CC BY
23
УДК 637.146
Исследование органолептических показателей и разработка технологии биопродукта для персонализированного
питания
Юрк Наталия Анатольевна, кандидат технических наук, доцент кафедры товароведения, стандартизации и управления качеством
e-mail: na.yurk@omgau.org
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования «Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина»
Аннотация. В работе исследовано влияние цикория и пектина на органолеп-тические показатели биопродукта, разработана технология его производства на основе результатов проведения двухфакторного полнофакторного эксперимента. Установлено, что наилучшими органолептическими показателями обладает образец № 3, в котором массовая доля цикория и пектина составила 2,0 % и 0,4 % соответственно.
Ключевые слова: биопродукт, цикорий, пектин, органолептические показатели.
Важнейшая национальная задача РФ - сохранение здоровья и продление жизни населения страны - связана с обеспечением адекватного, биологически полноценного питания для всех возрастных и социальных групп граждан. В последнее время именно к питанию, как важной составляющей жизни, возрос интерес медицины, пищевой промышленности, в том числе молочной, и государства, так как правильное питание обеспечивает нормальное течение процессов роста и развития организма, а также сохранение здоровья в целом [1].
Анализ фактического питания и оценка пищевого статуса населения РФ свидетельствуют о том, что основные нарушения пищевого статуса различных групп россиян обусловлены недостаточным потреблением полноценных животных белков, макро- и микроэлементов, витаминов, а также их нерациональным соотношением, что приводит к возникновению и развитию многих заболеваний, в том числе и органов пищеварения [2, 3].
С учетом вышеизложенного наиболее эффективным решением проблем профилактики и оздоровления населения является практическое внедрение алиментарной коррекции здоровья россиян с помощью биопродуктов для персонализированного питания, обладающих высокой пищевой, биологической ценностью и коррегирующими свойствами.
При разработке пищевых продуктов, в том числе и молочных, и корректировке их пищевой ценности применяют биологически активные добавки из растительного сырья. В данном случае представляют интерес растения, являющиеся источниками природного полисахарида - инулина, к которым относят топинамбур и цикорий.
Цикорий корнеплодный - ценная продовольственная и техническая культура, с применением которой вырабатывают ряд пищевых продуктов, в том числе и для диетического питания. Ценность его обусловлена уникальным химическим составом. Корни культивируемого цикория содержат до 60 % инулина, белковые вещества, сахара: левулезу (10-20 %), фруктозу (4,5-9,5) %, пектин, липиды, холин, гликозид интибин (0,2 %), а также цикориевую, хлорогеновую, яблочную и винную кислоты. В состав цикория входит 33 минеральных элемента (в больших количествах - никель, цирконий, ванадий, железо, хром, цинк, медь), витамины А, Е, РР, и группы В [4].
В зависимости от главной цели возделывания имеются разные возможности применения цикория. Широко используется корень. Содержание сухих веществ в свежих корнях может составлять (20-25) и даже 30 %, главную часть сухого вещества составляют безазотистые экстрактивные вещества, прежде всего глюкоза, фруктоза и инулин.
Благодаря наличию легкоусвояемых веществ цикорий является ценным продуктом питания лечебно-профилактического назначения. Он обладает противоми-кробным, противовоспалительным, желчегонным, успокаивающим, мочегонным, вяжущим и возбуждающим аппетит действием. Оказывает регулирующее влияние на обмен веществ, несколько усиливает сердечную деятельность. Наибольшее признание цикорий завоевал при лечении заболеваний ЖКТ и печени [5].
Широкому применению цикория способствуют нейтральный вкус и запах инулина, его растворимость в воде, участие в создании текстуры, обладание характеристиками желатинизации и стабилизации пены и снижение кристаллизации порошка молочной сыворотки [6]. Цикорий хорошо сочетается с молоком и молочными продуктами в сухом и пастообразном виде, поэтому отечественной молочной промышленностью вырабатывается ряд продуктов, обогащенных цикорием, в том
числе молочные сгущенные консервы с сахаром, пасты творожные и кисломолочные напитки [7].
