Нуга ореховая" 40 30 20 10 0 Белки Жиры Углеводы, г/100 г 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Диабетическая нуга "Нуга ореховая" Энергетическая ценность, ккал Рисунок 12 – Пищевая и энергетическая ценность разработанной диабетической нуги с использованием концентрированного сока топинамбура 19 Из представленной диаграммы видно, что количество углеводов в разработанной нуге уменьшилось в 2 раза. Стоит отметить, что они представлены фруктозой. Энергетическая ценность на 34,5 % ниже по сравнению с контрольным образцом, что свидетельствует о низкой калорийности разработанного изделия. 60 50 40 Низкокалорийно е суфле "Ванильное суфле" 30 20 10 0 Белки Жиры Углеводы, г/100 г 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Низкокалорийно е суфле "Ванильное суфле" Энергетическая ценность, ккал Рисунок 13 – Пищевая и энергетическая ценность разработанного низкокалорийного суфле с использованием концентрированного сока топинамбура Анализ представленных данных показал, что в суфле, приготовленном с использованием КСТ, на 27,1 г/100 г продукта уменьшено количество углеводов. Энергетическая ценность на 129,3 ккал (31 %) ниже по сравнению с контрольным образцом. Таким образом, за счет низкой пищевой и энергетической ценности, большого содержания фруктозы, пектиновых веществ, клетчатки, витаминов и минеральных веществ, а также полного отсутствия в рецептуре сахарозы, разработанные изделия могут быть отнесены к продуктам диабетического назначения. 3.9 Исследование условий и сроков безопасного хранения диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий с использованием концентрированного сока топинамбура. В процессе хранения разработанных диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий БГКП не были обнаружены, а рост мезофильных аэробных микроорганизмов был незначителен. Проведенные исследования позволили установить, что срок безопасного хранения разработанных сбивных сахаристых кондитерских изделий при температуре 20-25 оС и относительной влажности воздуха 75-80 % составляет 3 месяца, что превышает срок хранения традиционных изделий на 1 месяц. 20 3.10 Определение конкурентоспособности и экономической эффективности производства диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий с использованием концентрированного сока топинамбура. В настоящее время условия развития общества и экономики обусловливают необходимость оценки конкурентоспособности новых видов пищевых продуктов (рисунки 14 и 15). 1,4 1,2 1 Диабетическая нуга "Нуга ореховая" 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Ко Кмб Км Кфх Кб Кок Э Кин Рисунок 14 − Диаграмма конкурентоспособности разработанной диабетической нуги 1,4 1,2 1 Низкокалорийное суфле "Ванильное суфле" 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Ко Кмб Км Кфх Кб Кок Э Кин Рисунок 15 – Диаграмма конкурентоспособности разработанного низкокалорийного суфле Разработанные диабетические сбивные сахаристые кондитерские изделия с использованием КСТ имеют интегральный показатель конкурентоспособности более 1, что свидетельствует о высокой востребованности этих видов изделий. Разработаны и утверждены комплекты технической документации (ТУ, ТИ и РЦ) на «Сок топинамбура концентрированный» (ТУ 9162-290-020678622011), «Диабетическая нуга» (ТУ 9129-291-02067862-2011) и «Низкокалорийное суфле» (ТУ 9129-292-02067862-2011). Разработанные рецептуры апробиро- 21 ваны и внедрены в условиях промышленного производства ООО НПП «Кондитер» и ООО НПП «Технолог» (г. Пятигорск Ставропольского края). Ожидаемый экономический эффект от реализации диабетической нуги составит 10,5 тыс. руб. и низкокалорийного суфле − 15 тыс. руб. на 1 т готовой продукции. ВЫВОДЫ Выполненный комплекс теоретических и экспериментальных исследований позволил обосновать целесообразность и эффективность применения концентрированного сока топинамбура при производстве сбивных сахаристых кондитерских изделий диабетического назначения. 1. Проведенный социологический опрос потребителей диабетических изделий показал, что в настоящее время 65 % диабетических мучных и сахаристых кондитерских изделий в торговой сети представлено импортными товарами. При этом 71 % респондентов отдают предпочтение отечественным диабетическим продуктам питания с натуральными добавками. 64 % опрошенных видят реальные пути удовлетворения потребностей населения в диабетических продуктах питания в организации их местного производства на территории Южного региона Российской Федерации с использованием местных растительных ресурсов. 2. Теоретически обоснована целесообразность использования клубней топинамбура сорта Интерес, культивируемого в Южном регионе Российской Федерации, сбор которых рекомендуется производить в период с 15 ноября по 15 декабря, для использования при производстве диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий ввиду того, что в этот период в клубнях топинамбура происходит максимальное накопление инулина, пектиновых веществ, витаминов, макро- и микроэлементов. 