FORMULATION DEVELOPMENT AND QUALITY EVALUATION OF ENRICHED CAKE
Abstract and keywords
Abstract (English):
Flour confectionery products are a promising group of food products for enrichment with food fibers. In the domestic literature studies on the development of recipes and technologies for muffins with various types of dietary fiber obtained from natural sources of raw materials are presented. However, there is no information on the use of the functional ingredient - pectin of woody greens of Scotch pine - in the cake. It has been revealed that this group of flour confectionery products with taste-aromatic foodadditives is realized in the food market of Krasnoyarsk. The development of the recipe and the evaluation of the quality of a new type of cake having chemical raising agent based on pectin of woody greens contributes to the solution of regional problems in providing population with a mass product that allows satisfying consumer's growing demand for "healthy products" that reduce the negative impact of the unfavorable ecological situation in the city of Krasnoyarsk. Carrying out the research we used common standardized methods of analysis; the results obtained were processed by regression analysis. It has been established that the introduction of pectin does not affect the smell of finished products. Constructing the mathematical model the factors "form", "smell", "taste" have been excluded since they are statistically insignificant in the process of regression analysis. The resulting regression equation linking the complex evaluation, the results of surface estimates, fracture type, structure and pectin content allowed us to determine the optimum amount of pectin of woody greens of Scotch pine equal to 9% of the fat mass in the cake recipe. The set dosage does not affect the sugar content and alkalinity. At the same time, an increase in the porosity and specific volume of the enriched finished product to 13.5% and 22.6%, respectively, compared to the control sample has been revealed. The developed "Krasnoyarskiy" cake recipe makes it possible to enrich the flour confectionery product with a functional ingredient in the volume of 50% of FNR to reduce the fat content by 8%. The results obtained are necessary for the development of technical documentation.

Keywords:
Сake, pectin of woody greens of Scotch pine, common enrichment, mathematical processing, quality evaluation
Text
Publication text (PDF): Read Download

