CC BY
76
УДК 663.88
Обоснование рецептуры функционального напитка на основе местного растительного сырья
The rationale for the formulation of functional drink based on local plant materials
Аспирант Е.Ю. Титоренко, доцент Л.А. Яковлева, профессор Е.О. Ермолаева, докторант Ю.Г. Гурьянов,
(Кемеровский технологический институт пищевой промышленности) кафедра товароведения и управления качеством, кафедра прикладной математики и информатики, тел. 8(3842)39-68-53 E-mail: LOK-13@mail.ru
профессор В.М. Позняковский (Южно-Уральский государственный университет (национального исследовательского университета) кафедра пищевой биотехнологии, тел. 8(905)960-96-40 E-mail: pvml947@bk.ru
Postgraduate Student E.Yu. Titorenko, Assistant Professor L.A. Yakovleva, Professor E.O. Ermolaeva, doctoral Yu.G. Guryanov,
(Kemerovo Institute of Food Science and Technology) chair commodity science and quality management, chair applied mathematics and informatics, tel. 8(3842)39-68-53
Professor V.M. Poznyakovskiy (South Ural State University) chair food biotechnology, tel. 8(905)960-96-40 E-mail: pvml947@bk.ru
Реферат. Приводятся материалы по разработке функциональных напитков с применением местного растительного сырья, а именно экстрактов фенхеля, укропа, тмина и аниса, а также настоя плодов вишни и яблок. Обоснована целесообразность применения компонентов, входящих в состав рецептурных формул, исходя из данных о функциональной направленности сырья и действия на организм человека. В рецептуре применяются настои растительного сырья, продукт пантового оленеводства - пантогематоген-S, витаминный премикс, лимонная кислота, лактулоза «Пребиолакт» 70 %. С учетом удовлетворения суточной потребности и рекомендаций по применению определена базовая рецептура специализированного напитка - сиропа на основе местного растительного и животного сырья. При выявлении оптимальной рецептуры сиропа варьировали содержание лимонной кислоты и лактулозы «Пребиолакт» для выявления образца с наилучшими органолептическими показателями. Реализован центральный композиционный план эксперимента. Для проведения эксперимента подготовлено 10 образцов сиропа, образцы оценивались дегустаторами. На основании полученных экспериментальных данных проведена математическая обработка: построен график зависимости суммарного балла от количества внесения варьируемых компонентов, а также график сечения поверхности отклика. Проанализированы данные графиков, предложено оптимальное соотношение варьируемых компонентов, при которых продукт обладает наиболее высокими вкусовыми качествами, имеет запоминающийся оригинальный аромат. В оптимальной рецептуре помимо базовых компонентов содержится: лимонная кислота 3 г/л, лактулоза «Пребиолакт» 70 % - 65 дм3/л. Адекватность модели подтверждена коэффициентом детерминации (R = 0,98). Товароведная оценка сиропа подтвердила соответствие продукта действующей нормативной документации.
Summary The materials on the development of functional beverages using local plant materials, namely, extracts of fennel, dill, caraway and anise, as well as the infusion of the fruit cherries and apples. The expediency of application of the components included in the prescription formula, based on a functional orientation of raw materials, active principles and their actions on the human body. Are used in the recipes infusions of vegetable raw materials, the product of antler reindeer herding pantohematogen-S, vitamin premix, citric acid, lactulose «Propiolate» 70 %. To meet the daily requirements and guidelines for applying the defined base recipe specialized beverage syrup, based on local plant and animal raw materials. In identifying the optimal formulation of syrup varied content of citric acid and lactulose «Propiolate» to identify the sample with the best organoleptic characteristics. Implemented a Central composite experimental one. For the experiment prepared 10 samples of the syrup, the samples were evaluated by tasters. On the basis of obtained experimental data mathematical processing: a diagram of dependence of the total score of the number of any variable components, as well as the schedule section of the response surface.