Кроме того, в настоящее время при производстве кисломолочных продуктов широко применяют полисахариды растительного происхождения - пектины, обладающие высокой комплексообразующей и студнеобразующей способностью, эмульгирующими, пенообразующими и пребиотическими свойствами.
Пектины являются растительными полисахаридами сложного строения с молекулярной массой 20-300 кДа. Основной составной частью молекулы пектиновых веществ является D-галактуроновая кислота, соединенная а-1-4-гликозидными связями в нитевидную молекулу пектиновой кислоты. Часть карбоксильных групп пектиновых молекул этерифицирована метанолом, а часть вторичных спиртовых групп ацетилирована [8].
Целью проводимых научных исследований является изучение влияния цикория и пектина на органолептические показатели разрабатываемого биопродукта.
Объектом исследования явился биопродукт, выработанный из сливок 10 %-ной жирности, бактериального концентрата прямого внесения «ВМС-30» GENESIS laboratorie, цикория растворимого и пектина «SLENDID ®Тип200».
I I V/ V/ ^ V/ V/ иг
Цикорий растворимый представляет собой хорошо сыпучий мелкодисперсный порошок от светлого до темно-коричневого цвета, однородного по интенсивности, с достаточно выраженным ароматом, свойственным цикорию и приятным вкусом с мягкой горечью. Содержание сухих веществ составляет не менее 95 %. При этом массовая доля углеводов (в пересчете на сухое вещество), % составляет: свободной фруктозы (5,0-20,0); свободной глюкозы (2,0-5,0); сахарозы (2,0-5,0) и инулина не менее 30,0.
Пектин «SLENDID ®Тип200» характеризуется высокой степенью этерифика-ции (58-62) %, представляющий собой белый порошок с кремовым оттенком, с нейтральным вкусом и экстрагированный из цитрусовых выжимок, стандартизированный сахарозой. Содержание растворимых сухих веществ составляет (55-65) %.
Пектин предназначен для использования в пищевой промышленности в качестве заменителя жира и структурообразователя с высокой водосвязывающей способностью, с низким количеством внесения и стабильностью в отношении температуры, солей, механического воздействия в широком диапазоне величины рН от 2 до 8 и легкостью применения: может быть внесен в сухом виде, включая низкотемпературное производство.
Необходимо отметить, что на стадии предварительного эксперимента было изучено влияние цикория на органолептические показатели и активную кислотность сливочно-цикориевой основы. Анализ полученных результатов позволил установить, что с увеличением количества цикория снижается активная кислотность, что обусловлено более низким значением рН растительного ингредиента в сравнении со значением данного показателя сливок.
Кроме того, увеличение массовой доли цикория в исследуемых образцах интенсифицирует процесс цветообразования, насыщенности вкуса и аромата благодаря присутствию дубильных веществ, органических кислот, а также эфирного масла - цикореоля, обладающего специфическим ароматом, свойственным цикорию. Однако при использовании цикория более 6 % отмечено появление горечи, что обусловлено увеличением содержания гликозида - интибина, входящего в его состав, следовательно, данное количество является ограничивающим.
Количество же вносимого пектина (0,2-0,4) % напрямую связано с рекомен-
дациями производителя.
На первом этапе исследований с целью определения количества вносимых ингредиентов в бипродукт, спланирован и проведен двухфакторный полнофакторный эксперимент (ПФЭ), в котором входными величинами (управляемые факторы) явились: количество вносимых цикория - (Х1) и пектина - (Х2), а в качестве выходного параметра (параметр оптимизации) - органолептические показатели биопродукта (У).
В таблице 1 приведены значения верхнего и нижнего уровней факторов в натуральном и кодированном виде, а также интервал их варьирования.
Таблица 1 - Значение уровней факторов Х1 и Х2 и интервал их варьирования
Наименование фактора Уровни факторов Интервал варьирования
Нижний уровень -1 Нулевой уровень 0 Верхний уровень + 1
Массовая доля цикория, % 2 4 6 2
Массовая доля пектина, % 0,2 0,3 0,4 0,1
В общем виде зависимость числа опытов от числа уровней факторов имеет
вид:
N = рк ,
где N - число опытов; р - число уровней факторов; к - число факторов. Условия проведения эксперимента представлены в виде матрицы планирования ПФЭ (табл. 2), где строки соответствуют различным независимым опытам, а столбцы - значениям (уровням) факторов. Каждая комбинация +1, -1 Х1 и Х2 должна встречаться один раз.
