Математические подходы к определению оптимальной концентрации антиоксидантов Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

УДК 664

З. Ш. Мингалеева, Л. И. Агзамова, С. В. Николаева

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ОПРЕДЕЛЕНИЮ

ОПТИМАЛЬНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ АНТИОКСИДАНТОВ

Ключевые слова: антиоксиданты, оптимальная концентрация, органолептическая оценка, содержание влаги, удельный

расход жира.

Определены оптимальные концентрации антиоксидантов, которые улучшают качество получаемого продукта по органолептическим и физико-химическим показателям. Установлено, что обжаренный полуфабрикат, содержащий антиоксиданты в оптимальных концентрациях, имел наименьший расход фритюра по сравнению с контрольными образцами. При этом отмечены наибольшие показатели влажности полуфабрикатов.

Keywords: antioxidants, the optimal concentration, organoleptic evaluation, the moisture content, specific consumption of fat.

Are defined the optimum concentration of antioxidants that improve the quality of the product on organoleptic and physico-chemical parameters. It is established that the fried cake mix containing antioxidants at optimal concentrations, had the smallest expenditure frying fat in comparison with the control samples. This marked by the highest indicators semi-finished moisture content.

Для предотвращения окислительных процессов во фритюре, повышения его термоустойчивости используют различные антиокислительные добавки, как в составе самих жировых продуктов, так и в составе обжариваемых изделий. В связи с этим представляло интерес исследовать влияние добавок, обладающих антиоксидантными свойствами (янтарная кислота, плоды шиповника, комплексная пищевая добавка «Табиб») в производстве национальной мучной кондитерской продукции во фритюре.

Национальную мучную кондитерскую продукцию во фритюре готовили согласно базовой рецептуре на мучное кондитерское изделие татарской кухни «Чак-Чак», которое представляет собой обжаренный тестовой полуфабрикат, облитый медово-сахарным сиропом. Готовый тестовой полуфабрикат обжаривали при температуре фритюра 160-170±2°С в течение 2-3 мин. Каждый час отбирали образцы обжаренных полуфабрикатов.

Известно о применении вышеперечисленных веществ в составе пищевой продукции в качестве добавок, рассматриваемых с точки зрения стабилизации и улучшения качества вырабатываемой продукции [1-4].

В качестве природного источника антиоксидантов использовали порошок плодов шиповника и комплексную пищевую добавку «Табиб». Плоды шиповника относятся к поливитаминному сырью, обладающему лечебно-профилактическими и антиоксидантными свойствами. Комплексная пищевая добавка «Табиб» содержит в своем составе ценные биостимуляторы природного происхождения, важнейшие минеральные вещества, легкоусвояемые белки, фолиевую и никотиновую кислоты, ферменты и аминокислоты.

С целью выбора оптимальных концентраций янтарной кислоты, порошка плодов шиповника, комплексной пищевой добавки «Табиб» проводили математическую и программную обработку данных

с использованием электронной таблицы Microsoft Excel.

Для выбора концентрации, при которой функционально-технологические свойства (ФТС) были бы близки к идеальным, т.е.

- органолептическая оценка максимальна,

- удельный расход жира минимален,

- содержание влаги максимально,

в первую очередь моделировали так называемый «идеальный» образец, после чего применяли метрические и неметрические меры сравнения экспериментальных образцов с «идеальным».

На примере исследуемой добавки янтарная кислота подробно приведем математический расчет.

В соответствии с приведенными выше тремя требованиями матрица-вектор «идеального» образца S имеет следующие значения:

f s' f 5,00 >

S = s2 = 0,21 , где

v s3 V V4,6 V

1) органолептическая оценка

5! = тах{5,00; 5,00; 4,55; 4,55; 3,90} = 5,00;

2) удельный расход жира

52 = тт{0,27; 0,21; 0,27; 0,30; 0,30} = 0,21;

3) содержание влаги

53 = тах{3,4; 4,6; 4,2; 4,5; 4,5} = 4,6.

Матрица-вектор экспериментального образца X, соответствующего концентрации 0,05% к массе муки, имеет следующие значения:

f x ^ ' 5,00 ^

X = x2 = 0,27 , где

V x3 V 3 4 VV

1) органолептическая оценка

x1 = 5,0;

2)удельный расход жира

x2 = 0,27;

3)содержание влаги х3 = 3,4.

