CC BY
51
УДК 663.674
Исследование технологических параметров производства мороженого
с высокими антиоксидантными показателями
А.В. Борисова, асп., Н.В. Макарова, д-р хим. наук Самарский государственный технический университет
Все большее распространение функциональных продуктов питания на отечественном рынке связано с увеличивающимся стремлением граждан к здоровому образу жизни, что подтверждается результатами социологического опроса [1]. Необходимость создания полноценных пищевых продуктов, обладающих выраженными антиоксидантными свойствами, продиктована потребностью общества в эффективных профилактических мерах по предупреждению возникновения многочисленных заболеваний. Как показывают исследования зарубежных авторов [2, 3], антиоксиданты, содержащиеся во фруктах и овощах, проявляют антиканцерогенный, антиаллергенный, антимутагенный и другие биологические эффекты, что делает их мощным средством борьбы с болезнями Альцгеймера, Паркинсо-на, сердечно-сосудистыми и онкологическими заболеваниями, сахарным диабетом. Поскольку в челове-
Приготовление смеси мороженого: молоко, Слинкн, сухое обезжиренное молоко, сахар, имбирь молотый
V--
Фильтрование
Пастеризация
-
Гомогенизация
х
Охлаждение
JI
Хранение и созревание
Г
Фризерование смеси
Закаливание мороженого
Рис. 1. Блок-схема производства мороженого
ческом организме антиоксиданты фенольного строения не вырабатываются, они обязательно должны поступать в организм с пищей. Для этого необходимо создавать комбинированные продукты питания, включающие как растительные компоненты, богатые фенольными антиокси-дантами, так и животные, обеспечивающие пищевую и энергетическую ценность продукта.
Сочетание молочного и растительного сырья - один из распространенных и популярных в последнее время способов корректирования состава молочных продуктов, в частности мороженого [4, 5]. Обогащение мороженого продуктами переработки фруктов, овощей, ягод, злаков, пряностей придает продукту ряд положительных свойств: 1) феноль-ные антиоксиданты растительного сырья сохраняются в мороженом и благоприятно действуют на организм человека, защищая его от окислительного стресса; 2) молочный жир мороженого оказывается защищенным от окисления за счет введения антиоксидантов в состав продукта; 3) расширяется ассортимент мороженого благодаря созданию новых сочетаний органолептических свойств.
Технология производства мороженого включает ряд операций, влияю-
щих на качество конечного продукта. Перед введением в состав мороженого новых компонентов необходимо изучить их влияние на свойства мороженого, чтобы своевременно корректировать технологические режимы производства. При введении фенольных антиоксидантов возникает несколько проблем: 1) воздействие высокой температуры может оказать существенное влияние на антиоксидантные свойства растительного сырья; 2) добавление новых рецептурных компонентов в смесь сливочного мороженого может изменить физические и физико-химические свойства мороженого, особенно кислотность, взбитость и состояние жировой и воздушной фазы. Анализ технологической схемы производства (рис. 1) позволяет выделить две контрольные точки -стадии пастеризации и фризерова-ния, где может оказываться влияние на антиоксидантный потенциал фе-нольных веществ, а также физические и физико-химические свойства мороженого.
Цель настоящей работы - определение оптимальных параметров пастеризации и фризерования для получения смесей мороженого с использованием яблочного пюре и имбиря как источников фенольных ан-тиоксидантов с наивысшими антиок-сидантными показателями.