Таблица 2 - План ПФЭ
№ опыта Х0 Х! Х2 хх2 Массовая доля цикория, % Массовая доля пектина, %
1 + - - + 2 0,2
2 + + - - 6 0,2
3 + - + - 2 0,4
4 + + + + 6 0,4
На основании полученных данных составлены четыре рецептуры разрабатываемого биопродукта, представленные в таблице 3.
Таблица 3 - Рецептура биопродукта, кг на 1000 кг (без учета потерь)
Наименование сырья Рецептура 1 Рецептура 2 Рецептура 3 Рецептура 4
Сливки с массовой долей жира 10 % 978 938 976 936
Цикорий растворимый 20 60 20 60
Пектин SLENDID ®Тип200 2 2 4 4
В соответствии с представленными рецептурами разработана технология и выработка биопродукта по схеме, представленной на рисунке. Согласно спецификации производителя, вносимая доза бактериального концентрата прямого внесения «ВМС-30» составляет 1 упаковочную единицу на 1000 кг сливок. Цикорий, так же как и пектин, вносили в разрабатываемый биопродукт в сухом виде.
Рисунок - Схема технологического процесса производства биопродукта
На следующем этапе научных исследований изучали органолептические показатели в опытных партиях, такие как: внешний вид и консистенция, вкус и запах, а также цвет [9].
С целью изучения органолептических показателей биопродуктов, выработанных по предложенным рецептурам, использовали метод ранжирования параметров оптимизации (органолептические показатели) [10].
Результаты ранжирования органолептических показателей четырех образцов представлены в таблице 4.
Таблица 4 - Таблица результатов опроса экспертов
Эксперт т Номер образца к
1 2 3 4
1 2 3 1 4
2 1 3 2 4
3 3 2 1 4
4 3 2 1 4
п 9 10 5 16
т Т."*-1 ;=1 -1 0 -5 6
м 1 0 25 36
Обработка результатов опроса осуществлялась в следующей последовательности (результаты заносили в таблицу 4):
1. Сначала определяли сумму рангов для каждого образца:
ац = 2+1 + 3+3=9 (на примере к1. Для других образцов проводили
аналогичные расчеты).
2. Вычисляем среднее значение суммы рангов:
¿14
М Л 9 + 10-1-5-1-16
3. Находим разность между суммой рангов каждого из факторов и средним значением суммы рангов:
т
9 - 10= -1 (для 1 образца);
т
2^-1 = 10 - 10 = 0 (для 2 образца) и т.д.
4. Вычисляем квадрат разности: (-1)2=1 (для 1 образца) и т.д.
5. Вычисляем сумму квадратов отклонений:
ПТ ИГ
6. По результатам опроса вычисляли коэффициент конкордации W, определяющий степень согласованности мнения специалистов. Значения коэффициента конкордации изменяются в интервале от 0 до 1, и чем больше его значение, тем больше согласованность мнений специалистов [11].
I2S 12-62
W =-= , , -= 0Л 5
2^3 тл v -г 4 (4 - 4)- 4-0
Tj = 0, так как отсутствовало число одинаковых рангов в j-м ранжировании.
7. После вычисления коэффициента конкордации определяли его значимость по х2-критерию, так как величина т(к-1) имеет ^-распределение с числом степеней свободы f = к-1.
12-62
, 125 --=93
У- 1 Л * ГЛ .
mk(k +1)
1 " 4 ■ 4 ■ (4 +1)--О
-Ж " ^ " (4-1)
~~1 м
к
/ = к-1 = 4-1=3.
По таблице х2 распределения при уровне значимости 0,05 (5 %) и числе степеней свободы 3 х2 таел = 7,8; 7,8 < 9,3 ^ Х2таел < Х2расч ^ можно с 95-процентной достоверностью утверждать, что согласованность мнений экспертов не является случайной [12].
