Научная статья на тему 'Использование молочной сыворотки для создания в креме эмульсионно-пенной структуры'

Использование молочной сыворотки для создания в креме эмульсионно-пенной структуры Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

CC BY
307
42
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Область наук

Аннотация научной статьи по прочим технологиям, автор научной работы — Васькина В.А., Двоеглазова А.А.

Создание нового поколения кондитерских изделий с повышенной пищевой ценностью и доступной стоимостью, с низкой калорийностью, традиционно любимыми вкусом и ароматом для широких слоев населения является актуальной задачей. Важным в этом контексте является растущий спрос на торты и пирожные, для прослойки и украшения которых, как и для кексов, эклеров и профитролей, применяют масляные кремы. Основными компонентами рецептуры масляного крема являются сахар, молоко, яйцо и сливочное масло. Наличие в рецептуре крема большого количества яичных и молочных продуктов, которые обладают превосходными пенообразующими и эмульгирующими свойствами [1], обеспечивают создание в креме эмульсионно-пенной структуры [2]. Основным недостатком яичных продуктов является их низкая термостойкость при технологической обработке и высокая стоимость, которая включает затраты на производство, санитарную обработку и сушку. Кроме того, производство яичных продуктов оказывает значительное воздействие на окружающую среду. Поэтому переход с яичного белка на подходящий заменитель может оказаться полезным, как с экономической, так и экологической точек зрения. В зарубежных и наших работах изучалась возможность взамен яичного белка использовать в качестве пенообразователя казеинат натрия [3], белково-сывороточный концентрат [4], гидролизат клейковинного белка [5, 6], молочную сыворотку [7].

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Использование молочной сыворотки для создания в креме эмульсионно-пенной структуры»

кондитерс кая индустрия

УДК 664.68

В.А. Васькина, д.т.н., профессор, А.А. Двоеглазова, магистр

ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств»

использование молочной сыворотки для создания в креме эмульсионно-пенной структуры

Создание нового поколения кондитерских изделий с повышенной пищевой ценностью и доступной стоимостью, с низкой калорийностью, традиционно любимыми вкусом и ароматом для широких слоев населения является актуальной задачей. Важным в этом контексте является растущий спрос на торты и пирожные, для прослойки и украшения которых, как и для кексов, эклеров и профитролей, применяют масляные кремы. Основными компонентами рецептуры масляного крема являются сахар, молоко, яйцо и сливочное масло. Наличие в рецептуре крема большого количества яичных и молочных продуктов, которые обладают превосходными пенообразующими и эмульгирующими свойствами [1], обеспечивают создание в креме эмульсионно-пенной структуры [2]. Основным недостатком яичных продуктов является их низкая термостойкость при технологической обработке и высокая стоимость, которая включает затраты на производство, санитарную обработку и сушку. Кроме того, производство яичных продуктов оказывает значительное воздействие на окружающую среду. Поэтому переход с яичного белка на подходящий заменитель может оказаться полезным, как с экономической, так и экологической точек зрения. В зарубежных и наших работах изучалась возможность взамен яичного белка использовать в качестве пенообразователя казеинат натрия [3], белково-сывороточный концентрат [4], гидролизат клейковинного белка [5, 6], молочную сыворотку [7].

Молочная сыворотка является побочным продуктом промышленной переработки молока при получении сыра, творога или пищевого и технического казеина. Молочная сыворотка обладает хорошей растворимостью в водных системах, что позволяет использовать ее для стабилизации пены и эмульсий [8].

Кремы, по существу, производятся из уваренного сахаро-молочно-яичного сиропа путем сбивания его до пенной массы, в которую постепенно добавляют пластифицированное сливочное масло. При термообработке сахаро-молочно-яичного сиропа происходит частичная деградация яичного белка, что приводит к слабому развитию пенной

структуры крема, снижению его качества и увеличению плотности. В этой работе нас интересовал вопрос, может ли молочная сыворотка служить функциональной альтернативой яичным белкам? Важнейшая цель настоящего исследования состояла в обосновании использования молочной сыворотки в качестве пено-образующего и эмульгирующего агентов в производстве крема. Для повышения устойчивости пены в раствор молочной сыворотки вводили полисахариды: агар, кар-боксиметилцеллюлозу (КМЦ), пектин. Качество крема оценивали по физико-химическим и органолеп-тическим показателям, а также по его структуре, выявляемой на то-

мографе [9]. Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

1. Изучить влияние полисахаридов и их смесей на пенообра-зующую способность молочной сыворотки.

2. Исследовать влияние белок-полисахаридных смесей на качество и структуру отделочного крема.