Производство обогащенной, функциональной продукции приоритетная тенденция развития рын- ка мучных кондитерских изделий в соответствии с государственной политикой в области здорового питания населения РФ и стратегией научно- технологического развития РФ [1]. По мнению маркетологов, за выпуском «полезных» кондитер- ских изделий будущее отрасли за счет прогнозиру- емого роста продаж 15-20 % [2]. В структуре кон- дитерских изделий на российском рынке сегмент кексы занимает от 7 до 12 %, данные изделия поль- зуются у населения стабильным спросом. Однако с точки зрения пищевой ценности характеризуются несбалансированным химическим составом, преоб- ладанием жиров, простых углеводов, отсутствием витаминов, минеральных компонентов, пищевых волокон необходимых для человека. Анализ литературных источников позволят сде- лать вывод, что имеются работы отечественных исследователей по расширению сырьевой базы при производстве кексов путем использования нетра- диционного сырья с учетом функциональных свойств с целью улучшения показателей качества готовых изделий. Для обогащения функциональ- ными ингредиентами в состав кексов вводят свек- ловичные, пшеничные, яблочные, картофельные пищевые волокна, олигофруктозу, механоактиви- рованный органопорошок из пшеничных отрубей, пшеничную клетчатку «Витацель WF-600», яблоч- ную клетчатку «Витацель AF-400», льняную муку (богатую клетчаткой до 30 %), муку ржаную об- дирную для улучшения структуры, органолептиче- ских, физико-химических показателей и расшире- ния ассортимента мучных кондитерских изделий с повышенной пищевой ценностью и функциональ- ными свойствами [3-7]. Проведенное ранее нами исследование по изу- чению ассортимента кексов, реализуемых в торго- вых сетях г. Красноярска: «Светофор», «25 часов», «Красный Яр», «Rosa», «Командор», «Лента», «О-кей», «МЕТРО Cash&Carry» позволило сделать вывод, что рынок представлен широким ассорти- ментом различных видов, в состав которых входят исключительно вкусоароматические добавки: су- хофрукты, цукаты, арахис, ядра подсолнечника, семена льна, кунжут, плодово-ягодные начинки, глазури, карамель. Отсутствуют в продаже изделия с витаминами, премиксами, минеральными веще- ствами и пищевыми волокнами. Сформированные товарные предложения на потребительском рынке г. Красноярска по видам кексов не позволяют удо- влетворить растущий спрос потребителя на «полез- ные» изделия, обогащенных функциональными ингредиентами. Для решения проблемы, неблагоприятного эко- логического воздействия промышленных объектов и транспорта на окружающую среду г. Краснояр- ска, используются все возможности для снижения объема загрязняющих веществ и их отрицательного воздействия на здоровье жителей, в том числе в приоритете разработка обогащенных продуктов, содержащих пищевые волокна, особенно пектино- вые вещества. Одним из основных свойств пектина считается детоксицирующая способность, что обу- словливает его использование в качестве функцио- нального ингредиента в пищевых технологиях. Потребности всех отраслей пищевой промыш- ленности удовлетворяются за счет зарубежного пектина производства Китай, Чили, Германия, Бельгия и др. В настоящее время практически от- сутствуют промышленные производства пектина из традиционного сырья (яблочные, цитрусовые вы- жимки, свекловичный жом и др.). Для Сибири эти растительные ресурсы неактуальны, поэтому ста- вится задача привлечения нетрадиционных источ- ников сырья для получения пектина. Авторами раз- работана технология получения пищевого пектина из древесной зелени, являющейся вторичным сырь- ем промышленной переработки сосны обыкновен- ной, изучены физико-химические и технологиче- ские свойства [8]. Цель работы - разработать рецептуру обога- щенного кекса с использованием пектина древес- ной зелени сосны обыкновенной и провести оценку качества по органолептическим и физико- химическим показателям. Для реализации поставленной цели решались следующие задачи: Изучить влияние дозировки пектина древес- ной зелени в рецептуре кекса на органолептические и физико-химические показатели качества. Разработать рецептуру обогащенного кекса пектином древесной зелени сосны обыкновенной с применением математических методов анализа экспериментальных данных. Объекты и методы исследования В качестве объектов исследования выбраны образцы: контроль - кекс на химических разрых- лителях, приготовленный по ТУ 9136-015- 44388488-2005, кекс с использованием пектина древесной зелени. В качестве функционального