CC BY
38
УДК 664.849
М Л. КУЛ1ГЩ, Ю.В. ЧМ1ЛЕНКО
Херсонський нацiональний техшчний ушверситет
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ВПЛИВУ КАМЕДЕЙ НА РЕОЛОГ1ЧН1 ВЛАСТИВОСТ1
КЕТЧУПУ
В po6omi було до^джено вплив регуляmорiв консистенцп: ксантаново'1, гуаровог та KaMedi рiжкового дерева на реологiчнi влaстивостi кетчупу. Встановлено, що при е^валентних концентрaцiях KaMedi створюють бшьш в'язк розчини нiж крохмaлi. В результaтi порiвняння камедей встановлено, що нeо6хiднa концeнтрaцiя кaмeдi для використання в кeтчупi в 10 рaзiв менша тж у крохмалю, достатня концeнтрaцiя вiд 0,6% до 0,8%.
Ключовi слова: кетчуп, ксанатанова камедь, гуарова камедь, камедь рiжкового дерева, рeологiя.
М.Л. КУЛИГИН, Ю.В. ЧМИЛЕНКО
Херсонский национальный технический университет
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КАМЕДЕЙ НА РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КЕТЧУПА
В работе было исследовано влияние регуляторов консистенции: ксантановой, гуаровой и камеди рожкового дерева на реологические свойства кетчупа. Установлено, что при эквивалентных концентрациях камеди создают более вязкие растворы чем крахмалы. В результате сравнения камедей установлено, что необходима концентрация камеди для использования в кетчупе в 10 раз меньше, чем крахмала, достаточная концентрация состовляет 0,6%-0,8%.
Ключевые слова: кетчуп, ксанатановая камедь, гуаровая камедь, камедь рожкового дерева, реология.
M. KULIGIN, U. CHMILENKO
Kherson National Technical University
INVESTIGATION OF THE EFFICIENCY OF GUMS ON THE RHEOLOGICAL PROPERTIES
OF KETCHUP
The effect of the consistency regulators: xanthan, guar and locust bean gum on the rheological properties of ketchup was investigated. It has been found that, at equivalent concentrations, gums produce more viscous solutions than starches. As a result of the comparison of gums, it was found that the concentration of gum for use in ketchup is 10 times less than that of starch, a sufficient concentration is 0.6% -0.8%.
Keywords: ketchup, xanthan gum, guar gum, locust bean gum, rheology.
Постановка проблеми
Консистенцш e одним з важливих показнишв якосп будь якого продукту. Консистенщя визначае тип структури, мехашчш властивосп продукту, мщшсть, м'яшсть, густоту. У кшьшсному вираженш консистенщя це сукупшсть реолопчних властивостей продукту. При вивченш харчових продукпв 1х основними реолопчними властивостями е: в'язкосп, меж1 плинносп, перюди релаксаци, модуль пружносп.
При отриманш харчових продукпв з використанням регулятор1в консистенцп ввдбуваеться змша комплексу споживчих властивостей, для кетчутв це - органолептичш та структурно -мехашчш властивосп.
Визначення та спрямовано регулювання реолопчних властивостей продукту допомагае забезпечити цшеспрямоваш змши основних споживчих властивостей кетчупу в потр1бному напрямку. Дана робота присвячена вивченню впливу регулятор1в консистенцп на реолопчш властивосп кетчупу.
Юльшсть регулятор1в консистенцп залежить ввд рецептури кетчупу та значно вливають як на реолопчш так i на органолептичш властивосп морозива [1]. Тому пошук i дослщження властивостей композицш регуляторiв консистенцп е актуальною проблемою.
Аналiз останшх досл1джень i публiкацiй
Створення в'язких харчових систем здшснюеться за допомогою велико! групи харчових iнгредieнтiв - пдроколощв, яш додаються в рiдкi або твердi продукти харчування в процесi 1х виготовлення для надання бажано! в'язкостi або консистенцп.
Регулятори в'язкосп i модифжатори структури харчових продуктiв зазвичай шдроздшяються на загусники i гелеутворювачi, проте чiтко! меж1 мiж ними немае i деяк1 камедi використовуються тим i iншим способом.