На первом этапе готовили растворы молочной сыворотки концентрацией 12% [7]. Эта концентрация оказалась наиболее оптимальной с точки зрения пено-образующих свойств, которые в дальнейшем принимались за контроль. Следует отметить, что пенная масса из раствора молочной

№2 май 2019

Пищевая Индустрия

сыворотки отличается крупными пузырьками воздуха и низкой стойкостью. Для повышения устойчивости пены в раствор молочной сыворотки вводили полисахариды: A - агар, B - карбоксиметилцеллю-лоза (КМЦ), C - пектин, а также их бинарные и тройные смеси.

В раствор молочной сыворотки добавляли полисахариды, и смесь выдерживали в течение 40 минут при температуре 60°C для набухания биополимеров. Затем определяли кратность пены раствора с добавлением полисахаридов A, B, C. Под кратностью пены понимается функция Y(t, sA, sB, sC), определяющая относительное изменение объема пены от продолжительности взбивания t; sA, sB, sC - массовые доли полисахаридов A, B и C, соответственно. Важнейшими характеристиками изучаемой функции Y(t, sA, sB, sC) являются ее максимальное значение Y=Y (s.,

max A

sB, sC) и время сбивания t=t*(sA, sB, sC), за которое функция Y достигает своего максимума. Математически это записывается следующим образом Y{t*, sA, sB, So) = Ymax{sA, sB, So). (1)

Величину Ymax, параметрически зависящую от типа основы и массовых долей полисахаридов, мы называем пенообразующей способностью. Для каждого данного полисахарида условимся называть оптимальными те его растворы с молочной сывороткой, которые приводят к максимальному значению Y .

max

Изучено влияние добавления каждого из полисахаридов в отдельности на пенообразующую способность растворов молочной сыворотки. Результаты экспериментов представлены на рис. 1.

Из рисунка 1 видно, что пе-нообразующая способность молочной сыворотки составила Ymax(0, 0, 0)=250%. Введение в раствор молочной сыворотки как агара, так и КМЦ повышает пенообра-зующую способность доYmax(sA,0, 0)= = Y (0, s_, 0)=300%. Отмеченное

maxy ' B' '

значение Ymax достигается при сбивании раствора с агаром в течение t*(sA, 0, 0)=2 мин, а с КМЦ t*(0, sB, 0)= 7 мин. Добавка пектина снижает пенообразующую способность до

Утах(0, 0, бс)«190%, при этом (*(0, 0, бс)=2 мин.

Далее определяется У(1 $д, бв, бс) для раствора белок-полисаха-ридной смеси (БПС) с двумя полисахаридами. Из трёх отдельных полисахаридов изучаются двойные смеси: А+В; А+С; С+В. Для получения раствора БПС с двумя полисахаридами бралисьоптимальные растворы с каждым из них и смешивались в одинаковой пропорции. В частности выявилось, что в растворах БПС, содержащих смеси Д+В, наблюдается синергети-ческий эффект У (б., 0)^500%

~ ~ тах4 Д В' '

для этого раствора превышает соответствующую величину для БПС с каждым отдельным полисахаридом, входящим в смесь.

Были выполнены исследования влияния на пенообразование добавления к раствору молочной сыворотки тройной смеси полисахаридов А+В+C. Раствор БПС с тройной смесью готовился смешением в равных пропорциях 3-х оптимальных растворов с каждым из полисахаридов по отдельности. В случае тройной смеси полисахаридов график кратности пены показаны на рис. 2. Можно отметить, что значение Y(t, sA, sB, sC)=300% достигается при t=2 мин и остается постоянным (Y=Y ) на всем

max

периоде сбивания, что свидетельствует о стойкости пены со смесью A+C+В, при этом пенная масса отличается мелкой дисперсностью пузырьков воздуха.

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 Время сбивания,мин

Рисунок 1. Кратность пены / растворов молочной сыворотки без добавок (1) и с добавками отдельных полисахаридов: пектина (2), КМЦ (3), агара (4).

350

300

250

200

(3 о х н

ш

а ^

150

100

50

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 Время сбивания,мин

Рисунок 2. Кратность пены / раствора молочной сыворотки без добавок (1) и с добавкой тройной смеси полисахаридов -(агар+КМЦ+пектин) (2).