Результаты исследований позволили установить, что наилучшими органолеп-тическими показателями обладает образец 3. Органолептические показатели биопродукта, выработанные по предложенной рецептуре 3, представлены в таблице 5.
Таблица 5 - Органолептические показатели биопродукта
Внешний вид и консистенция Вкус и запах Цвет
Однородная масса, сгусток ненарушенный, с небольшим отделением сыворотки Чистый, кисломолочный с выраженным привкусом и ароматом цикория Коричневый, равномерный по всей массе
Таким образом, на основании анализа проведенных исследований установлено, что количество вносимых ингредиентов: цикория и пектина в количестве 2% и 0,4% соответственно, позволит выработать биопродукт с высокими органолепти-ческими показателями.
Список литературы:
1. Об основах государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации на период до 2020 года: распоряжение Правительства Российской Федерации от 25 октября 2010 года № 1873-р [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/902242308
2. Гаврилова, Ю.А. Развитие концепции здорового питания в России. Проблемы и перспективы [Текст] / Ю.А. Гаврилова, О.В. Бессонова, Н.А. Смирнова // Международный журнал экспериментального образования. - 2015. - № 2-3. - С. 405-406.
3. Пасько, О.В. Научное и практическое обоснование технологии фермен-
тированных молочных и молокосодержащих продуктов на основе биотехнологических систем: монография [Текст] / О.В. Пасько, Н.Б. Гаврилова. - Омск: Изд-во ОмЭИ; ОмГАУ, 2009. - 256 с.
4. Функциональные пищевые продукты. Введение в технологию [Текст] / А.Ф. Доронин, Л.Г. Ипатова, А.А. Кочеткова и др. - М.: ДеЛи принт, 2009. - 288 с.
5. Яценко, А.А. Цикорий обыкновенный [Текст] / А.А. Яценко, А.В. Корниенко, Т.П. Жужжалова. - Воронеж.: ВНИИСС, 2002. - 135 с.
6. Магамедов, Г.О Перспективное сырье: цикорий [Текст] / Г.О. Магамедов, М.М. Садулаев, Е.В. Шакалова // Пищевая промышленность. - 2003. - № 10. - С. 80-81.
7. Смирнова, Н.А. Инулинсодержащее сырье в производстве кисломолочных продуктов [Текст] / Н.А. Смирнова // Исследования и достижения в области теоретической и прикладной химии. Экология. Продукты питания: сб. статей и докладов V Всеросс. науч.-практ. конф. / под ред. М.П. Щетинина, Л.Е. Мелёшкиной. - Барнаул: Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, 2011. - С. 111-115.
8. Смирнова, Н.А. Влияние пектина на свойства ферментированного сливочного биокорректора [Текст] / Н.А. Смирнова // Молочная промышленность. - 2012.
- № 2. - С. 67-68.
9. Шидловская, В.П. Органолептические свойства молока и молочных продуктов. Справочник [Текст] / В.П. Шидловская. - М.: Колос, 2000. - 280 с.
10. Гнездилова, А.И. Разработка концентрированного молочного продукта с комбинированным углеводным составом [Текст] / А.И. Гнездилова, А.С. Глушко-ва // Молочнохозяйственный вестник [Электронный ресурс]: электронный период. теорет. и науч.-практ. журнал. - Вологда-Молочное. - 2019. - 1 кв. - №1(33). - С. 70-77. - Режим доступа: http://molochnoe.ru/journal.
11. Грачев, Ю.П. Математические методы планирования экспериментов [Текст] / Ю.П. Грачев, Ю.М. Плаксин. - М.: ДеЛи принт, 2005. - С. 296.
12. Моргунов, А.П. Планирование и обработка результатов эксперимента: учеб. пособие [Текст] / А.П. Моргунов, И.В. Ревина . - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005.
- 304 с.