В Е-класифжаци харчових добавок камедi вiдносять до щдроздшу «Е400-Е499 стабiлiзатори, загусники, емульгатори».
1снуе калька видiв камедi:
- камедь рiжкового дерева (Е 410),
- гуарова (Е412),
- ксантанова (Е 415).
Камедь рiжкового дерева отримують з стручков середземноморсько! акаци. За хiмiчною будовою схожа з камеддю гуара. Це полiмер, що складаеться з неiонних молекул, як представленi у виглядi 2000 залишшв простих i складних моносахаридiв. ). При змшуванш з ксантаном, каррапнаном, гелланом, агаром або альгiнат камедь бобiв рiжкового дерева щдсилюе желюючу дш останнiх. Основною областю використання камедi р1жкового дерева е виробництво плавлених сирiв, морозива i молочних продуктiв, фруктових i овочевих консервiв. Камедь плодiв рiжкового дерева Е410 технолопчш функци - загущувач, стабшзатор, слабкий гелеутворювач, засiб для капсулювання.
Порошок гуарово! камедi проводиться з ендосперму насiння Cyamopsis tetraganoloba - рослини, вщомого як гуар. Гуарова камвдь мае характерний запах, колiр вiд бiлого - до жовтуватого i утворюе у водi в'язк розчини. Гуарова камiдь добре розчинна у холоднш водi, сумiсна з б№шютю iнших рослинних пдроколощв, таких як агар-агар, карагенан, камедь р1жкового дерева, пектин, метилцелюлоза та ш., як1 полiпшують консистенцiю, так1 комбшаци можуть надати взаемно позитивний вплив.
Камедь ксантану е мiкробiологiчними полiмером. Застосовуеться не як желюючий агент, а в якосп речовини, контролюючо! в'язк1сть розчину i реологiю. Псевдопластичш розчини камедi ксантану майже не залежить ввд концентраци i гращента зсуву. Розчин ксантану стiйкий до ферменпв, спиртiв, ПАР, кислотам (^м соляно!) i лугiв, високим (до 120°С) i низьким (до -18°С) температур. У сумiшi з шшими камедями ефект загущення вище, шж для кожного загущувача окремо. Для розчину ксантану характерш висок1 значення в'язкосп i псевдопластичностi в дiапазонi рН ввд 2 до 12. Завдяки цим властивостям формуе гарну структуру, довгостроково стабiлiзуе.
Всi камедi е загущувачами, стабiлiзаторами, гелеутворювачами, засобами для капсулювання. Широко використовуються у виробницта плавлених сирiв, морозива i молочних продуктiв, фруктових i овочевих консервiв, сирокопчених ковбас, соусiв, кетчутв, майонезiв, хлiбобулочних виробiв, рибнi консервiв, маргаринiв i спредiв з пониженою жiрнiстю. [2-4].
Формулювання мети дослщження
Мета дослiдження - визначення впливу регуляторiв консистенци на реологiчнi властивосп
кетчупу.
Необх1дно дослвдити вплив регуляторiв консистенци: камедi рiжкового дерева, ксантаново! камед^ гуарово! камедi, альгiнату натрiю, пектшу на реологiчнi властивостi кетчупу при рiзних концентрацiях.
Викладення основного матер1алу досл1дження
В роботi дослвджувались як водневi розчини камедi так i кетчуп на основi натурально! 25% томатно! пасти. Для порiвняння на граф^ наведено реологiчнi характеристик томатно! пасти, кетчупу промислового виготовлення, кетчупу в якому в якостi стабшзатора консистенцi! використовувався натуральнiй картопляний крохмаль. Результати дослiдження наведено на рис. 1, 2.
Аналiз даних рис. 1 сввдчить, що концентрацi! ксантаново! камедi в межах вiд 0,1% до 0,3% недостатньо для отриманш в'язкосп як у еталонного зразка кетчупу промислового виробництва. Обранi концентраци ксантаново! камедi еквiвалентнi дi! крохмалю з концентрацiею 4%. Таким чином можливо зробити висновок, що необхвдна концентрацiя камедi для використання в кетчут в 10 разiв менша нiж у крохмалю, але для практичного використання потрiбна в'язкiсть бшьше нiж 0,3%.