©Титоренко Е.Ю., Яковлева Л.А., Ермолаева E.O., Гурьянов Ю.Г., Позняковский В.М., 2017
Analyzing data from graphs suggested optimal ratio varioue required components at which product has the most wonderful flavor, has a command-minamiza and original flavor. In the optimal formulation in addition to the basic components contains: citric acid 3 g/1 lactulose «Propiolate» 70 % - 65 dm3/l. The Adequacy of the model was confirmed by factor by factor of determination (R2 = 0,98). Evaluation of syrup confirmed the product's compliance with the current regulatory documents.
Ключевые слова: сиропы, растительное сырье, функциональная направленность, математические методы анализа экспериментальных данных.
Keywords: syrups, vegetable raw materials, functional orientation, mathematical methods of experimental data analysis.
Специализированные продукты различной функциональной направленности приобретают все большую популярность среди потребителей, вместе с тем актуальным становится вопрос о расширении ассортимента отечественной продукции исходя из характеристики данного сегмента российского рынка. В этой связи разработка и внедрение новых рецептурных формул является важным этапом решения рассматриваемой проблемы.
Сиропы относятся к традиционным востребованным продуктам, представляют собой концентрированный раствор сахарозы, глюкозы, фруктозы, мальтозы или их смесей в воде или в плодово-ягодных соках, содержание сухих веществ в которых составляет не менее 50 %, они являются оптимальными для обогащения биологически активными веществами.
Цель исследования - определение оптимальной рецептуры сиропа на растительном сырье с помощью математического моделирования, исследование влияния соотношения варьируемых параметров на органолептические показатели. В соответствии с целью определены следующие задачи:
- обоснование сырья, используемого в составе рецептурной формулы;
- разработка рецептуры сиропа с использованием математического моделирования и анализа экспериментальных данных;
- товароведная оценка образца сиропа с оптимальным рецептурным составом.
Объектами исследования являлись растительное сырье местного произрастания, лабораторные и опытные образцы сиропа.
При решении поставленных задач применяли общепринятые стандартные методы исследования: органолептические, физико-химические, статистические. Обработку экспериментальных данных проводили с помощью программы «ЭТАНЭТЮА».
Обоснование применения сырья в составе рецептуры проводили с учетом имеющихся данных о функциональной направленности сырьевых компонентов и их действующих начал, а также влияния на организм человека. При выборе сырья учитывали его доступность и распространение, органолептические свойства, рекомендации по применению.
Для разработки рецептурной формулы использовали сырье широко распространенное в районах Сибири. В качестве функциональных компонентов применяли экстракты сырья растительного и животного происхождения, которые являются источником широкого спектра биологически активных веществ, натуральных ароматов, других необходимых компонентов, отвечающих критериям продукции здорового питания и запросам потребителя [1], а также научно обоснованный витаминный премикс, что обеспечивает необходимый уровень содержания витаминов в готовом продукте в соответствии с объемом закладки.
В рецептурном составе сиропа «Сибирячок» с фенхелем и укропом используются следующие сырьевые растительные ингредиенты: фенхель обыкновенный, анис обыкновенный, тмин обыкновенный, укроп, настои плодов вишни и яблок.
При создании рецептуры учитывалась гармоничность вкуса и аромата. В табл. 1 приведены органолептические показатели растительных компонентов в соответствии с Государственной фармакопеей.
Таблица 1
Органолептические показатели растительных компонентов
Растительный компонент Вкус Цвет Запах
Фенхель обыкновенный, плоды Сладковато-пряный Бурый Сильный аромат и запах
Анис обыкновенный, плоды Сладковато-пряный Желтовато-серый, буровато-серый Сильный аромат и запах
Тмин обыкновенный, плоды Жгучий, горьковатый, пряный Темно-бурый Сильный, ароматный
Укроп Сладковато-пряный Зеленовато-бурый, бурый Сильный, ароматный
Исходя из данных табл. 1, можно сделать вывод, что входящие в состав сиропа компоненты сочетаются между собой по вкусу, запаху и цвету. Значительную роль в составлении рецептуры играет матрица анализа функциональной направленности (табл. 2), что позволяет выявлять недопустимые сочетания, которые могут возникнуть при разработке рецептуры, основываясь только на органолептических свойствах напитков, и определить компоненты, оказывающие синергическое влияние на организм человека.