Для приготовления смесей мороженого была использована рецептура, представленная в табл. 1. Так как яблочное пюре обладает достаточно
Таблица 1
Рецептура мороженого сливочного с имбирем и пюре из яблок
Масса Содержание, %
Сырье сырья, кг жира СОМО сахара свекловичного сухих веществ (всего)
Молоко коровье (жир 3,2 %, СОМО 9 %) 367 1,2 3,3 - 4,5
Сливки (жир 35 %, СОМО 6,3 %) 261 9,1 1,6 - 10,7
Молоко сухое обезжиренное (СОМО 93 %) 57 - 5,3 - 5,3
Сахар свекловичный 160 - - 16,0 16,0
Пюре из яблок (сухих веществ 12,7 %) 150 - - - 1,9
Имбирь молотый (сухих веществ 89 %) 5 - - - 0,4
ИТОГО: 1000 10,3 10,2 16,0 38,8
Таблица 2
Антиоксидантные свойства смеси мороженого с имбирем после пастеризации
Показатель Режимы пастеризации
65 °С, 30 мин 75 °С, 20 мин 85 °С, 3 мин
Общее содержание фенольных веществ, мг галловой кислоты/100 г сырья 136 149 152
Общее содержание флавоноидов, мг катехина/100 г сырья 50 50 52
Антирадикальная активность, ЕС50, мг/мл 92 89 87
Антиокислительная активность ингибирования окисления линолевой кислоты, % 55,5 29,0 28,9
Восстанавливающая сила, ммоль Ре2+/1 кг сырья 5,94 6,93 7,29
высокой кислотностью, добавление его в смесь мороженого перед пастеризацией нецелесообразно, поскольку в результате повышения температуры может произойти кислотная денатурация белков мороженого, что приведет к ухудшению его качества. Поэтому параметры проведения пастеризации были изучены для смеси мороженого, состоящей из молока, сливок, сухого обезжиренного молока, сахара и имбиря. Были выбраны три режима пастеризации смесей мороженого, наиболее распространенных в промышленности [6]: 1) выдержка смеси при температуре 65 °С в течение 30 мин; 2) выдержка смеси при температуре 75 °С в течение 20 мин; 3) выдержка смеси при температуре 85 °С в течение 3 мин.
Яблочное пюре рекомендуется вносить в готовую охлажденную смесь мороженого перед фризеро-ванием. Время фризерования определяли для смеси, включающей 15 % яблочного пюре. Смесь мороженого с яблочным пюре фризеровали в течение 15 мин с интервалом 5 мин, после чего определяли взбитость мороженого и размер воздушных пузырьков.
Для определения химического состава, антиоксидантных показателей, взбитости и размера воздушных пузырьков использовали следующие методики.
Общее содержание фенольных веществ определяли фотоколориметрическим методом с помощью реактива Folin-Ciocalteu's [7]. Методика основана на окислении фенольных групп исследуемого спиртового экстракта овощей реактивом Folin-Сюса^еи^ в среде насыщенного карбоната натрия. Реакция протекала при комнатной температуре в течение 30 мин, после чего определяли коэффициент пропускания при длине волны 725 нм. Общее содержание фенольных веществ определяли по калибровочной кривой и выражали количеством мг галловой кислоты на 100 г исходного сырья.
Общее содержание флавоноидов измеряли фотоколориметрическим методом [8]. Коэффициент пропускания определяли при длине волны 510 нм. Общее содержание флаво-ноидов определяли по калибровочной кривой и выражали в мг катехи-на на 100 г исходного сырья.
Антирадикальная активность по методу DPPH была определена фотоколориметрическим методом [7]. Методика основана на способности антиоксидантов исходного сырья связывать стабильный хромоген-радикал 2,2-дифенил-1-пикрилгидра-
зил (DPPH). Реакция протекала в течение 30 мин в темноте при комнатной температуре, после чего определяли коэффициент пропускания при 517 нм. Антирадикальную активность выражали в виде концентрации исходного экстракта в мг/мл, при которой происходило 50%-ное связывание радикалов.
Восстанавливающую силу по методу FRAP определяли фотоколориметрическим методом [9]. Методика основана на способности активных веществ исходного экстракта овощей восстанавливать трехвалентное железо. Реакция исходного спиртового экстракта с FRAP-реагентом (2,4,6-трипиридил-5-триазином) протекает при 37 °С в течение 4 мин. Коэффициент пропускания измеряется при длине волны 593 нм. Восстанавливающую силу определяли по калибровочному графику и выражали в ммоль Fe2+/1 кг исходного сырья.