Аналiз даних рис. 2 сввдчить, що збiльшення концентраци ксантаново! камедi привело к значним змшам реологiчних властивостей досл1джуваних системи. Так водний розчин ксантаново! камедi з концентращею 0,6% навiть без додання пасти по сво!м характеристикам в'язкосп приближуеться до 4% крохмального розчину, а при концентраци 0,8% приближуеться до еталонного кетчупу. Додання томатно! пасти в систему дозволяе приблизити в'язшсть системи до еталонного кетчупу на високих швидкостях зсуву, але при невеликих швидкостях в'язшсть дослщжуваного варiанту дещо менше еталонного. При концентраци ксантаново! камедi 0,8% з доданням томатно! пасти в'язшсть отримано! системи дещо перевищуе в'язшсть еталонно! системи при низьких швидкостях зсуву та значно перевищую при великих швидкостях.
4 3 2 1
¡3 0
у
^ 1 «-1
т
-2 -3 -4 -5
ч N.
N N ^ /'Ч \ \
\ \ \
ч Ч \ \ \
ч ■ \ \ \ / 1 Ч N \ ч
¿х. 'ч \
ч Чх
1
0
1
7
4 3 2 1
^
£0
о
'2 т 1 «-1
т
-2 -3 -4 -5
;
;
:
с* л \
; ч
; "О;. ' ч
; "Б ч ■ \
; ч ч
1
2 3 4 5 6 Швидкють зсуву, 1п у
— паста 50%, вода 49,9%, ксантанова камедь 0,1% °— паста 50%, вода 49,8%, ксантанова камедь 0,2%
— паста 50%, вода 49,7%, ксантанова камедь 0,3% — кетчуп
--- паста
----паста 50%, крохмаль (4%) 50%
0
1
7
23456 Швидкють зсуву, 1п у в— вода 99,4%, ксантанова камедь 0,6% ■— паста 50%, вода 49,4%, ксантанова камедь 0,6% ^— вода 99,2%, ксантанова камедь 0,8% *— паста 50%, вода 49,2%, ксантанова камедь 0,8%
--- кетчуп
---- паста
-----паста 50%, крохмаль (4%) 50%
8
8
Рис. 1. Залежшсть в'язкосл кетчупу ввд Рис. 2. Залежшсть в'язкосл розчишв вщ
швидкост зсуву при концентрацп швидкосп зсуву при концентращях
ксантановоТ камедi 0,1-0,3% ксантановоТ камедi 0,6% та 0,8%
Таким чином можливо зробити висновок, що для стабшзацп реологiчних властивостей системи кетчупу, що мютить в якостi стабiлiзатору консистенцп тiльки ксантанову камедь необх1дна концентращя вiд 0,6% до 0,8% камеди
Наступним етапом роботи було дослщження гуарово! камедi в дiапазонах 0,1%-0,3%, 0,6%-0,8%. Дослiджувались як водневi розчини так i системи на основi томатно! пасти. Для порiвняння реолопчних характеристик використовувались томатна паста, кетчуп промислового виготовлення, кетчуп в якому в якостi стабiлiзатора консистенцп використовувався натуральнш картопляний крохмаль.
Результати дослiдження наведено на рис. 3, 4.
Аналiз даних рис. 3 свiдчить, що концентрацп гуарово! камедi в межах вщ 0,1% до 0,3% недостатньо для отриманш в'язкостi як у еталонного зразка кетчупу промислового виробництва. Обранi концентрацi! камедi еквiвалентнi дп крохмалю з концентрацieю 4%. До характеристик еталонного кетчупу наближаеться варiант, в якому використовувалась гуарова камедь при концентрацп 0,3%, але тшьки в узькому дiапазонi швидкостей зсуву. При мшмальних та максимальних швидкостях зсуву в'язк1сть дослiджуваного варiанту значно менше еталонно!. Таким чином можливо зробити висновок, що необхвдна концентращя камедi для використання в кетчут в 10 разiв менша шж у крохмалю, але для практичного використання потрiбна в'язк1сть бiльше тж 0,3%.
