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.