Приведем метрические и неметрические меры сравнения, применяемые в данной работе [ 5]:

- квадратичная мера сходства Ж-мерного пространства

р (8, X )= I (*„ - х„ )2

V п = 1

- квадратичная мера сходства

рМ )= Л2-Ж

п=1 п=1

- модульная мера сходства

р&х ) =

II

п=1

3

I Ы

п=1

- классический коэффициент корреляции (косинус угла между векторами)

р^.х ) =

I'

К

п=1

I'

п=1

- квадрат косинуса угла между векторами Г 3 Л2

[1=1

р(8, х ) =

'»пХп

у

I »2 I ^

п=1 п=1

- модифицированный коэффициент корреляции

р(я,х ) =

2^

п=1

3 3

»2 +I

I »2 +!

п=1 п=1

Применив эти меры сравнения ко всем экспериментальным X и «идеальному» 8 образцам, получим:

р(в,х) = рМ =

р(Б,Х) = р(Х,8) =

р(Х,8) = р(Х,8) =

- по формуле (1)

7(5,00 - 5,00)2 + (0,27 - 0,21)2 + (3,4 -4,6)2 «1,20

- по формуле (2)

^5,002 + 0,272 +3,42 5,00? + 0,212 + 4,62 « 0,74

- по формуле (3)

^5,00+10,27+34 Ч|5'°0+10'21+14,6 ~ °-19

- по формуле (4)

5,00 • 5,00 + 0,21- 0,27 + 4,6 • 3,4

д/5,002 + 0,272 + 3,42 ^5,002 + 0,212 + 4,62

- по формуле (5)

(5,00 • 5,00 + 0,21- 0,27 + 4,6 • 3,4 )2 ^ ' (5,002 + 0,272 + 3,42)-(5,002 + 0,212 + 4,62)'

- по формуле (6)

2-(5,00-5,00+0,21-0,27+4,6-3,4) " 5,002 + 0,272 + 3,42 + 5,002 + 0,212 + 4,62 '

! 0,9892

0,9785

: 0,9826

Вычисления, аналогичные вышеприведенным, были сделаны для всей базы данных, представленных в таблице 1.

Таблица 1 - Определение оптимальных концентраций антиоксидантных добавок

1 2 3 4 т 5

Контроль 0,000 5,00 0,36±0,01

Янтарная кислота 0,050 5,00 0,27±0,01 3,4±0,1

0,075 5,00 0,21±0,01 4,6±0,1

0,100 4,55 0,27±0,01 4,2 ±0,1

0,250 4,55 0,30±0,01 4^ ±0,1

0,500 3,90 0,30±0,01 4,5±0,1

Порошок плодов шиповника 0,300 5,00 0,44±0,01 3,0±0,1

0,500 5,00 0,27±0,01 3,3±0,1

0,700 5,00 0,25±0,01 3з7 ±0,1

1,000 4,50 0,31±0,01 3,5±0,1

Комплексная добавка «Табиб» 0,100 5,00 0,33±0,01 3,4±0,1

0,200 5,00 0,26±0,01 3,6±0,1

0,300 4,80 0,28±0,01 3,4±0,1

0,400 4,60 0,33±0,01 3,4±0,1

0,500 4,40 0,27±0,01 3Л±0,1

концентрация для иссле^емой плодов шиповника составляет

1 - наименование добавки;

2 - концентрация, % к массе муки;

3 - органолептическая оценка полуфабрикатов, баллы;

4 - удельный расход жира, г жира/г обжаренного полуфабриката;

5 - содержание влаги в полуфабрикате, %.(5)

Как следует из таблицы 1 оптимальные концентрации вносимых добавок следующие:

- оптимальная концентрация для исследуемой добавки янтарная кислота составляет 0,075 % к массе муки;

- оптимальная добавки порошок 0,7% к массе муки;

- оптимальная концентрация для комплексной добавки «Табиб» составляет 0,2 % к массе муки.

Данный результат показали все шесть приведённых мер сравнения, что свидетельствует о статистической адекватности этих мер.

Исследуемые добавки в различных концентрациях вносили на стадии приготовления полуфабриката. При этом изменялись органолептические, физико-химические показатели фритюра и качество обжаренных полуфабрикатов.

Результаты, полученные экспериментальным путем подтвердили математические расчеты. Установлено, наилучшими органолептическими показателями обладали опытные образцы мучной кондитерской продукции с добавлением янтарной кислоты в концентрации 0,075 %, порошка плодов шиповника - 0,7 % и комплексной пищевой добавки «Табиб» - 0,2 % к массе муки.

В таблице 2 представлены результаты технологических потерь фритюра и изменения влажности обжаренных полуфабрикатов в процессе жарения.