Аналiз даних рис. 4 свщчить, що збiльшення концентрацi! гуарово! камедi вдвiчi привело к значним змшам реологiчних властивостей дослщжуваних системи. У порiвняннi з ксантаново! камеддю гуарова камедь дозволяе отримати в'язшсть значно меншу. Так до еталонних реолопчних характеристик кетчупу наблизився варiант водного розчину гуарово! камедi з концентращею 0,8%. У вiдмiннiсть з ксантаново! камеддю додання в систему томатно! пасти не зб№шило в'язшсть системи. При низьких швидкостях зсуву гуарова камедь з концентращею 0,8% не дозволяе отримати в'язшсть, як у еталонно! системи.
4 3 2 1
^
^ п £ 0
ц
8-1
ш
-2 -3 -4 -5
ч •ч
> \ \
ч \ N
"А \ \ \ \ \
V /1 \ ч \ \ ч
кчГО. N ч» \
ч. . N. ■л
ч
0
1
7
2 3 4 5 6 Швидисть зсуву, 1п у —°— паста 50%, вода 49,9%, гуарова камедь 0,1% —о— паста 50%, вода 49,8%, гуарова камедь 0,2% —д— паста 50%, вода 49,7%, гуарова камедь 0,3%
----- кетчуп
---- паста
.......паста 50%, крохмаль (4%) 50%
4 3 2 1
^
^ п £ 0
ц
13-1 га
-2 -3 -4 -5
;
;
; Ч
;
ч;
** к
;
; ч, л
; ■н
1
2
3
4
5
6
7
Швидюсть зсуву, 1п у
- вода 99,4%, гуарова камедь 0,6%
- паста 50%, вода 49,4%, гуарова камедь 0,6%
- вода 99,2%, гуарова камедь 0,8%
- паста 50%, вода 49,2%, гуарова камедь 0,8% ■ кетчуп
паста
- паста 50%, крохмаль (4%) 50%
0
8
8
Рис. 3. Залежшсть в'язкосп кетчупу ввд швидкосп Рис. 4. Залежшсть в'язкосп розчишв ввд зсуву при концентрацп швидкосп зсуву при концентращях
гуаровот камедi 0,1-0,3% гуаровоТ камедi 0,6% та 0,8%
Таким чином можливо зробити висновок, що для стабшзацп реологiчних властивостей системи кетчупу, що шститъ в якосп стабiлiзатору консистенци тiльки ксантанову камедь необхвдна концентрацiя вiд 0,6% до 0,8% камеди А при концентрацп 0,6% водний розчин гуарово! камедi по сво!м реологiчним характеристикам наближуеться до кетчупу на основi 4% крохмалю.
Наступним етапом роботи було дослщження гуарово! камедi в дiапазонах 0,1%-0,3%, 0,6%-0,8%. Дослiджувались як водневi розчини так i системи на основi томатно! пасти. Для порiвняння реологiчних характеристик використовувались томатна паста, кетчуп промислового виготовлення, кетчуп в якому в якостi стабiлiзатора консистенцi! використовувався натуральнш картопляний крохмаль.
Результати дослщження наведено на рис. 5, 6.
Аналiз даних рис. 5 сввдчить, що концентрацi! камедi рiжкового дерева в межах ввд 0,1% до 0,3% недостатньо для отриманш в'язкосп як у еталонного зразка кетчупу промислового виробництва. Обранi концентрацi! камедi дозволяють отримати в'язк1сть бiльшу шж крохмаль з концентрацiею 4%. Основна розбiжнiсть у значениях в'язкостi дослщжених варiантiв спостерiгаеться при низьких швидкостях зсуву. При збiльшенi швидкостi зсуву в'язшсть дослiджених варiантi наближуеться до еталонно!. Таким чином можливо зробити висновок, що необхвдна концентрацiя камедi рiжкового дерева для використання в кетчуп в 10 разiв менша нiж у крохмалю, але для практичного використання потрiбна в'язк1сть б№ше нж 0,3%.