Антиоксидантная активность в системе линолевой кислоты определена фотоколориметрическим методом. Методика основана на способности антиоксидантов изучаемого сырья ингибировать процессы окисления линолевой кислоты в условиях, приближенных к состоянию живой клетки. Процесс проводится в модельной системе при температуре 40 °С при рН 7,0 в течение 120 ч, после чего осуществляется измерение степени окисления по образованию гидроперекисей, реагирующих с растворами NH4SCN и FeCl2 в НС1. Антиоксидантная активность выражается в процентах ингибиро-вания окисления линолевой кислоты [10].
Взбитость мороженого определяли по ГОСТ Р 52175-2003.
Размер воздушных пузырьков в мороженом фиксировали с помощью камеры Горяева при увеличении х500.
Химический состав и антиоксидантные характеристики смесей мо-
роженого с имбирем приведены в табл. 2. Анализ этих данных показал, что наибольшее содержание фе-нольных веществ и флавоноидов наблюдается в смеси мороженого с имбирем, пастеризованной при 85 °С в течение 3 мин - 152 мг галловой кислоты/100 г сырья и 52 мг катехи-на/100 г сырья. При увеличении срока выдержки при более низких температурах (65 и 75 °С) происходит снижение содержания фенольных веществ и флавоноидов.
Аналогичная картина наблюдается и при изучении антирадикальных и восстанавливающих свойств смесей мороженого с имбирем. При температуре 85 °С и выдержке 3 мин сохраняются высокая восстанавливающая способность (7,29 ммоль Fe2+/1 кг сырья) и антирадикальная активность (87 мг/мл). При увеличении времени выдержки и снижении температуры эти показатели для смеси мороженого с имбирем снижаются. Антиокислительные свойства этой смеси, подвергнутой пастеризации, напротив, сохраняются лучше при пониженной температуре пастеризации - 65 °С и выдержке 30 мин, а при увеличении температуры снижаются.
Исследования, проведенные М.А. Субботиной [11], выявили снижение пищевой ценности мороженого с кедровой мукой при использовании режима пастеризации (80±2) °С, однако автор рекомендует использовать именно этот режим для защиты молочно-растительных смесей мороженого от микробиологической порчи. Изучение влияния параметров тепловой обработки на реологические и биохимические показатели замороженных фруктовых десертов с повышенной массовой долей фруктов, проведенное Ю.В. Авдеевой [12], выявило оптимальный режим тепловой обработки при (60±5) °С с выдержкой 3±2 мин перед замораживанием.
* 120
5
§ 100 .0
I 80
С
3 60
I □
ч 40
СО
О со
о. 20
си
со
£ 0
Время фризерования, мин Рис. 3. Зависимость размера воздушных пузырьков от времени фризерования
Так как время и температура пастеризации являются важными технологическими параметрами процесса получения мороженого, целесообразно оптимизировать их исходя из технических, экономических и биохимических соображений. Поэтому мы предлагаем использовать режим пастеризации с максимальной температурой и минимальной выдержкой - 85 °С в течение 3 мин, поскольку при ней хорошо сохраняются фенольные вещества и флавонои-ды, антирадикальная активность и восстанавливающая способность смеси мороженого, сокращается время технологической стадии производства и время производства всего мороженого в целом.
На рис. 2 и 3 представлены зависимости взбитости и размера воздушных пузырьков мороженого с яблочным пюре от времени фризеро-вания. Максимальная взбитость мороженого с яблочным пюре (3842 %) достигается после 5-15 мин после начала фризерования. При этом оптимальный размер воздушных пузырьков - 45 мкм - образуется через 10-15 мин фризерования. Таким образом, можно заключить, что для формирования необходимой воздушной структуры мороженого с
15 % яблочного пюре в его составе достаточно 10-15 мин фризерования. Рассматривая в совокупности технические и экономические параметры, можно предложить продолжительность фризерования - 10 мин.