ингредиента использовали пектин древесной зе- лени сосны обыкновенной (ТУ 9169-012- 02067876-2013), полученный на ООО «Эковит» г. Красноярск при комплексной переработке местного хвойного сырья. Научные исследования проводились на базе: научно-исследовательских лабораторий Центра здорового питания и кафедры «Технология и орга- низация общественного питания» ФГАОУ ВО «Си- бирский федеральный университет», аккредито- ванного испытательного центра Краевое государ- ственное казенное учреждение «Краевая ветери- нарная лаборатория», испытательной лаборатории ООО «АРТЕЛЬ-кондитеръ». При проведении исследований применялись общепринятые стандартизированные органолепти- ческие и физико-химические методы анализа. Для комплексной оценки качества изделий по органо- лептическим показателям использовали разрабо- танную 50-балльную шкалу. Оценку качества об- разцов кекса проводили по ГОСТ 15052-2014. Влажность готовых изделий определяли по ГОСТ 5900-2014. Массовую долю общего сахара определяли по ГОСТ 5903-89. Определение массо- вой доли жира проводили по ГОСТ 31902-2012. Массовую долю золы определяли по ГОСТ 5901- 2014. Щелочность готовых изделий определяли по ГОСТ 5898-87. Удельный объем кексов определяли по отношению объема кексов к их массе [9]. Исследования проводились в 3-5-кратной по- вторности. Результаты обработаны методом ре- грессионного анализа в прикладной программе «STATISTICA 13» [10]. Результаты и их обсуждение При подборе рецептурных ингредиентов для кекса учитывались принципы создания обогащен- ных продуктов: безопасность, вкусовая совмести- мость компонентов, физиологическая норма по- требления пектина, технологическая и научная обоснованность [11]. Научная обоснованность раз- работки обогащенного кекса заключалась в выборе функционального ингредиента - пектина древесной зелени сосны обыкновенной имеющего показатель комплексообразующей способности 83,60 мгРb2+/г и определение его количества в рецептуре с учетом физиологических норм потребления 2 г [12]. Для установления оптимальной дозировки пектина дре- весной зелени в составе кекса были приготовлены 6 образцов: контрольный - без пектина, 5 вариантов - с внесением пектина от 7 до 15 % от массы жира. Ранее было экспериментально установлено, что дозировка пектина менее 7 % не оказывает влияние на показатели качества готовых изделий. Для ком- плексной оценки качества приготовленных образцов определяли органолептические показатели: форма, поверхность, вид в изломе, запах, вкус, ре- зультаты представлены в табл. 1. Результаты балльной оценки органолептических показателей кексов Таблица 1 Наименование показателя Контроль- ный образец № 1 Содержание пектина древесной зелени сосны обыкновенной, % от массы жира Образец №2 Образец № 3 Образец № 4 Образец № 5 Образец № 6 7 9 11 13 15 Форма (1-5 баллов) 4,80±0,34 4,90±0,12 4,98±0,05 4,90±0,12 4,78±0,05 4,7±0,12 Поверхность (1-10,0 баллов) 9,52±0,54 9,68±0,54 9,84±0,44 9,52±0,54 9,36±0,44 9,00±0,00 Структура (1-12,5 баллов) 11,85±0,61 12,10±0,28 12,50±0,00 12,20±0,34 11,90±0,17 11,30±0,50 Вид в изломе (1-12,5 баллов) 11,75±0,62 11,90±0,52 12,30±0,34 12,10±0,27 11,55±0,51 11,25±0,00 Запах (1-5 баллов) 5,00±0,00 5,00±0,00 5,00 ±0,00 5,00±0,00 5,00±0,00 5,00±0,00 Вкус (1-5 баллов) 4,88±0,13 4,92±0,13 5,00 ±0,00 4,86±0,11 4,76±0,18 4,56±0,16 Комплексная оценка 47,80±2,24 48,50±1,59 49,62±0,83 48,58±1,38 47,35±1,35 45,81±0,78 Анализ результатов оценки органолептических показателей образцов кексов свидетельствуют, что введение пектина не оказывает влияния на запах готовых изделий, значения большинства показателя снижается при его дозировке более 9 % в рецептуре кекса. Математическая обработка экспериментальных данных проводилась в прикладной системе «STA- TISTICA 13», этапы построения регрессионной модели следующие. Определение отклика и факторов. Построение уравнения регрессии. Анализ остатков. Оценка приемлемости модели. Анализ коэффициента смешанной корреля- ции (детерминации R?). Построение графиков поверхности отклика. При построении регрессионной модели на первом этапе определили отклик и факторы. Откликом в данной модели является показатель «комплексная оценка», факторами - показатели органолептиче- ской оценки кекса. Для построения модели из всех вышеперечисленных факторов, приведенных в таб- лице 1, исключили показатели «форма», «запах», «вкус», так как в процессе регрессионного анализа они оказались статистически незначимы. В резуль- тате статистической обработки