Аналiз даних рис. 6 сввдчить, що в'язк1сть водневих розчишв камедi рiжкового древа значно менше нж розчинiв ксантаново! та гуарово! камеди До в'язкостi еталонного кетчупу водн розчини камедi рiжкового дереву не наблизились бавить з концентращею 0,6% та 0,8%. А при низьких швидкостях зсуву !х в'язшсть значно уступала кетчупу з використанням 4% крохмалю. Але додання в систему томатно! пасти значно змпило систему, в'язшсть яко! рiзко зросла та наблизилась, а при деяких швидкостях зсуву i перевищила в'язкiсть еталонного кетчупу. При цьому у вiдмiнностi ввд iнших дослвджених камедей, камедь рiжкового дерева показала б№ш рiвномiрнi даннi в'язкостi при вах
швидкостях зсуву. Крiм того система «томатна паста - камедь рiжкового дерева - вода» показала низьку чутливiсть до концентрацп камедь
Д
; N ч
; N \ \
; \ \ ч \
; -гч \ \ \
; . V у 1 '> ч *ч \ V
; 4
ч
*
012345678 Швидисть зсуву, 1п у
— паста 50%, вода 49,9%, камедь рожкового дереву 0,1%
— паста 50%, вода 49,8%, камедь рожкового дереву 0,2%
— паста 50%, вода 49,7%, камедь рожкового дереву 0,3%
— - кетчуп
■ - паста
■ - паста 50%, крохмаль (4%) 50%
4 3 2 1
п
й 0 &
2 8-1
ш
-2 -3 -4
;
; V
; »
;
; Ч V "'х
;
;
;
;
0
1
2 3 4 5 6 7 Швидкють зсуву, 1п у -э— вода 99,4%, камедь рожкового дереву 0,6%
- паста 50%, вода 49,4%, камедь рЬккового дереву 0,6%
- вода 99,2%, камедь рожкового дереву 0,8%
- паста 50%, вода 49,2%, камедь рожкового дереву 0,8%
■ кетчуп
■ паста
- паста 50%, крохмаль (4%) 50%
Рис. 5. Залежшсть в'язкосл кетчупу вщ швидкосп зсуву при концентрацп камедi р1жкч)вого дерева 0,6-0,8%
Рис. 6. Залежшсть в'язкосл кетчупу вщ швидкостi зсуву при концентрацп камедi р1жкового дерева 0,1-0,3%
Таким чином можливо зробити висновок, що для стабшзацп реологiчних властивостей системи кетчупу, що мютить в якосп стабiлiзатору консистенцп тiльки камедi рiжкового дерева необх1дна концентрацiя вщ 0,6% до 0,8%.
На наступному етапi роботи було виконано порiвняння ефективностi стабiлiзаторiв консистенцп. Для систематизаци шформацп та порiвняння ефективностi до камедей даннi були згрупованi на окремих графiках рис. 7-8.
На рис. 7 проведено порiвняння розчишв камедей при низьких концентрацiях 0,1-0,3% в присутносп томатно! пасти. Встановлено, що при концентрацп 0,3% максимальну в'язшсть можливо отримати при використанш гуарово! камедi. При концентрацп 0,1% гуарова камедь дае мiнiмальну в'язшсть з вах дослiджених варiантiв. При зростанш концентрацп гуарово! камедi вщ 0,1 до 0,3% в'язк1сть зростае на 28% (розраховувалась середньоарифметична), основш вiдмiнностi значень вiдбуваються на великих швидкостях зсуву. При зростанш концентрацп ксантаново! камедi вiд 0,1 до 0,3% в'язшсть зростае на 2%. При зростанш концентрацп камедi р1жкового дереву вщ 0,1 до 0,3% в'язшсть зростае на 4%, основш вщмшносп значень вщбуваються на великих швидкостях зсуву. Таким чином, можливо зробити висновок, що найб№ш чутливою до змши концентрацi! е гуарова камедь.
На рис. 8 проведено порiвняння розчишв камедей при низьких концентращях 0,6-0,8% в присутносп томатно! пасти. Встановлено, що при концентрацп 0,8% максимальну в'язшсть можливо отримати при використанш ксантаново! камедь При концентрацп 0,6% гуарова камедь дае мшмальну в'язшсть з вах дослщжених вaрiaнтiв. При зростанш концентрацп ксантаново! камедi вщ 0,6 до 0,8% в'язшсть зростае на 82%. При зростанш концентрацп гуарово! кaмедi вщ 0,6 до 0,8% в'язшсть зростае на 10% (розраховувалась середньоарифметична), основш вщмшносп значень вщбуваються на великих швидкостях зсуву. При зростанш концентрацп кaмедi рiжкового дереву вщ 0,6 до 0,8% в'язшсть зростае на 5%, основш вщмшносп значень вщбуваються на великих швидкостях зсуву. Таким чином, можливо зробити висновок, що найб№ш чутливою до змши концентрацп е ксантанова камедь.