Таблица 2
Матрида анализа функциональной направленности сиропа по фармакологическим свойствам растительных компонентов
Фармакологическая активность Растительный компонент
Фенхель обыкновенный плоды Анис обыкновенный плоды Тмин обыкновенный плоды Укропа экстракт сухой Итого компонентов
Спазмолитическое + + + + 4
Противорвотное + 1
Желчегонное + + + 3
Ветрогонное + + + 3
Слабительное + + 2
Противомикробное + + + + 4
Отхаркивающее + + + 3
Диуретическое + + 2
Противосудорож-ное + 1
Анестезирующее + + 2
Противоглистное + 1
В данной рецептуре все компоненты сбалансированы по своему фармакологическому действию и не вызывают дисбаланс в организме человека. Исходя из данных табл. 2 можно определить функциональную направленность сиропа - нормализацию работы желудочно-кишечного тракта.
Лактулоза, включенная в рецептурный состав сиропа «Сибирячок» с фенхелем и укропом, стимулирует рост и жизнедеятельность собственной микрофлоры кишечника (бифидо- и лактобактерий) за счет мягкого послабляющего эффекта [1.4].
Комплекс настоев растительного сырья, таких, как фенхель, анис, тмин, укроп, а также лактулоза обеспечивают нормализацию работы желудочно-кишечного тракта, в первую очередь, оказывая ветрогонное действие и регуляцию моторной деятельности кишечника. Настои плодов вишни и яблок усиливают си-нергическое влияние компонентов на микрофлору кишечника и придают напитку тонизирующее и общеукрепляющее свойство, что подтверждает общую функциональную направленность сиропа. Комплекс двух действующих начал в одной рецептуре придает продукту направленные функциональные свойства. Он проявляет более выраженное противоневротическое действие, кроме того, весьма эффективен при невротических расстройствах.
Функциональная направленность основана также на сочетании действий пан-тогематогена и комплекса растительных экстрактов - улучшение работы желудочно-кишечного тракта и повышение устойчивости организма в условиях действия стрессов различной природа:, высокого психоэмоционального напряжения.
Использован научно обоснованный витаминный премикс для обогащения непрозрачных безалкогольных напитков. При выборе витаминного премикса руководствовались не только рекомендациями по применению, но и возможностью использования в детском питании: витаминный премикс УРб производства «Р1?ОМ1Ь - РМЬ а.б.» (Чешская республика), включающий витамины С, В1, Вз, Вб, Вд, В12.
На первом этапе определен состав композиции 4 растительных компонентов (фенхеля, аниса, тмина, укропа). Приготовлены образцы растворов растительных компонентов, в которых каждый компонент дозировался на максимальном основном и минимальном уровнях в различных вариациях, всего 64 образца. Выбор наиболее приемлемого образца осуществлялся с помощью органолептической оценки группой дегустаторов с помощью разработанной нами 6-балльной шкалы. Оценивались образцы по 3 показателям: аромат, гармоничность аромата и способность вызывать у дегустатора положительные эмоции.
Выявлен наиболее гармоничный по органолептическим показателям образец, получивший наибольшую среднестатистическую оценку. Дегустаторы отметили, что данный образец имеет ярко выраженные и запоминающиеся аромат и запах.
Подобрано соотношение плодов яблок и вишни в настое плодов аналогичным способом. Приготовлено 8 образцов, которые оценивались по органолептическим показателям: цвет, запах, вкус по разработанной 9-балльной шкале.