References:
1. Rasporyazhenie Pravitel'stva Rossiyskoy Federatsii ot 25 oktyabrya 2010 goda nomer 1873-r Ob osnovakh gosudarstvennoy politiki v oblasti zdorovogo pitaniya naseleniya Rossiyskoy Federatsii na period do 2020 goda (Order of the Government of the Russian Federation no. 1873-r dated 25 October 2010 On the Foundations of the State Policy on Healthy Nutrition of the Population of the Russian Federation for the Period up to 2020) Available at: http: // docs.cntd.ru/document / 902242308
2. Gavrilova Yu.A., Besonova O.V., Smirnova N.A. Development of the healthy nutrition concept in Russia. Problems and prospects. Mezhdunarodnyy zhurnal eksperimental'nogo obrazovaniya [International Journal of Experimental Education], 2015, no. 2-3, pp. 405-406. (In Russian)
3. Pas'ko O.V., Gavrilova N.B. Nauchnoe i prakticheskoe obosnovanie tekhnologii fermentirovannykh molochnykh i molokosoderzhashchikh produktov na osnove biotekhnologicheskikh sistem [Scientific and practical justification of the technology of fermented milk and milk-containing products based on biotechnological systems].
Omsk, OmGAU Publ., 2009. 256 p.
4. Doronin A.F., Ipatova L.G., Kochetkova A.A. Funktsional'nye pishchevye produkty. Vvedenie v tekhnologiyu [Functional foods. Introduction to Technology]. Moscow, DeLi print Publ., 2009. 288 p.
5. Yatsenko A.A., Kornienko A.V., Zhuzhzhalova T.P. Tsikoriy obyknovennyy [Witloof Chicory]. Voronezh, VNIISS Publ., 2002. 135 p.
6. Magamedov G.O., Sadulaev M.M., Shakalova E.V. Promising raw materials: chicory. Pishchevaya promyshlennost' [Food industry], 2003, no. 10, pp. 80-81. (In Russian)
7. Smirnova N.A. Inulin-containing raw materials in fermented milk production. Sbornik statey i dokladov V Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii "Issledovaniya i dostizheniya v oblasti teoreticheskoy i prikladnoy khimii. Ekologiya. Produkty pitaniya" [Proc. of the 5th All-Russian scientific and practical conference "Research and achievements in theoretical and applied chemistry. Ecology. Food products"]. Barnaul, 2011. pp. 111-115. (In Russian)
8. Smirnova N.A. Influence of pectin on the fermented cream biocorrector properties. Molochnaya promyshlennost' [Dairy industry], 2012, no. 2, pp. 67- 68. (In Russian)
9. Shidlovskaya V.P. Organolepticheskie svoystva moloka i molochnykh produktov [Organoleptic properties of milk and milk products]. Moscow, Kolos Publ., 2000. 280 p.
10. Gnezdilova A.I., Glushkova A.S. Development of concentrated milk product with combined carbohydrate composition. Molochnokhozyaystvennyy vestnik [Dairy Bulletin], 2019, vol. 33, no. 1, pp. 70-77. Available at: http://molochnoe.ru/journal.
11. Grachev Yu.P., Plaksin Yu.M. Matematicheskie metody planirovaniya eksperimentov [Mathematical methods of experiment planning]. Moscow, DeLi print Publ., 2005. 296 p.
12. Morgunov A.P., Revina I.V. Planirovanie i obrabotka rezul'tatov eksperimenta [Planning and processing of the experiment results]. Omsk, OmGTU Publ., 2005. 304 p.
Study of organoleptic parameters and development of bioproduct technology for personalized nutrition
Yurk Nataliya Anatol'evna, Candidate of Science (Technics), Associate Professor of Commodity Science, Standardization and Quality Management Chair
e-mail: na.yurk@omgau.org
Federal State Educational Institution of Higher Education Omsk State Agricultural University named after P.A. Stolypin
Abstract: The present work studies the influence of chicory and pectin on organoleptic parameters of the bioproduct and presents its production technology developed on the basis of the two-factor full-factor experiment results. It has been found that the best organoleptic parameters are Sample 3 where the mass fraction of chicory and pectin is 2.0 % and 0.4 %, respectively.
Keywords: bioproduct, chicory, pectin, organoleptic parameters