0

кондитерская индустрия

Рисунок 3. Контурные кривые поверхности отклика пенообразующей способности Утах (слева) и продолжительности сбивания Г* (справа) растворов молочной сыворотки с добавкой тройной смеси полисахаридов - (Агар+КМЦ+Пектин)

Таблица 1. Оценка качества крема по традиционной и новой

технологии

Виды технологий Показатели качества крема

Влажность, % Плотность, кг/м3 Оценка, баллы

Традиционная 25,0±0,5 900±25 24,75

Новая 27,5±0,4 810±23 26,50

Кривые Y(t, sA, sB, sC) на рис. 2 и аналогичные кривые для БПС с одним или двумя полисахаридами не могут дать единственным образом интерпретируемую информацию о влиянии того или иного полисахарида или их комбинаций. Для получения более полного представления о взаимосвязи между составом и свойствами БПС удобно использовать графоаналитический метод, технические особенности применения которого неоднократно нами описывались [2, 7, 11]. Не повторяя подобных описаний в настоящей работе, проиллюстрируем лишь сущность метода на примере величины Ymax(t, sA, sB, sC), рассматриваемой как функция своих аргументов, на которые наложена связь sA+sB+sC=1. Эта связь позволяет рассматривать Ymax как функцию 2-х аргументов, например, sc и sB, что дает возможность наглядно представлять результаты. Пусть величина Y экс-

7 ' max

периментально измерена для N различных пар {s, s}, /=1,...,N (scw+sB(0<1). Тогда эту величину можно эффективно проинтер-полировать на всем допустимом диапазоне изменения аргументов, если представить ее полиномом от двух переменных Z(sc, sB), а число n неизвестных коэффициентов K, j=1,...,n при линейно независимых слагаемых не превышает N, т.е. n<N. Приравнивая значения полинома Z известным

значениям Y в точках измере-

max

ния {s, s}, i=1,...,N, получаем систему N линейных уравнений

относительно n неизвестных K.

i

Решая систему любым корректным методом, в полном виде определяем полином Z(sc, sB), интерполирующий искомую функцию

Ymax(sC SB, 1"sc"sB) - поверхность отклика пенообразующей способности на изменение долей полисахаридов. Такие поверхности представляют практический интерес для технологов при прогнозировании пенообразующей способности молочной сыворотки со смесью полисахаридов в любых их соотношениях.

Из описанных выше экспериментов по определения Y ,впол-

max

не очевидно, что в настоящей работе для раствора 6nc с тройной смесью полисахаридов А+В+C число замеров Y равнялось 7,

max

т.е. N=7. Действительно, имеем 3 замера оптимального значения Ymax для каждого полисахарида в отдельности, 3 замера для двойных смесей полисахаридов и 1 замер для тройной смеси. В соответствии с симплекс-решетчатым планом третьего порядка в качестве Z выбирался неполный кубический полином с числом n неизвестных коэффициентов K, равным 7, т.е. n=N. Построенные в изолиниях поверхности отклика Ymax для раствора 6nc с тройной смесью полисахаридов A+B+C показаны на рис. 3. Полученная поверхность отклика пенообразующей способности

Утах($к, зв, Бс) приближенно аппроксимируется цилиндрической поверхностью с образующей, которая параллельна медиане, опущенной из вершины КМЦ (рис. 3, слева). Медиана рассекает треугольник от середины горизонтального катета (что соответствует двойной смеси агар+пектин) через центр (соответствующий тройной смеси агар+КМЦ+пектин) к вершине КМЦ (Утах=300%), Увеличение доли КМЦ в смеси полисахаридов, состоящей из агар+пектин в равных количествах, не оказывает влияния на пенообразующую способность. Доминирующее влияние на У оказывает агар, кото-

тах 1

рый в смеси с КМЦ проявляет си-нергетический эффект (Утах=500%), а в смеси с пектином подавляет его отрицательное влияние на пено-образование. Поверхность отклика продолжительности сбивания Т*($А, бв, Бс) (рис. 3, справа), характеризуется поверхностью с различным поведением по разные стороны от медианы, опущенной из вершины агар на гипотенузу, которая соответствует двойной смеси из КМЦ+пектин. Увеличение доли КМЦ приводит к увеличению Т*, а увеличение доли пектина - к снижению Т* с образованием минимума при 5Д=0.2, $в=0.2, $с=0.6.

Контрольный крем готовили по традиционной рецептуре. В крем по новой технологии взамен яичного белка вводили раствор молочной сыворотки со смесью полисахаридов (агар+КМЦ+пектин). Качество крема оценивали по влажности, плотности и по органолептиче-ским показателям. Оценка качества крема представлена в таблице 1.

Можно сделать вывод (табл. 1), что наилучшими показателями качества обладает крем, приготовленный по новой технологии с применением молочной сыворотки взамен белков яйца, при этом влажность составила 27,5%, плотность - 810 кг/м3 и оценка в баллах - 26,50.

