CC BY
75
УДК 664.849
МЛ. КУШПН
Херсонський нацюнальний техшчний ушверситет
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ВПЛИВУ СТРУКТУРОУТВОРЮВАЧ1В, ЗАГУЩУВАЧ1В, ВОЛОГОУТРИМУЮЧИХ АГЕНТ1В НА КОНСИСТЕНЦ1Ю ПЛОДОВО-ЯГ1ДНОГО МОРОЗИВА (ЧАСТИНА 1)
В poöomi було до^джено вплив pe^^mopie консистенцИ - крохмалю, KaMedi рожкового дерева, ксантаново'1 KaMedi, гуаровог KaMedi, aльгiнamу натрт, пектину на peoлoгiчнi влaсmивoсmi плодово-ягiднoгo морозива. Встановлено, що присуттсть цукру в peцeпmi wmomm впливае на в'язюсть морозива, як в пpисуmнoсmi стабтзатору консистенцИ (крохмалю), так i без стабш1затора. В сисmeмi сiк-кpoхмaль та джем-крохмаль можливо отримати peoлoгiчнi характеристики як у еталонного морозива. В сисmeмi сккрохмаль висок концентрацИ крохмалю, негативно впливають на opгaнoлeпmичнi характеристики морозива. Система на бaзi джему надае морозиву бшьш сmaбiльнi peoлoгiчнi влaсmивoсmi та не змтюе opгaнoлeпmичнi влaсmивoсmi морозива.
Ключoвi слова: морозиво, peoлoгiя, регулятори консистенцИ.
М.Л. КУЛИПИН
Херсонский национальный технический университет
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СТРУКТУРООБРАЗОВАТЕЛЕЙ, ЗАГУСТИТЕЛЕЙ, ВЛАГОУДЕРЖИВАЮЩИХ АГЕНТОВ НА КОНСИСТЕНЦИЮ ПЛОДОВО-ЯГОДНОГО МОРОЖЕНОГО (ЧАСТЬ 1)
В работе было исследовано влияние регуляторов консистенции - крахмала, камеди рожкового дерева, ксантановой камеди, гуаровой камеди, альгината натрия, пектина на реологические свойства плодово-ягодного мороженого. Установлено, что присутствие сахара в рецепте существенно влияет на вязкость мороженого, как в присутствии стабилизатора консистенции (крахмала), так и без стабилизатора. В системе сок-крахмал и джем-крахмал можно получить реологические характеристики как у эталонного мороженого. В системе сок-крахмал высокие концентрации крахмала, негативно влияют на органолептические характеристики мороженого. Система на базе джема придает мороженому более стабильные реологические свойства и не изменяет органолептические свойства мороженого.
Ключевые слова: мороженое, реология, регуляторы консистенции.
M. KULIGIN
Kherson National Technical University
INVESTIGATION INFLUENCE OF STRUCTURALFORMS, DETERMINANTS, HYDROGENERABLE AGENTS ON THE CONSISTENCY OF FRUIT AND BERRY ICE CREAM (PART 1)
The effect of regulators of consistency - starch, caraway gum, xanthan gum, guar gum, sodium alginate, pectin on the rheological properties of fruit and berry ice cream was studied. It has been established that the presence of sugar in the recipe substantially affects the viscosity of ice cream, both in the presence of a stabilizer of the consistency (starch), and without a stabilizer. In the juice-starch and jam-starch system, you can get rheological characteristics like the reference ice cream. In the juice-starch system, high concentrations of starch have a negative effect on the organoleptic characteristics of ice cream. Jam based system gives ice cream more stable rheological properties and does not change the organoleptic properties of ice cream.
Keywords: ice cream, structuralforms, rheology.
Постановка проблеми
Структуру морозива, тобто внутршню будову продукту, i характер взаемодп м1ж окремими елементами (частками) визначають хiмiчний склад, 6i3xiMi4rn показники, температура, дисперсшсть, агрегатний стан i ряд технолопчних чиннишв. Надання морозиву задано! форми i структури е одним i3 важливих завдань технологи.