Затем составляли композицию из настоя растительного сырья и настоя плодов вишни и яблок для сиропа:
- 1 образец: 25 % настоя плодов и 75 % настоя растительного сырья;
- 2 образец: 50 % настоя плодов и 50 % настоя растительного сырья;
- 3 образец: 75 % настоя плодов и 50 % настоя растительного сырья.
Оценивали образцы по разработанной 6-балльной шкале. У опытного образца
№ 1 выявлены лучшие органолептические показатели среди остальных 3 образцов. В дальнейшем исследовании использовалась композиция, в которой определены 25 и 75 % настоев плодов и растительного сырья соответственно.
Установлено количество вносимого витаминного премикса в рецептуру в соответствии с рекомендациями по применению и исходя из норм суточной потребности организма человека в витаминах. Использование витаминного премикса позволяет дозировать и регламентировать витамины в обогащаемой продукции. Аналогично определено содержание пантогематогена-Б (производство ООО «ЮГ», г. Бийск). Базовая рецептура сиропа представлена в табл. 3.
Таблица 3
Базовая рецептура спропа «Сибирячок» с фенхелем и укропом
Наименование сырья Количество сырья
Сахар - песок, г 900
Настой растительного сырья, см3: фенхель обыкновенный, плоды, г анис обыкновенный, плоды, г тмин обыкновенный, плоды, г укропа экстракт сухой, г вода питьевая, см3 400
9,2
16,0
9,2
2,0
540
Настой плодов вишни и яблок, см3: вишня, плоды, г яблоки, плоды, г вода питьевая, см3 140
60,0
10,0
100
Витаминный премикс УР^г 3,5
Пантогематоген - Э, г 0,5
Вода питьевая, см3 До 100 см3
Помимо базовых компонентов применялась лактулоза «Пребиолакт» производства ООО «Фелицата Холдинг» в виде жидкости с концентрацией лактулозы 70 %. Согласно рекомендациям НИИ питания РАМН верхний допустимый уровень потребления лактулозы - 10 г в день. В соответствии с ГОСТ 52349-2005 употребление рекомендуемого количества продукта должно удовлетворять более 50 % суточной потребности организма. Следовательно, из расчета употребления в день 4 чайных ложек в 20 дм3 напитка должно содержаться не более 7,14 дм3 70 % лактулозы.
Приятный вкус напитка достигается в случае оптимального соотношения кислоты и сахара. Как известно, минимальная концентрация лимонной кислоты, позволяющая ощутить кислый вкус, - 3 г/л готового продукта [2]. В практике разработки и производства сиропов минимальный уровень варьирования лимонной кислоты - 3 г, максимальный - 13 г.
Для выявления оптимальной рецептуры подбирали соотношение содержания лимонной кислоты (Х1) и лактулозы «Пребиолакт» 70 % (Х2) в образце, который будет иметь наилучшие органолептические характеристики. Подбор производили с помощью графического метода по полученным проекциям сечений поверхности отклика.
Для проведения эксперимента реализован центральный композиционный план. Готовили 10 модельных образцов продукта в соответствии с технологической инструкцией по производству безалкогольных напитков [3]. С целью выявления окончательной рецептуры проводили дегустационную оценку модельных растворов с использованием классической 19-балльной системы. Результаты дегустационной оценки приведены в табл. 4.
Таблица 4
Балльная оценка образцов сиропов с различным содержанием лимонной кислоты и лактулозы «Пребиолакт»
Содержание лимонной кислоты, г Содержание лактулозы «Пребиолакт», г Суммарная оценка дегустаторов, балл
13 175 14,55 +0,94
8 175 15,88 ±0,89
13 350 11,63 ±0,37
8 0 16,38 ±0,47
8 350 12,38 ±0,76
8 175 15,88 ±0,47
3 175 15,85 ±0,57
3 0 16,35 ±0,76
13 0 14,88 ±0,89
3 350 12,00 ±0,89
Математический анализ экспериментальных данных проводился в системе «БТАИБИСА»: обработаны результаты регрессии, построен объемный график и график сечения поверхности отклика, по которому проводили оптимизацию исследуемых переменных.