экспериментальных данных получена математическая модель в виде уравнения регрессии, связывающая отклик (Y- комплексную оценку) и факторы (х1 - оценка по- верхности, х2 - оценка вида в изломе, х3 - оценка структуры и х4 - содержание пектина). Уравнение имеет следующий вид: Y = 7,021 +1,51*х1 + 1,204*х2 + + 1,0399*х3 - 0,0056*х4. Для анализа качества модели изучили остатки, то есть разности фактических значений отклика и значений предсказанных по уравнению регрессии. Для изучения остатков построили частотную гисто- грамму (рис. 1). Рис. 1. Анализ остатков Расположение остатков не отклоняет гипотезу о нормальности модели. Далее рассмотрев нормаль- но-вероятностный график остатков, установили, что систематических отклонений фактических дан- ных от теоретической нормальной прямой не наблюдается, следовательно, остатки распределены нормально (рис. 2). Рис. 2. Нормально-вероятностный график остатков Проанализировав график рассеяния, установили отсутствие зависимости остатков от предсказанных значений (рис. 3). Как видно из данных представленных на рис. 3, остатки не имеют системности, то есть, расположе- ны хаотично, то, следовательно, зависимости меж- ду ними и предсказанными значениями нет. На следующем этапе была оценена приемле- мость полученной модели. Результаты статистиче- ской обработки данных, представленные на рис. 4 показывают, что различия между построенной мо- делью и полученным данным статистически значи- мы на уровне р < 0,01. Рис. 3. График рассеяния остатков Рис. 4. Дисперсионный анализ полученной модели При анализе коэффициента смешанной корре- ляции (R?), показывающего насколько уравнение регрессии соответствует реальным данным уста- новлено, что изменение отклика (комплексной оценки) на 99,99 % происходит под воздействием выбранных факторов (содержание пектина, оценки структуры, оценки вида в изломе и оценки поверх- ности) (рис. 5). Рис. 5. Коэффициент детерминации При построении прогнозов с помощью полу- ченной модели, установлено полное соответствие прогнозных значений отклика от прогнозных зна- чений факторов. Для определения области значений факторов, в которой комплексная оценка является максималь- ной, построили графики поверхности отклика (рис. 6-8). Полученную поверхность отклика опи- сывает функция отклика, имеющая вид Z = 498,3575-4,7207*x-72,4383*y- -0,0255*x*x+0,424*x*y+2,903*y*. Данная функция отклика и его геометрическая интерпретация показывают, что максимальную комплексную оценку кекс приобретает при содер- жании пектина 9 % и оценки структуры в 12,5 бал- ла. При увеличении дозировки пектина от 9 % и выше наблюдается уплотнение структуры кекса, за счет снижения взбиваемого объема эмульсии и, соответственно, ухудшения пористости, которая влияет на формирования структуры кекса. Это можно объяснить тем, что пектин, являясь гидро- коллоидом, стабилизатором, при условии превы- шения нормативного расхода, при взаимодействии с жидкостью, впитывает и удерживает ее, образуя плотную и вязкую структуру тестового полуфабри- ката [13]. Для равномерного распределения пектина в тестовом полуфабрикате, требуется дополнитель- ное время, по сравнению с контрольным образцом, что приводит к набуханию клейковины пшеничной муки и «затягиванию» теста, что вызывает уплот- нение структуры полуфабриката. При этом готовое изделие приобретает повышенную плотность, пло- хо развитую пористость, небольшой объем. Рис. 6. Зависимость комплексной оценки от содержания пектина и структуры Изображение поверхности функции отклика, построено по уравнению зависимости комплексной оценки от содержания пектина и вида в изломе представлено на рис. 7. Полученная поверхность отклика описана уравнением: Z=10605,1922-103,6404*x-1670,9897*y- 0,2643*x*x+9,0823*x*y+65,7437*y*y. Рис. 7. Зависимость комплексной оценки от содержания пектина и вида в изломе Визуальная интерпретация данных, приведен- ных на рис. 7 обнаруживает, что комплексная оценка достигает максимального значения при со- держании пектина 9% и оценки «вид в изломе» 12,3 балла. Увеличение количества внесенного пек- тина в рецептуру кекса негативно влияет на значе- ние показателя «вид в изломе», вследствие увели- чения плотности кекса, наличия непромесов и пло- хой пропекаемости готового изделия. Это может являться результатом снижения разрыхления кекса при выпечке из-за повышенной вязкости и плотно- сти тестового полуфабриката, за счет высокой во- допоглотительной способности пектина. Зависимость комплексной оценки от