При сенсорнш або шструментальнш ощнщ якосп харчових продукпв часто дослщжують !х консистенцш i текстуру. Консистенщя показуе стутнь щшьносп, твердосп продукту. В залежносп вщ консистенцп продукта по^зному деформуються при обраних видах навантаження i швидкосп. При
реометричному аналiзi деформацшш властивосп матерiалу, пов'язаш з консистенцieю, можна досить повно описати реолопчними характеристиками або рiвняннями стану.
Харчовi продукти та сировина, як1 е бiологiчно активними матерiалами, являють собою нестiйкi дисперснi системи, що пiддаються швидким змiнам, як впливають на реологiчнi властивостi, тому оцшка консистенцп в деяких випадках може бути единим методом реолопчного аналiзу.
У морозивi структура визначаеться, головним чином, розмiрами кришталiв льоду. Як1сть морозива вважаеться тим краще, чим дрiбнiше i бiльш рiвномiрно розподiленi цi кристали в загальнш масi морозива. Нормальне морозиво повинне при таненш утворювати рiдину, що нагадуе за консистенцiею жирнi вершки, вщхилення вiд ща умови вважаеться пороком.
Яшсть морозива, поряд зi смаковими властивостями, що залежать вщ сировини, визначаеться структурою i консистенщею, як1 залежать ввд складу сушш, правильного проведения технологiчного процесу вироблення сумiшi i морозива.
Структуроутворювачi - це речовини, що формують структуру (консистенщю) продукцп. 1х можна роздшити на двi групи: структуроутворювачi, що мютяться в натуральних харчових продуктах (бшки, крохмаль, пектиновi речовини, жири та iн.), i речовини, що додаються в рецептуру продукцп для формування 11 структури (емульгатори, шноутворювач^ сполучнi речовини).
Стабiлiзатори вводять в сумiшi морозива для полiпшення 1х структури i консистенцп. Вони пов'язують частину вшьно1 води в сушшах, збiльшують 1х в'язк1сть i взбипсть, пiдвищують дисперснiсть повiтряних бульбашок. Все це сприяе формуванню в морозивi бiльш дрiбних кристалiв льоду, кращому збереженню вихщно1 структури продукту при збертанш, пiдвищуе опiрнiсть морозива таненню.
Для стабшзаци структури в морозивi використовують стабiлiзатори або комплекснi стабшзатори - емульгатори.
В якостi стабiлiзаторiв використовують бiлки тваринного походження (желатин, модифжований молочний бiлок i казешати) i рослинного походження. З насшня рослин отримують камедь рiжкового дерева (Е410), гуарову камедь (Е412); з клтгин рослин - похiднi целюлози (метилцелюлозу (Е461), карбоксiметилцелюлозу натрiю (Е466), пектини (Е440), крохмаль; з водоростей - агар (Е406), альгшат натрш (Е401), карагенан (Е407).
Загущувачi - це речовини, яш пiдвищують в'язшсть харчово! системи, до них вщносять модифiкованi крохмалi, целюлозу, пектини, камеди альгiнати.
За хiмiчною природою загущувачi е полiсахаридами. 1х лiнiйнi чи розгалужеш ланцюги мiстять гiдрофiльнi групи, яш взаемодiють з водою, що метиться у продуктi. Це сприяе тдвищенню в'язкостi харчово1 системи.
Загалом, ефектившсть дп загущувачiв визначаеться як структурними особливостями !х молекул, так i складом харчового продукту. Необхщно врахувати також здатнiсть загущувачiв утворювати асощати з iншими полiмерними компонентами харчового продукту, наприклад з бшками, що може значно збiльшувати в'язшсть системи.
Найпоширешшими загущувачами е рослинш полiсахариди. За хiмiчною будовою вони бувають кислими полiсахаридами iз залишками уронових кислот (гумiарабiк, трагакант та шш1), сульфатно1 кислоти (карагiнани, агар) i нейтральними (гуарова камедь, камедь рiжкового дерева тощо).