3. Обоснованы технологические режимы производства концентрированного сока топинамбура: оптимальное значение рН среды – 4,7, температура 6065 оС, продолжительность уваривания – 30 мин. 4. Исследован химический состав, показатели качества и антибактериальные свойства концентрированного сока топинамбура, характеризующегося высоким содержанием витаминов (С – 30,2; В2 − 6,1; В3 – 5,2 и В7 – 16,4 мг %) и минеральных веществ. Установлено, что концентрированный сок топинамбура обладает антибактериальным действием по отношению к спорообразующим бактериям родов Bacillus и Staphylococcus. Исследуемые субстанции не актив- 22 ны по отношению к тест-штаммам энтеробактерий (Escherihia coli 675 и Salmonella gallinarum) и бактериям Proteus vulgaris. Полученные данные рекомендуется использовать при разработке оптимального режима производства диабетических кондитерских изделий без ущерба для микробиологической безопасности готовой продукции, что позволит минимизировать энергетические затраты и уменьшить длительность технологического процесса, а также обеспечить наиболее полную сохранность биологически активных веществ, повысить пищевую ценность и диабетические свойства готовой продукции. 5. Установлено, что концентрированный сок топинамбура целесообразно хранить при температуре 5-10 оС и относительной влажности воздуха 75-80 %. При этом срок его безопасного хранения составляет 6 месяцев. 6. Установлены оптимальные дозировки концентрированного сока топинамбура, используемого при производстве сбивных сахаристых кондитерских изделий: в нуге – 20 %, в суфле – 10 %. Увеличение дозировки КСТ приводит к образованию крупных пустот, уменьшение – к образованию неравномерных пор по всей поверхности среза. 7. С использованием разработанной 5-ти бальной оценки качества кондитерских изделий проведено формирование потребительских свойств разработанных диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий. Установлено положительное влияние концентрированного сока топинамбура на их потребительские свойства 8. Исследована пищевая и энергетическая ценность сбивных сахаристых кондитерских изделий диабетического назначения. Энергетическая ценность нуги с использованием КСТ составляет 316 ккал, что на 34,5 % ниже и суфле – 287,7 ккал, что на 31,0 % ниже по сравнению с контрольными образцами. 9. С учетом низкой пищевой и энергетической ценности, высокого содержания фруктозы, пектиновых веществ, клетчатки, витаминов и минеральных веществ, а так же полного отсутствия в рецептуре сахарозы, разработанные сбивные сахаристые кондитерские изделия − нуга и суфле − могут быть отнесены к продуктам диабетического назначения. 10. Срок безопасного хранения разработанных диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий при температуре 20-25 оС и относительной влажности воздуха – 75-80 % составляет 3 месяца, что на 1 месяц превышает срок хранения традиционных изделий. 11. Разработана техническая документация на концентрированный сок топинамбура (ТУ 9162-290-02067862-2011), а также комплекты технической 23 документации, включающие ТУ, ТИ и РЦ, на новые сбивные сахаристые кондитерские изделия диабетического назначения: «Диабетическая нуга» (патент № 2414141) и «Низкокалорийное суфле». Разработанные рецептуры апробированы и внедрены в условиях промышленного производства ООО НПП «Кондитер» и ООО НПП «Технолог» (г. Пятигорск Ставропольского края). 12. Определен интегральный показатель конкурентоспособности разработанных диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий, который составляет более 1, что свидетельствует о высокой востребованности этих видов изделий. 13. Ожидаемый экономический эффект от производства и реализации разработанных диабетических сбивных сахаристых кондитерских изделий составляет от 10,5 до 15,0 тыс. руб. на 1 т продукции в зависимости от вида изделия. Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: 1. Курлаева М.И. (Дождалева М.И.) Разработка сахаристых кондитерских изделий из топинамбура для больных сахарным диабетом / М.И. Дождалева, Т.В. Калашнова // Сб. докл. I межведомственной науч.-практич. конф. «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров». – Москва, 2008. – С.232-236. 2. Курлаева М.И. (Дождалева М.И.) Безотходная переработка клубней топинамбура / М.И. Дождалева, Т.В. Калашнова // Инновационные технологии в пищевой промышленности. Матер. I межд. науч.-практич. конф. – Пятигорск, 2008. − С. 171-175. 3. Курлаева М.И. (Дождалева М.И.) Использование порошка и сока топинамбура в создании новых функциональных продуктов питания / М.И. Дождалева, Т.В. Калашнова // Инновационные технологии в пищевой промышленности. Матер. I межд. науч.