содержа- ния пектина и поверхности показана на рис. 8. Уравнение, показывающее функцию отклика имеет вид Z=1567,7919-19,1861*x-297,907*y- 0,0339*x*x+2,062*x*y+14,5214*y*y. Рис. 8. Зависимость комплексной оценки от содержания пектина и поверхности На геометрическом представлении функции от- клика определены факторы, влияющие на макси- мальное значение отклика при содержании пектина 9 % и оценки поверхности 9,84 баллов. Дальнейшее увеличение содержания пектина более 9 % приво- дит к уменьшению значения комплексной оценки, за счет ухудшения показателя поверхность кекса в результате сильного неравномерного растрескива- ния поверхности. Анализ результатов проведенных исследований показал, что оптимальным считается образец № 3 с внесением в рецептуру 9 % пектина древесной зелени от массы жира, так как именно этот обога- щенный кекс, исходя из полученной математиче- ской модели и результатов органолептической оценки, обладает наилучшими показателями каче- ства по сравнению с контрольным образцом: пра- вильной формой, пропорциональной толщиной, равномерной и хорошо развитой тонкостенной по- ристостью, приятным вкусом и запахом. Комплекс- ная оценка качества данного образца наивысшая и составляет 49,62 баллов. Вторым этапом исследований проведена оценка влияния дозировки пектина на физико-химические показатели кексов с целью установления оптималь- ного количества, результаты приведены в табл. 2. Таблица 2 Влияние дозировки пектина древесной зелени сосны обыкновенной на физико-химические показатели кексов Показатели Дозировка пектина древесной зелени сосны обыкновенной, % от массы жира 0 7 9 11 13 15 Массовая доля влаги, % 14,80±0,01 15,10±0,03 15,50±0,04 15,70±0,02 15,90 ±0,01 16,10±0,03 Массовая доля общего сахара (по сахарозе в пересчете на су- хое вещество), % 29,10±0,01 29,30±0,03 29,30±0,02 29,30±0,01 29,30 ±0,03 29,30±0,03 Массовая доля жира в пересчете на сухое вещество, % 25,20±0,02 23,60±0,02 23,10±0,03 23,00±0,02 22,20±0,01 21,60±0,04 Массовая доля золы, нераство- 0,078± 0,079± 0,079± 0,079± 0,079± 0,079± римой в р-ре 10 % HCl, % 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 Щелочность, град. 0,90±0,01 0,90±0,01 0,90±0,01 0,90±0,01 0,90±0,01 0,90±0,01 Пористость, % 58,60±0,10 63,70±0,10 66,50±0,05 61,40±0,06 57,20±0,09 56,90±0,11 Удельный объем, см3/г 1,95±0,01 2,23±0,01 2,39±0,01 2,14±0,01 1,93±0,01 1,62±0,01 Полученные экспериментальные данные свиде- тельствуют, что массовая доля влаги для опытных образцов выше контроля на 0,7-8,8 % и возрастает с повышением количества введенного пектина, что обусловлено увеличением расхода воды, добавляе- мой дополнительно при замесе теста. Значения по- казателей содержание сахара, щелочность не изме- нились при введении в кекс пектина. Массовая до- ля жира снизилась во всех изделиях с пектином на 4,8-14,3 % по сравнению с кексом без добавок, что объясняется заменой жира на пектин. В ходе экспе- римента выявлены значительные изменения пори- стости и удельного объема готовых изделий в про- цессе обогащения кексов. В опытных образцах с изменением дозировки пектина от 5 до 9 % проис- ходит прирост удельного объема кексов от 10,8 до 22,6 % и пористости от 2,1 до 13,5 % по сравнению с показателями контрольного изделия. Дальнейшее увеличение количественного содержания пектина более 9 % в рецептуре кекса приводит к снижению удельного объема готовых изделий до 17 % и пори- стости до 3 % по сравнению с контролем. Установленную зависимость физико-химических показате- лей от дозировки пектина можно объяснить тем, что высокая водопоглотительная способность пек- тина предположительно, приводит к интенсивному возрастанию вязкости эмульсии, что может вызвать снижение пенообразующей способности, вслед- ствие чего у готовых изделий с большой дозиров- кой пектина наблюдается плотный плохо разрых- ленный мякиш, снижение объема и пористости. Учитывая полученные результаты органолепти- ческих и физико-химических показателей, устано- вили оптимальную дозировку в составе кекса 9 % пектина древесной зелени сосны обыкновенной (к массе жира), позволяет улучшить его потребитель- ские свойства, снизить долю жира на 8 % и при- дать готовому изделию функциональную направ- ленность. В 100 г готового кекса содержится 1 г пектина, который позволяет удовлетворить потреб- ность на 50 % от физиологической нормы потреб- ления, следовательно, новое изделие относится к обогащенной продукции в соответствии с требова- ниями ГОСТ Р 52349-2005.
References