Вологоутримуючi агенти - це пгроскошчш речовини, яш запобiгають висиханню продуктiв шляхом нейтралiзацil впливу атмосферного повiтря з низькою волопстю. Втрата продуктами вологи призводить до змiни !х структури, текстури, до черствiння. Завдяки гiгроскопiчностi вологоутримукш речовини зв'язують воду, яка метиться у продуктi, i, тим самим, запоб^ають або уповiльнюють випаровування и в атмосферу Це зберiгае консистенцiю продукту i продовжуе термiн його свiжостi.
До найважливiших вологоутримуючих агенпв належать цукроподiбнi речовини (глюкоза, сахароза, сорбиш). Як вологоутримуючi агенти, використовують також пектини, агар, альпнати, гуарову, ксантанову та iншi камедi.
Вологоутримукш добавки, як правило, багатофункцiональнi. 1х можна використовувати як згущувачi, емульгатори, стабшзатори, текстуратори [5].
Аналiз останшх дослiджень i публiкацiй
Роль регуляторiв консистенцil полягае в тому, щоб зв'язати вшьну воду i запобтати И видiленню пiд час процесу заморожування, збiльшити в'язк1сть готового продукту, що дозволяе зменшити к1льк1сть молочних продукпв у складi морозива (молока, сухого молока, вершшв).
Створення (конструювання) гелевих харчових систем зд1йснюеться за допомогою велико1 групи харчових iнгредiентiв - гiдроколоlдiв, як1 додаються в рвдш або твердi продукти харчування в процесi !х виготовлення для надання бажано1 в'язкостi або консистенцп.
Крохмаль i його модифiкацil (Е1401-1451) в рiзних формах е одними з найбшьш поширених регуляторiв консистенцп харчових продукпв. Реологiчнi властивостi 1ж1 на основi крохмальвмiсних продуктiв включають в себе основнi властивостi гелю - вщсутшсть плинностi i «мехашчно1» мiцностi
(текстури). Модифтащя текстури i в'язкостi харчових продукпв змiнюють !х органолептичнi властивосп i тому пдроколо1дш компоненти використовуються в якостi найважливiших харчових добавок.
Камедi представляють собою розчиннi у водi або набухаючi в нш полiмери моносахаридiв -глюкози, галактози, арабiнози, рамнози, уроновi кислоти.
Камедь гуара Е412 - речовина, що використовуеться в харчовiй промисловостi як стабшзатор -загущувач або речовина-структуратор - надае воднiй фазi в'язку довгу текстуру. Камедь гуара е економiчно вигiдним стабiлiзатором, - швидко гiдратуеться в холоднiй водi i створюе в'язкий псевдопластичний розчин з низькою мщшстю на розрив. Камедь гуара бшьш розчинна, нiж камедь рiжкового дерева, i, в порiвняннi з нею - кращий емульгатор. При цьому камедь гуара проявляе досить хорошу спйкютъ в процесах заморожування-вгдгавання. У шеднант з камеддю ксантану проявляе синерпзм.
Камедь рiжкового дерева Е410 - стабiлiзатор, що застосовуеться в харчовш промисловостi. Збертае i передае смак рiзних аромапв в продуктах харчування. За хiмiчною будовою камедь рiжкового дерева схожа з камеддю гуара. Це полiмер, що складаеться з неiонних молекул, яш представленi в виглядi залишшв простих i складних моносахаридiв. Вш не розчиняеться в холоднiй вод^ тому розчинення повинно вiдбуватися в процеа нагрiвання. При охолодженнi уповшьнюе утворення кристалiв льоду, створюючи структурований гель.