Получена математическая модель в виде уравнения регрессии. Уравнение регрессии балльной оценки (У) от варьируемых факторов - содержание лимонной кислоты (лл) и лактулозы «Пребиолакт» (хг) - имеет вид:
7= 15,4361+0,3250 • XI + 0,006- х2 - 0,0269- Х12-0,0001- х22.
Адекватность модели оценивали по коэффициенту детерминации [К2). Согласно общепринятому правилу для технологических процессов коэффициент детерминации должен находиться в диапазоне от 0,75 до 1,0. В нашем случае Н2 =0,98, что подтверждает адекватность модели (рис. 1).
■ 16 О 15 О 14 О 13
■I 12
Рис. 1. Зависимость суммарного балла от количества внесения варьируемых компонентов
Нахождение оптимальной дозировки варьируемых компонентов осуществляли графическим методом по полученным проекциям сечений поверхности отклика (рис. 2).
350
300 •
250 •
Я 200
О
11ЕЗ
C:1330E3
га
с; 150
100
50
ЗЗЕЗ
_С:2090Е6
6 8 10 Лимонная кислота
С 21
С 12
12
16 15 14 13
12
Рис. 2. Сечения поверхности отклика
Анализ полученных результатов позволил определить оптимальное значение варьируемых факторов: лимонная кислота - 6 г/л, лактулоза «Пребиолакт» 70 % — 65 дм3/л. Полученный сироп обладает высокими вкусовыми качествами, имеет запоминающийся оригинальный аромат. Проведена товароведная оценка образца, который соответствует требованиям нормативно-технической документации [4]. Таким образом, разработана рецептура функционального сиропа на основе растительного сырья, благоприятно влияющего на работу желудочно-кишечного тракта, а также восполнение дефицита витаминов С, Bi, Вз, Вб, Вэ, В12. Промышленная апробация разработанной рецептуры была проведена в условиях производственной базы ООО «ЮГ», г. Бийск, сертифицированной в рамках требований международных стандартов серии ISO 90001 и правил GMP.
ЛИТЕРАТУРА
1. Спиричев, В.Б. Обогащение пищевых продуктов витаминами и минеральными веществами. Наука и технология [Текст] / В.Б. Спиричев,- Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2005. - 548 с.
2. Оганесянц, Л.А. Технология безалкогольных напитков [Текст] / Л.А. Оганесяну- СПб. : ГИОРД, 2012. - 344 с.
3. Сборник основных правил, технологических инструкций и нормативных материалов по производству безалкогольной продукции [Текст] / под общ. ред. Н.Г. Саришвили. - М.: Пищепромиздат, 2000. - 280 с.
4. Попова, Д.Г. Исследование показателей, формирующих качество безалкогольных витаминизированных бальзамов [Текст] / Д.Г. Попова / /Товаровед продовольственных товаров. - 2015.-№3.-С. 40-45.
REFERENCES
1. Spirichev V.B. Obogashchenie pishchevykh produktov vitaminami i mineral'ny-mi veshchestvami. Nauka i tekhnologiya [Food fortification with vitamins and minerals. Science and Technology], Novosibirsk, 2005, 548 pp. (Russian).
2. Oganesyants L.A. Tekhnologiya bezalkogol'nykh napitkov [Beverage technology], St. Petersburg, 2012, 344 pp. (Russian).
3. Sbornik osnovnykh pravil, tekhnologicheskikh instruktsiy i normativnykh ma-terialov po proizvodstvu bezalkogol'noy produktsii [Collection of the basic rules , technological instructions and standard materials for the production of soft drinks], Moscow, 2000, 280 pp. (Russian).
4. Popova D.G. Issledovanie pokazateley, formiruyushchikh kachestvo bezalkogol'nykh vitaminizirovannykh bal'zamov, [Study parameters that shape the quality of soft fortified balms] Tovaroved prodovol'stvennykh tovarov, 2015, No 3, pp. 40-45. (Russian).