-практич. конф. – Пятигорск, 2008. − С. 273-276. 4. Курлаева М.И. (Дождалева М.И.) Разработка рецептуры и технологии «Нуги из топинамбура» / М.И. Дождалева, Т.В. Калашнова, М.Н. Грабовецкая // Научные труды №30 «Окно в науку» (часть VIII). – Пятигорск, 2008. – С. 43-44. 5. Курлаева М.И. (Дождалева М.И.) Дождалева М.И. (Курлаева М.И.) Определение стабильности инулина для разработки функциональных кондитерских изделий / М.И. Дождалева // Сборник научных трудов (специальный выпуск). – Пятигорск, 2008. – С. 216-220. 6. Курлаева М.И. (Дождалева М.И.) Оценка функциональных свойств сахаристых кондитерских изделий на основе топинамбура / М.И. Дождалева, Т.В. Калашнова // Инновационные технологии в пищевой промышленности. Матер. III межд. науч.-практич. конф. – Пятигорск, 2009. − С. 134-136. 7. Курлаева М.И. (Дождалева М.И.) Разработка продуктов питания функционального назначения на основе отечественного растительного сырья / М.И. Дождалева, Т.В. Калашнова // Гастроэнтерология Юга России. – Ростов-на-Дону, 2009. – С.273-276. 8. Курлаева М.И. (Дождалева М.И.) Использование топинамбура в диетотерапии больных сахарным диабетом / М.И. Дождалева // Матер. всерос. науч.-практич. конф. аспирантов, докторантов и молодых ученых. – Майкоп, 2009. – С. 99-102. 9. Курлаева М.И. (Дождалева М.И.) Изучение условий гидролиза инулина для разработки сахаристых кондитерских изделий функционального назначения / М.И. Дождалева, Т.В. Калашнова // Аналитические методы измерений и приборы в пищевой промышленно- 24 сти. Экспертиза, оценка качества, подлинности и безопасности пищевых продуктов. Сб. матер. VI межд. науч.-практич. конф. – Москва, 2008. – С. 211-216. 10. Курлаева М.И. (Дождалева М.И.) Разработка рецептуры и технологии производства сахаристых кондитерских изделий на основе топинамбура / М.И. Дождалева, Т.В. Калашнова, Н.В. Скляревская, Я.В. Жмакина // Шаг в науку: Матер. межрегион. науч.-практич. конф. студентов. – Ставрополь, 2009. – С.204-205. 11. Курлаева М.И. (Дождалева М.И.) Пребиотические продукты из топинамбура / М.И. Дождалева, Т.В. Калашнова // Научные труды №32 (часть VIII) «Дни науки». – Пятигорск, 2009. – С. 29-33. 12. Курлаева М.И. (Дождалева М.И.) Разработка рецептурно-технологических аспектов ассортимента сбивных кондитерских изделий на основе топинамбура / М.И. Дождалева, Т.В. Калашнова // XI Всероссийский Конгресс диетологов и нутрициологов «Питание и здоровье». Матер. III Всерос. науч.-практич. конф. детских диетологов. – Москва, 2009. – С. 191192. 13. Курлаева М.И. (Дождалева М.И.) Сбивные кондитерские изделия на основе топинамбура / М.И. Дождалева // Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века. Матер. межд. науч.-практич. конф. – Краснодар, 2009. – С. 200-201. 14. Курлаева М.И. (Дождалева М.И.) Исследование процесса гидролиза инулина / М.И. Дождалева, Т.В. Калашнова, М.А. Малафеева // Матер. IV межд. науч. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Научный потенциал студенчества в XXI веке». Том первый. Естественные и технические науки. – Ставрополь, 2010. – С. 491-494. 15. Дождалева М.И. Определение оптимального периода сбора урожая клубней топинамбура для производства функциональных продуктов / М.И. Дождалева, Т.В. Калашнова, Н.С. Лимарева // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов, №3(3), 2010. – С.25-32. 16. Дождалева М.И. Разработка научно-обоснованной рецептуры и технологии многофункционального базового полуфабриката на основе топинамбура / М.И. Дождалева, Т.В. Калашнова, Н.С. Лимарева // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов, №4(4), 2010. – С.50-57. 17. Дождалева М.И. Разработка технологий и рецептур диабетических сахаристых кондитерских изделий с использованием продуктов переработки клубней топинамбура / М.И. Дождалева, В.В. Гончар, Т.В. Калашнова // Известия вузов. Пищевая технология, 2011. − № 2-3. − С.66-68. 18. Дождалева М.И. Конструирование и моделирование рецептуры диабетических кондитерских изделий / М.И. Дождалева, В.В. Гончар // Сб. матер. межд. науч.-технич. конф. «Современные достижения биотехнологии». Часть I. Ставрополь, 2011. – С.25-26. 19. Дождалева М.И. Новая технология и рецептуры диабетических сахаристых кондитерских изделий / М.И. Дождалева, В.В. Гончар, Ю.Ф. Росляков, Т.В. Калашнова // Пищевая наука и технология. – Одесса (Украина), 2011. – С. 71-74. 20. Дождалева М.И. Антибактериальное действие концентрированного сока топинамбура, используемого для обогащения сахаристых кондитерских изделий / М.И. Дождалева, В.В. Гончар, Т.В. Калашнова // Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века. Матер. II межд. науч.-практич. конф. – Краснодар, 2011. – С. 329-330. 21. Патент на изобретение РФ №2414141. Бюл. №8 от 20 марта 2011 г. Способ производства кондитерского изделия на основе топинамбура типа нуги и его состав / Курлаева М.И. (Дождалева М.И.)