Ксантанова камедь Е415 е мжробюлопчними полiмером. Застосовуеться як стабшзатор при виготовленш морозива. Головним чином камедь ксантану, в якосп харчово! добавки, застосовуеться не як желюючий агент, а в якостi речовини, що контролюе в'язк1сть розчину i реологiю. Псевдопластичнi розчини камедi ксантану майже не залеж1ть вiд концентрацп i градiента зсуву. Найбiльш важлива як1сть камедi ксантану - це висока мiцнiсть на розрив одночасно з великою розтяжшстю. Розчини камедi ксантану - псевдопластичнi рiдини. При збшьшенш зсувного зусилля рiзко знижуеться в'язк1сть. Пiсля зняття зусилля початкова в'язшсть вiдновлюеться майже миттево. В'язшсть розчинiв камедi ксантану нечутлива щодо температурних змiн нижче температури силування [3-5].
Формулювання мети дослiдження
Мета роботи: дослщити вплив структуроутворювачiв, згущувачiв, вологоутримуючих агентiв на консистенцiю плодово-япдного морозива.
Задачi роботи: дослiдити вплив регуляторiв консистенцп - крохмалю, камедi рожкового дерева, ксантаново! камедi, гуарово! камедi, альгiнату натрiю, пектину на реолопчш властивостi плодово-ягiдного морозива.
Об'екти дослвджеш>: морозиво плодово-япдае, що виготовлено з викорисганням регуляторв юнсистенцд.
Викладення основного матерiалу дослiдження Дослщження в'язкостi розведеного фруктового джему
Фруктовий джем чи сiк е основним компонентом натурального фруктового морозива. Саме джем ютотно впливае як на органолептичш властивосп морозива, його смак, колр, запах, так i на консистенщю, оск1льки джем мае велику в'язк1сть.
Тому на першому еташ роботи доцiльно було дослiдити реолопчш властивосп саме концентрованих розчишв джему без введения додаткових компоненпв рецептури морозива.
Даннi, що отримано в результап дослiджения, наведено на рис. 1.
Н -1 о 1 '2
ч
ч ч X
\ \
\ 1
-джем 100%
- джем 90%, вода 10% -джем 80%, вода 20%
- джем 50%, вода 50%
2 3 4 5 6 Швидксть зсуву, 1п у
Рис. 1. Вплив вмкту вологи в джемi на в'язксть плодово-япдного морозива
2
0
0
7
8
Аналiз даних рис. 1 сввдчить про те, що в логарифмiчному представлени в'язшсть джему практично лiнiйно залежить вiд швидкостi зсуву. Як i у бiльшостi харчових мас, в'язшсть джему знижуеться по мiрi зростання швидкостi зсуву.
Зi збiльшенням шлькосп вологи в системi, в'язк1сть розчишв зменшуеться. Так, при доданнi 10% води в'язшсть зменшуеться на 15% (в середньому), при 20% води на 31%, при 50% води на 70% у порiвняннi зi 100% джемом.
Дослщження впливу цукру на в'язшсть плодово-япдного морозива Цукор входить до складу багатьох консервованих продукпв харчування як смакова добавка та iнгредiент, що мае консервуючу властивють. Молекули сахарози мають високу гiдрофiльнiсть - при температурi 20 °С вони зв'язують та утримують вiд 8 до 12 молекул води. Отже, чим б№ше цукру в рецептур^ тим менше в його рщшй фазi вшьно! води. Кшьшсть вшьно! вологи у морозивi значно впливае на процес кристалоутворювання тд час процесу фризирування та, таким чином, на органолептичш якосп готового продукту.
Оск1льки цукор обов'язково входить у рецептуру фруктового та плодово-япдного морозива, на першому еташ роботи було дослщжено вплив вмюту цукру в рецептi фруктового морозива на його в'язшсть. Вмют цукру змiнювався вiд 3% до 7%, в рецепт був присутнiй 2% картопляний крохмаль. Данi дослiдження наведено на рис. 2.