1. «O strategii nauchno-tehnologicheskogo razvitiya Rossiyskoy Federacii» Ukaz Prezidenta RF № 642 ot 01.12.2016. Elektronnyy resurs. Rezhim dostupa: http://www.kremlin.ru/acts/news/53383.

2. Hlebnoe delo // Hlebopechenie Rossii. - 2016. - № 6. - S. 4-8.

3. Vliyanie pischevyh volokon na kachestvo keksov / E.V. Konovalova, I.B. Krasina, N.A. Tarasenkova [i dr.] // Izvestiya vuzov pischevaya tehnologiya. - 2013. - № 4. - S. 119-120.

4. Vliyanie mehanoaktivirovannogo organoporoshka iz pshenichnyh otrubey na kachestvo keksov / T.I. Gulova, T.I. Guseva, L.Yu. Lavrova [i dr.] // Konditerskoe proizvodstvo. - 2014. - № 2. - S. 19-21.

5. Koryachkina, S.Ya. Sposoby povysheniya pischevoy cennosti keksov / S.Ya. Koryachkina, T.N. Lazareva, T.A. Schetini- na // Hleboprodukty. - 2014. - № 7. - S. 44-46.

6. Kuznecova, L.I. Ispol'zovanie rzhanoy muki v tehnologii keksov / L.I. Kuznecova, E.M. Surmach // Izvestiya vu- zov pischevaya tehnologiya. - 2014. - № 1. - S. 60-61.

7. Koryachkina, S.Ya. Innovacionnaya tehnologiya proizvodstva keksov / S.Ya. Koryachkina, V.P. Koryachkin, N.P. Sapro- nova // Tovaroved prodovol'stvennyh tovarov. - № 2. - 2013. - S. 25-29.

8. Gubanenko, G.A Kompleksnaya ocenka novyh vidov rastitel'nogo syr'ya Krasnoyarskogo kraya i celesoobraznost' ego ispol'zovaniya v proizvodstve funkcional'nyh pischevyh produktov: monografiya / G.A. Gubanenko, L.A. Mayurnikova, L.P. Rubchevskaya. - Krasnoyarsk: Izd-vo SFU, 2013. - 260 s.

9. Puchkova, L.I. Laboratornyy praktikum po tehnologii hlebopekarnogo proizvodstva / L.I. Puchkova. - Izd. 4-e, pererab. i dop. - SPb.: GIORD, 2004. - 264 s.

10. Borovikov, V.P. STATISTICA. Iskusstvo analiza dannyh na komp'yutere: dlya professionalov / V.P. Borovi- kov. - SPb.: Piter, 2003. - 688 s.

11. Galieva, A.I. Obosnovanie receptur drazhe saharnogo obogaschennogo / A.I. Galieva, I.Yu. Reznichenko, G.E. Iva- nec // Tehnika i tehnologiya pischevyh proizvodstv. - 2014. - № 2. - S. 39-44.

12. Metodicheskie rekomendacii MR 2.3.1.1915-04 «Rekomenduemye urovni potrebleniya pischevyh i biologicheski aktivnyh veschestv». - M., 2004. - 36 s.


Login or Create
* Forgot password?