Выводы
На основании проведенного анализа химического состава и антиок-сидантных свойств смесей мороженого с имбирем после пастеризации, проведенной при различных режимах, получены результаты, свидетельствующие о том, что оптимальным режимом пастеризации является температура нагрева 85 °С и выдержка 3 мин. При этом хорошо сохраняются фенольные вещества и флавоноиды, обеспечивающие высокие антирадикальные и восстанавливающие показатели смеси мороженого.
По результатам оценки воздушной структуры мороженого с яблочным пюре с помощью показателей взбитости и размера воздушных пузырьков выбрано оптимальное время фризерования - 10 мин, позволяющее получать мороженое со взбито-стью 40% и размером воздушных пузырьков, не превышающим 50 мкм.
Таким образом, производство мороженого с использованием растительного сырья для получения продукта с высокими антиоксидантными показателями требует дополнительных исследований влияния технологических режимов производства на уровень антиокислительной силы готового пищевого продукта.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бобченко, В.И. Использование фитосырья в производстве мягкого мороженого / В.И. Бобченко [и др.] // Хранение и переработка сельхоз-сырья. - 2012. - № 3. - С. 37-38.
2. El-Shatanovi, G.A.T.A. Antiatherogenic properties of vegetable juice rich in antioxidants in cholesterol-fed rats / G.A.T.A. El-Shatanovi, I.S. Ashoush, E. K. Ahmed, S.A. Ali // Annals of Agricultural Sciences. - 2012. - V. 57. - № 2. -Р. 167-173.
3. Morales-Soto, А. Antioxidant capacity of 44 cultivars of fruits and vegetables grown in Andalusia (Spain) / A. Morales-Soto, P. García-Salas, C. Rodríguez-Pérez, C. Jiménez-Sánchez, M. de la Luz Cádiz-Gurrea, A. Segura-Carretero, A. Fernández-Gutiérrez // Food Research International. - 2014. -№ 58. - Р. 35-46.
4. Щетинин, М.П. Мороженое с растительными компонентами / М.П. Щетинин, Е.В. Писарева, З.Р. Ходырева // Молочная промышленность. - 2006. - № 2. - С. 61-62.
5. Еремина, О.Ю. Использование крупяных концентратов при производстве мороженого / О.Ю. Еремина, Т.Н. Иванова // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2008. -№ 4. - С. 70-72.
6. Оленев, Ю.А. Технология и оборудование для производства мороженого / Ю.А. Оленев. - М.: ДеЛи, 2001. - 323 с.
7. Sun, T. Antioxidant phytoche-micals and antioxidant capacity of biofortified carrots (Daucus carota L.) of various colors / T. Sun, P.W. Simon, S.A. Tanumihardjo // J. Agr. and Food Chem. - 2009. - 57. - № 10. -Р. 4142-4147.
8. Skerget, M. Phenols, proantho-cyanidins, flavones and flavonols in some plant materials and their antioxidant activities / M. Skerget, P. Kotnik, M. Hadolin, A. Rizner Hras, M. Simonic, Z. Knez // Food Chem. -2005. - 89. - № 2. - Р. 191-198.
9. Chvatalova, K. Influence of dietary phenolic acids on redox status of iron: ferrous iron autoxidation and ferric iron reduction / K. Chvatalova, I. Slaninova, L. Brezinova, J. Slanina //
Food Chem. - 2008. - 106. - № 2. -P. 650-660.
10. Zin, Z.M. Antioxidative activities of chromatographic fractions obtained from root, fruit and leaf of Mengkudu (Morinda citrifolia L.)/Z.M. Zin, A.A. Hamid, A. Osman, N. Saari // Food
СИет. - 2006. - 94. - № 2. - Р. 169-178.
11. Субботина, М.А. Технология жидких молочно-растительных смесей для мороженого / М.А. Субботина // Техника и технология пищевых производств. - 2009. -№ 4. - С. 31-34.
12. Авдеева, Ю.В. Влияние тепловой обработки на реологические и биохимические показатели замороженных фруктовых десертов // Ю.В. Авдеева, А.А. Творогова // Пищевая промышленность. - 2011. - № 3. -С. 26-27.