н о
■53 еч РЗ
;
\ \
| ч
; \
;
; -X
;
;
- джем 45%, крохмаль 2%, вода 53%
- джем 45%, крохмаль 2%, вода 53%, цукор 3%
- джем 45%, крохмаль 2%, вода 53%, цукор 7%
- джем 45%, вода 48%, цукор 7% -джем 100%
- джем 50%, вода 50%
012345678 Швидюсть зсуву, 1п у
Рис. 2. Вплив змкту цукру в рецептурi на в'язккть плодово-япдного морозива у присутност 2% картопляного крохмалю
Аналiз даних наведених на рис. 2, сввдчить про те, що додавання цукру в шлькосп 3% зменшуе в'язшсть системи в середньому на 38%. Зб№шення вмюту цукру до 7% вщновлюе в'язшсть системи до значения без цукру. 1зольоване додавання цукру при вщсутносп крохмалю в системi джем -вода зменшуе в'язшсть в середньому на 17%, найбiльшi змши спостер^аються при низьких швидкостях зсуву.
Таким чином можливо зробити висновок, що присутнють цукру в рецептурi iстотно впливае на в'язшсть морозива, як в присутносп стабшзатору консистенцп (крохмалю) так i без стабшзатора.
Дослiджения впливу крохмалю на консистенцш плодово-ягiдного морозива Крохмаль е компонентом, що обов'язково входить у рецептуру фруктового морозива як регулятор консистенцп та вологоутримуючий агент. Крохмаль е найбшьш поширеним регулятором консистенцп завдяки доступносп та низьк1й вартостi. Але крохмальт клейстери пiдвласнi такому явищу як ретроградащя. Ретроградацiя - це типова форма переходу розчинених крохмальних полiсахаридiв в нерозчинну форму в результат !х агрегаци при охолодженнi i зберiганнi продукцп. При цьому крохмальний гель втрачае еластичшсть, стае бшьш щiльним, твердим; вiдбуваеться вiддiления вологи.
В робоп була присвячена особлива увага дослщженню крохмалю. Були дослщжеш як безпосередньо водневi розчини крохмалю, так i системи джем-крохмаль-вода. Крiм того, оск1льки в попередньому дослщженш було встановлено, що цукор впливае на реолопчш властивостi маси морозива, були дослщжеш варiанти з додаванням цукру. Результати дослiджения наведено на рис. 3.
2
1
0
1
- » - 1 % - Ы- » - Ч N
:
| Ч
; N ^
; •д
; № •ж
; ъ
—°— ск 99,5%, крохмаль 0,5% —°— ск 98,5%, крохмаль 1,5% —а— ск 97,5%, крохмаль 2,5% —х— ск 99,65%, крохмаль 0,35% —*— ск 99%, крохмаль 1% —О— ск 98,25%, крохмаль 1,75%
к ск 99,9%, крохмаль 0,1% —■— ск 99,7%, крохмаль 0,3% —•— пюре 50%, вода 50% —•—пюре 100%
- - -о- - - пюре 45%, крохмаль 1%, вода 49%, цукор 5% ■ - -Ж- ■ - пюре 45%, крохмаль 2%, вода 49%, цукор 5% ------- пюре 45%, крохмаль 3%, вода 49%, цукор 5%
- - - - Морозиво «Хладик», плодово-ягщне --Морозиво «Лмо», плодово-ягщне
2
3
4
5
6
7
8
ТТТвидшсть зсуву, 1п у
Рис. 3. В'язшсть плодово-ягщного морозива з доданням картопляного крохмалю рЬноТ концентрацп
2
1
0
0
1
Анал1з даних рис. 3 свщчить, що в систем! ак-крохмаль при збшьшенш концентрацп крохмалю з 0,5% до 1,5% в'язшсть зростае в середньому на 65%, при концентрацп крохмалю 2,5% в'язшсть зростае в середньому на 148%. При цьому найбшьш! розходження значень в'язкосп спостер1гаються при високих швидкостях зсуву - до 350%.
Навиъ при концентрацп' крохмалю 2,5% в'язшсть системи ак-крохмаль не наближаеться до в'язкосп 100%-го джему. Але при ташй концентрацп' шд час органолептично! оцшки смаку морозива вщчуваеться наявшсть специф1чного смаку крохмалю в продукт! Кр1м того, такий продукт схильний до утворювання бшьших кристал1в льоду при фризируванш Тому в подальших дослщженнях використовувалась система джем-вода-стабшзатор, оск1льки така система дае бшьш насичений смак та менш схильна до утворення криштал1в льоду великого об'ему.