Проведены исследования на томографе структуры кремов, приготовленных по традиционной и новой технологии. Полученные изображения представлены на рис. 4.

На рис. 4 видно, что в крем, приготовленный с использованием молочной сыворотки взамен яичных белков, содержит значительно большее количество воздушных пузырьков, правильной круглой формы по сравнению с кон-

№2 май 2019

Пищевая Индустрия

а б

Рисунок 4. Томографическое изображение: а - традиционного крема; б -крема с использованием молочной сыворотки и тройной смеси полисахаридов.

тролем. В результате этого снижается плотность опытного крема.

итак, нами установлено, что молочная сыворотка может служить функциональной альтернативой яичным белкам. Пенообразующая способность растворов молочной сыворотки составила =250% при оптимальной концентрации сыворотки, равной 12%. Исследовано влияние полисахаридов и их смесей на пенообразующую способность

молочной сыворотки. Выявлено, что введение тройной смеси полисахаридов (Агар+КМЦ+Пектин) приводит к увеличению пенообра-зующей способности молочной сыворотки до 300%. Замена яичного белка на молочную сыворотку в рецептуре крема обеспечивает повышение качества продукта, снижение его себестоимости, повышение микробиологической устойчивости и сроков годности.

Литература

1. Murray, B.S. (2007). Stabilization of bubbles and foams / B.S. Murray // Current Opinion in Colloid & Interface Science -2007, vol. 12, P. 232-241.

2. Васькина, ВА Белок-полисахаридные смеси - альтернатива белкам яйца и молока в технологии получения крема эмульсионно-пенной структуры / В.А. Васькина, Т.Г. Богатырева, Н.В. Рубан, И.Г. Белявская // Кондитерское производство. - 2015. - №3. - С. 26-31.

3. Богатырева, т.г. Белок-полисахаридные смеси для увеличения продолжительности хранения масляных кремов / т.г. Богатырева, н.В. рубан, В.А. Васькина, И.г. Белявская // Пищевая промышленность. - 2015. - №3. - С.24-26.

4. Васькина, В.А. Белково-сывороточный концентрат в производстве отделочного крема / В.А. Васькина, А.В. головачева, Ю.С. Поленова // Кондитерское и хлебопекарное производство. - 2011. - №12. - С. 34-37.

5. Wouters, A.G.B. Foaming and air-water interfacial characteristics of solutions containing both gluten hydrolysate and egg white protein / A.G.B. Wouters, I. Rombouts, E. Fierens, K. Brijs, C. Blecker, JA. Delcour, B.S. Murray // Food Hydrocolloids - 2018. - Vol. 77. - P. 176-186.

6. Wouters, A.G.B. Air-water interfacial properties of enzymatically hydrolyzed wheat gluten in the presence of sucrose / A.G.B. Wouters, E. Fierens, I. Rombouts, K. Brijs, C. Blecker, J.A. Delcour // Food Hydrocolloids - 2017. - Vol. 73. - P. 284-294.

7. Васькина, ВА. Молочная сыворотка в производстве кондитерских начинок пенной структуры / В.А. Васькина, А.В. Головачева // Хранение и переработка сельхозсы-рья. - 2011. - №9. - С. 50-54.

8. Мухамедиев, Ш.А. Эмульсии и пены: строение, получение, устойчивость / Ш.А. Мухамедиев, В.А. Васькина // Переработка молока. - 2010. - №6. - С.30-34.

9. Васькина, В.А. Томографическое исследование структуры кондитерских масляных кремов / В. А. Васькина, А. А. Быков, н. В. рубан // Сборник материалов научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Вопросы продовольственного обеспечения в XXI веке. - 2016. - С.68-72.

10. Мухамедиев, Ш.А. Исследование реологических свойств кондитерских масляных кремов / Ш.А. Мухамедиев, В.Я. Черных, В.А. Васькина, Н.В. Рубан // Вопросы продовольственного обеспечения в XXI веке: материалы конференции (Товаровед 2016). - М.: МГУПП, 2016. - С. 72-75.

11. Васькина, В.А. графоаналитический метод определения состава жировой смеси массы пралине / В.А. Васькина, М.С. Букреев, ЕА Семенов, OA. Введенская // Кондитерское и хлебопекарное производство. - 2005.- №10.-С.8-9.

URSCHEL

МИРОВОЙ ЛИДЕР В ТЕХНОЛОГИЯХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

ПРЕДСТАВИТЕЛЬСТВО URSCHEL +74952120576, 88003333859 rusbana@yandex.ru www.rusbana.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.