3 0
8
Узагальнюючi отримаш даш можливо зробити висновок, що камедi проявлять pi3Hi реологiчнi властивостi при рiзних концентрацiях.
Д
3 2 1 0 ! -1
И «
И -2
-3 -4 -5
;
;
:
;
; эЧ -е
;
;
3 4 5 6 Швидюсть зсуву, ln у
-кетчуп
—А— паста 50%, вода 49,9%, гуарова камедь 0,1% —°— паста 50%, вода 49,8%, гуарова камедь 0,2% —0— паста 50%, вода 49,7%, гуарова камедь 0,3% - - * ■ - паста 50%, вода 49,9%, ксанганова камедь 0,1% --•■■- паста 50%, вода 49,8%, ксантанова камедь 0,2% --■■■- паста 50%, вода 49,7%, ксантанова камедь 0,3%
§ 0 У
-1
m
-2 -3 -4
1 ц
: "'V i.
; ч
; 1
; 't
:
1
) 1 2 3 4 5 6 7 Швидюсть зсуву, 1п у
кетчуп
- паста 50%, вода 49,4%, ксантанова камедь 0,6% паста 50%, вода 49,2%, ксантанова камедь 0,8% паста 50%, вода 49,4%, гуарова камедь 0,6%
---а---паста 50%, вода 49,9%, камедь р1жкового дереву 0,1% .„„, .„.., ■ „,„,
г г - - а- ■ паста 50%, вода 49,4%, камедь роккового дереву 0,6%
---в--- паста 50%, вода 49,8%, камедь р1жкового дереву 0,2%
....... паста 50%, вода 49,7%, камедь р1жкового дереву 0,3% _
■ - - е- - - паста 50%, вода 49,2%, гуарова камедь 0,8 паста 50%, вода 49,4%, камедь рЬккового д паста 50%, вода 49,2%, камедь рЬккового дереву 0,8
Рис. 7. Пор1вмяммя ефективностi стабшiзаторiв консистенщТ: ксамтамовоТ камедь гуаровоТ камедi, камедi рiжкового при концентращТ 0,1-0,3% в системi «томата паста - камедь - вода»
Рис. 8. Пор1вмяммя ефективностi стабшiзаторiв консистенщТ: ксамтамовоТ камедi, гуаровоТ камеди камедi р1жкового при комцемтрац!! 0,6, 0,8% в системi «томата паста - камедь - вода»
8
0
1
2
7
8
Висновки
В результат проведених експериментальних дослвджень встановлено:
- концентрацп дослвджених камедей в межах ввд 0,1% до 0,3% недостатньо для отриманш в'язкостi як у еталонного зразка кетчупу промислового виробництва, обраш концентрацп ксантаново! камедi еквiвалентнi до крохмалю з концентрацieю 4%;
- необхiдна концентрацiя камедi для використання в кетчупi в 10 разiв менша шж у крохмалю, але для практичного використання потрiбна в'язшсть бiльше нiж 0,3%;
- для стабшзацп реологiчних властивостей системи кетчупу, що мютить в якостi стабшзатору консистенцп тiльки одну з дослвджених камедей достатня концентрацiя вiд 0,6% до 0,8% камедь
Список використамоТ лiтератури
1. Технология продукции общественного питания. Т.1. Физикохимические процессы, протекающие в пищевых продуктах при их кулинарной обработке / под ред. А.С.Ратушного. - М: Мир, 2003. -351с.
2. Whistler R. L., BeMiller J. N. Garbohydrate chemistry for food scientists. — St. Paul, Minnesota: Eagan press, 1997.
3. Сарафанова Л.А. Пищевые добавки: Энциклопедия. - 2-е изд., испр. и доп. - СПб: ГИОРД, 2004. - 808 с.
4. Голубев В.Н. Пищевые и биологически активные добавки: учеб. для студ. высш. учеб. завед. / В. Н. Голубев, Л.В. Чичева-1. Филатова, Т.В. Шленская. - М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 208 с.