п=1

2

2

п

п

Таблица 2 - Влияние антиоксидантных добавок на технологические показатели

Концентрация янтарной кислоты к массе муки, %

контроль 0,05 0,075 0,1 0,25 0,5

0,36± 0,27± 0,21± 0,27± 0,30± 0,30±

0,01 0,02 0,01 0,02 0,03 0,01

7,2± 7,2± 8,0± 7,1± 7,8± 7,9±

2 0,3 0,1 0,1 0,1 0,2 0,3

Концентрация плодов шиповника к массе муки, %

контроль 0,3 0,5 0,7 1,0 -

0,36± 0,44± 0,27± 0,25± 0,31±

0,02 0,02 0,01 0,01 0,03

7,1± 7,0± 7,4± 7,6± 7,4±

2 0,2 0,3 0,2 0,1 0,1

Концентрация «Табиб» к массе муки, %

контроль 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

0,36± 0,33± 0,23± 0,28± 0,33± 0,27±

0,03 0,03 0,01 0,02 0,01 0,02

7,2± 7,9± 8,4± 8,2± 8,1± 8,4±

0,1 0,1 0,3 0,2 0,2 0,1

1 - удельный расход жира, г жира/г обжаренного полуфабриката;

2 - влажность обжаренного полуфабриката, %.

Из данных, представленных в таблице 2, следует, что обжаренные полуфабрикаты, содержащие янтарную кислоту в концентрации 0,075 %, плоды шиповника в концентрации 0,7% и комплексную пищевую добавку «Табиб» в концентрации 0,2% к массе муки имели соответственно наименьший удельный расход фритюра (0,21 г/г, 0,25 г/г и 0,23 г/г) и наибольшее значение показателя влажности

(8,0 %, 7,6 % и 8,4 %) соответственно по сравнению с контрольными образцами.

При этом немаловажен эффект экономии фритюра, вероятно, снижение технологических потерь фритюра объясняется снижением его впитываемости в полуфабрикаты. Как известно, повышенное содержание влаги в полуфабрикатах, что было отмечено во всех опытных образцах, способствует снижению испарения и разбрызгивания жира и препятствует его проникновению в продукцию при жарении.

Таким образом, для приготовления национальной мучной кондитерской продукции во фритюре оптимальными явились следующие концентрации исследуемых антиоксидантных добавок: янтарная кислота - 0,075 % к массе муки; плоды шиповника - 0,7 % к массе муки; комплексная пищевая добавка «Табиб» - 0,2 к массе муки.

Литература

1. Кондрашова, М.Н. Янтарная кислота в медицине, пищевой промышленности и сельском хозяйстве / М.Н. Кондрашова, Ю.Г. Каминский, Е.И. Маевский. -Пущино: НЦБИ, 1996. - 300 с.

2. Генов, А.А. Хлеб с шиповником / А.А. Генов // Хлебопечение России. - 2005. - № 6. - C. 24

3. Мингалеева, З.Ш. Влияние биологически активной добавки на качество жирового сырья и кондитерского изделия «Чак-Чак» /З.Ш. Мингалеева, О.В. Старовойтова, С.В. Старовойтова и др.//Хлебопродукты.

- 2006.-№ 12.- С.53-55

4. Гарипова А.Ф. Применение пряности Nigella .sativa в технологии хлебобулочных изделий из пшеничной муки / А.Ф. Гарипова, М.А. Леонтьева, Р.А. Насрутдинова, Т.А. Ямашев, О.А. Решетник // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - Т. 17. - № 22.

- С. 241-243.

5. Николаева, С.В. Анализ, управление и автоматизированная обработка оценок показателей качества продуктов. - М.: Издательство «Спутник+», 2011. - 84 с.

© З. Ш. Мингалеева, д.т.н, профессор кафедры технологии пищевых производств ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет», [email protected]; Л. И. Агзамова, к.т.н, доцент кафедры технологии пищевых производств ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет», [email protected]; С. В. Николаева, д.т.н., профессор кафедры «Информационные технологии» ФГБОУ ВПО «Mосковский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского (ПКУ)», [email protected].

© Z. Sh. Mingaleeva - Doctor of Engineering Sciences, Professor of the Department of Technology of Food Productions from Faculty of Food Technology in Kazan National Research Technological University, [email protected]; L. I. Agsamova - Candidate of science (Technical), assistant professor at the Department of Technology of Food Productions from Faculty of Food Technology in Kazan National Research Technological University, [email protected]; C. V. Nikolaeva - Doctor of Engineering Sciences, Docent of the Department of «Information Technology» from «Moscow State University of Technology and Management behalf KG Razumovsky (PKY)», [email protected].