Исследование технологических параметров производства мороженого с высокими антиоксидантными показателями
Ключевые слова
мороженое; имбирь; яблочное пюре; антиоксидантная активность; технология приготовления; пастеризация; фризерование
Реферат
Статья посвящена анализу экспериментальных данных по изучению технологии получения мороженого с плодоовощными пюре и пряностями, обладающего повышенными антиоксидантными свойствами. Представлены результаты исследования влияния параметров пастеризации на антиоксидантные свойства смесей мороженого с имбирем. Исследовано три режима пастеризации: 1) выдержка смеси при температуре 65 °С в течение 30 мин; 2) выдержка смеси при температуре 75 °С в течение 20 мин; 3) выдержка смеси при температуре 85 °С в течение 3 мин. Оптимальным для сохранения высоких антиоксидантных свойств имбиря признан режим с выдержкой смеси при температуре 85 °С в течение 3 мин. Исследованы параметры взбитости и размера воздушных пузырьков при фризеровании смеси мороженого с яблочным пюре. Определено оптимальное время фризерования для получения высокой взбитости и малого размера воздушных пузырьков для мороженого с яблочным пюре - 10 мин.
Авторы
Борисова Анна Викторовна, аспирант, Макарова Надежда Викторовна, д-р хим. наук, профессор,
Самарский государственный технический университет, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, д. 244, fpp@samgtu.ru
Study of Technological Parameters of Production of Ice Cream with High Antioxidant Indicators
Key words
ice cream; ginger; apple puree; antioxidant activity; food technology; pasteurization; freezer
Abstracts
The article is devoted to the analysis of experimental data for the study of technology for production of ice cream in the fruit puree and spices, have an increased antioxidant properties. The results of studies of the effect of pasteurization parameters on the antioxidant properties of mixtures of ice cream with ginger. Studied three modes pasteurization: 1) Extract the mixture at 65 ° C for 30 min; 2) maintaining the mixture at a temperature of 75 ° C for 20 min; 3) Extract the mixture at a temperature of 85 ° C for 3 min. Optimal for preserving antioxidant properties of high ginger acknowledged mode holding the mixture at a temperature of 85 ° C for 3 min. The parameters of an overrun and size of air bubbles at freezing ice cream mix with applesauce. The optimal time freezing for high overrun and small air bubbles for ice cream with apple sauce - 10 min.
Authors
Borisova Anna Viktorovna, Graduate Student, Makarova Nadezhda Viktorovna, Doctor of Chemical Science, Professor, Samara State Technical University, 244, Molodogvardeyskaya St., Samara, 443100, fpp@samgtu.ru
26 октября 2014 г. на 76 году жизни скоропостижно скончался канд. техн. наук, профессор, почетный работник высшего профессионального образования России
Доронин Алексей Федорович
Алексей Федорович родился 12 июля 1939 г. В 1967 г. окончил МТИПП, затем аспирантуру при кафедре «Промышленная переработка кукурузы». С 1970 г. работал на кафедре «Технология продуктов длительного хранения», где прошел путь от ассистента до профессора, а с 1997 г. стал заведующим кафедрой.
С 1984 по 2013 гг. А. Ф. Доронин являлся деканом факультета альтернативных форм обучения. С января 1996 г. по август 1998 г. - первым проректором по организационным и социально-экономическим вопросам.
А. Ф. Доронин являлся председателем секции УМО ТПП по направлению «Технология продовольственных продуктов специального назначения и общественного питания».
Под руководством Алексей Федоровича открыты специальности «Технология консервов и пищекон-центратов» и «Технология детского и функционального питания».
А. Ф. Доронин участвовал в выполнении госбюджетных и хоздоговорных НИР, руководил работами по разработке пищевых концентратов и продуктов детского и функционального питания. Имеет свыше 250 научных трудов, в том числе более 20 авторских свидетельств и патентов. Подготовил 12 кандидатов наук.
Память о Доронине Алексее Федоровиче будет всегда жить в наших сердцах.
Друзья, коллеги, соратники