При дослщженш системи джем-вода-крохмаль, а точшше «джем + клейстеризований крохмаль + цукор» спостер1гаються достатньо стабшьш реолопчш властивост! продукту, при цьому змша концентрацп' крохмалю 1-2-3% не так сильно впливае на в'язшсть системи, як в 2-ох компонентой систем! ак-крохмаль. Так при збшьшеш концентрац!!' крохмалю на 1% (з 1% до 2%) в'язшсть зростае в середньому всього на 7,8%, а розб!жшсть при високих швидкостях зсуву лише 30%. При збшьшенш концентрац!! крохмалю до 3%, в'язшсть зростае лише на 3%, а розб!жтсть при високих швидкостях зсуву лише 3%.
При низьких швидкостях зсуву (до 4 1/с) дешлька рецептур мають схож! реолопчш властивост! та дозволяють отримати в'язшсть, що наближаеться до в'язкосп морозива «Л!мо»: ва вар!анти з соком та крохмалем, починаючи з концентрац!! крохмалю 0,5 г/л, ва вар!анти пюре з крохмалем. Але при зростанш швидкосп зсуву до 5 1/с спостертаеться значна розб!жн!сть в значеннях в'язкосп. Сдиним вар!антом, що наближаеться, але повшстю не в!дпов!дае реолог!чним властивостям морозива, залишаеться ак з крохмалем при концентрац!!' крохмалю 2,5%.
До реолопчних властивостей морозива «Хладик» не наблизився жоден з дослщжених вар!анпв.
Не зважаючи на деяк розб!жносп в реолог!чних властивостях морозива та дослщжених рецептур можна зробити висновок, що система на баз! джему з використанням в якосп стабшзатора нативного крохмалю надае морозиву бшьш стабшьт реолог!чн! властивост! та кращ! органолептичн! властивост! плодово-яг!дного морозива.
Висновки
В робот! було дослщжено вплив регулятор!в консистенц!! - крохмалю, камед! р!жкового дерева, ксантаново! камед!, гуарово! камед!, альпнату натр!ю, пектину на реолопчш властивост! плодово-яг!дного морозива. Встановлено, що присутшсть цукру в рецепт! ютотно впливае на в'язшсть морозива, як у присутносп стаб!л!затора консистенц!!' (крохмалю), так ! без стабшзатора; в систем! ак-крохмаль ! джем-крохмаль можна отримати реолог!чн! характеристики як у еталонного морозива. В систем! ак-крохмаль висок! концентрац!!' крохмалю негативно впливають на органолептичн! властивост! морозива, система на баз! джему надае морозиву бшьш стабшьт реолопчш властивост! ! не зм!нюе органолептичн! властивост! морозива.
Список використаноТ лператури
1. Технология продукции общественного питания. Т.1. Физико-химические процессы, протекающие в пищевых продуктах при их кулинарной обработке [под ред. А.С. Ратушного]. -М: Мир, 2003. - 351с.
2. Чадеева И.В. Выпечка по ГОСТ / Чадеева И.В. // Москва: Издательство Астрель. - 2011. - С.253.
3. Деркач С.Р. Реология пищевых эмульсий / С.Р. Деркач, К.В. Зотова // Вестник МГТУ. - 2012. -Т.15, №1. - С.84-95.
4. Кузнецов О.А. Реология пищевых масс / О.А. Кузнецов, Е.В. Волошин, Р.Ф. Сагитов. -Оренбург: ГОУ ОГУ, 2005. - 106 с.
5. Падохин В.А. Физико-механические свойства сырья и пищевых продуктов / В.А. Падохин, Н.Р. Кокина. - Иваново: Иван. гос. хим.-технол. ун-т., Институт химии растворов РАН, 2007. - 128 с.
