CC BY
77
УДК 664-4:634.11
Н.Б. Еремеева, Н.В. Макарова, Е.А. Елисеева
ОЦЕНКА ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИХ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СЪЕДОБНЫХ СТАКАНОВ НА ОСНОВЕ ЯБЛОЧНОГО СЫРЬЯ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗЛИЧНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ: СУШЕНЫХ СНЕКОВ, ОРЕХОВ, СЕМЯН, ЗЕРНОВЫХ ХЛОПЬЕВ
В настоящее время в качестве барьерных факторов приобрели популярность съедобные пленки и съедобные покрытия для пищевых продуктов, представляющие собой естественный биоразлагаемый материал. Съедобная посуда - путь к уменьшению количества отходов традиционных упаковочных материалов. Авторами разработана технология производства съедобных стаканов с такими наполнителями, как сушеные кальмары, сушеные рыбки, сухарики, фисташки, арахис, семечки тыквы, семена подсолнечника, хлопья овсяные, хлопья рисовые, хлопья гречневые. В настоящей статье приводятся результаты их изучения. Съедобные стаканы получены на основе одного из самых распространенных видов фруктов - яблок. Изучение их органолептических характеристик (внешний вид, цвет, вкус, аромат, пережевываемость), микроструктуры поверхности, отношения упаковки к воде и другим пищевым жидкостям, способности к водопоглощению показало, что съедобные стаканы на основе яблочного сырья вполне приемлемы по своим органолептическим показателям к практическому использованию. Несмотря на обнаруженные в их стенках микротрещины и пустоты, они обладают высокими характеристиками устойчивости к повреждающему воздействию воды, пищевых жидкостей и высоких температур.
Ключевые слова: съедобные стаканы, яблоки, наполнители, влажность, устойчивость, водопоглощение.
N.B. Eremeeva, N.V. Makarova, E.A. Eliseeva
ASSESSMENT OF ORGANOLEPTIC AND PHYSICAL AND CHEMICAL
PROPERTIES OF EDIBLE GLASSES BASED ON APPLE RAW MATERIALS WITH VARIOUS FILLERS: DRIED SNEPS, NUTS, SEEDS AND CEREAL FLAKES
At present, edible films and edible coatings for food products, which are a natural biodegradable material, have gained popularity as barrier factors. Edible utensils are a way to reduce the waste of traditional packaging materials. The technology for the production of edible glasses with fillers such as dried squid, dried fish, crackers, pistachios, peanuts, pumpkin seeds, sunflower seeds, oat flakes, rice flakes, buckwheat flakes was developed. Edible glasses are obtained on the basis of one of the most common types of fruits - apples. A study of their organoleptic characteristics (appearance, color, taste, aroma, chewability), surface microstructure, packaging to water and other food-grade liquids, and their ability to absorb water showed that edible glasses based on apple raw materials are quite acceptable for practical use. Despite of the microcracks and voids found in their walls, they have high characteristics of resistance to the damaging effects of water, food liquids and high temperatures.
Key words: edible glasses, apples, fillers, moisture, stability, water absorption.
DOI: 10.17217/2079-0333-2019-50-38-45
Введение
Полимерные изделия занимают лидирующее положение на рынке упаковки пищевых продуктов. Такую популярность им обеспечили низкий вес, простота производства, минимальная стоимость. Из общего объема полимеров приблизительно 40% используется в упаковке. Однако обратной стороной такой простоты и удобства явилось увеличение и накопление твердых бытовых отходов. Серьезные экологические проблемы связаны с невозможностью их разложения на мусорных свалках.
Растущий интерес потребителей к качественным характеристикам и безопасным свойствам пищевых продуктов стимулирует исследования в области пищевых пленок и покрытий [1]. Их применение, хотя не броское, но весьма широкое. Это шоколадные и другие виды глазури для орехов, натуральные оболочки для колбасных изделий, различного типа покрытия для фруктов и ягод [2]. Съедобные пленки выполняют множество функций: сохраняют целостность продукта, защищают его от потери влаги, контролируют процесс газопроницаемости, обладают антимикробными и антиокислительными свойствами [3]. Результатов исследований по съедобным пленкам в научной литературе достаточно много. Направления этих исследований можно разде-
лить на три части: 1) подбор сырья для производства съедобных пленок; 2) исследование свойств съедобных пленок [4]; 3) модификация рецептур съедобных пленок с целью придания им специфических свойств.
Так, для придания съедобным пленкам барьерных свойств по отношению к водяному пару предлагается использовать крахмал из растения кассава [5] или альгинат кальция [6]. Египетские ученые [7] изучили зависимость изменения реологических и структурных свойств съедобных пленок, полученных на основе белков киноа и крахмала от температурного воздействия на исходные реагенты. Введение крахмала травянистого растения уллюко клубненосного оказывает значительное влияние на морфологию и способность к пропусканию водяного пара съедобных пленок [8]. При этом для самого крахмала могут быть использованы различные технологии предварительной обработки, например дополнительное температурное воздействие [9], которое приводит не только к изменению структуры пленки, но и корректировке параметров эластичности, прочности, водопроницаемости. Кроме работ по модификации и изменению свойств традиционного сырья для производства съедобных пленок проводятся исследования по определению возможности использования новых видов сырья: шелухи семян или цветов растения подорожник [10], комбинации кукурузного крахмала и виноградного сока [11], наночастиц зеина [12], хитозана [13], нанобактери-альной целлюлозы [14], отходов от переработки картофеля - картофельной кожуры [15].
С целью придания съедобным пленкам ряда специальных свойств в их состав вводят различные добавки: экстракт кожуры яблок [16] для формирования антиокислительного действия, экстракт чая [17], крахмал растения кассава [18], гидрохлорид хитозана и бигуанидина [19], эфирное масло гвоздики [20], цитраля [21], корицы [22] для придания антибактериальных свойств. Экстракт виноградных косточек усиливает в пленках антивирусную сопротивляемость [23], а целлюлоза - пробиотическое действие [24].
Таким образом, в исследования, направленные на получение съедобных пленок, вовлекается новое сырье для придания им новых свойств, расширения областей их применения. В то же время анализ литературных источников показывает, что проблеме создания съедобной посуды из съедобных пленок все еще не придается должного внимания.
В нашей работе обсуждается производство нескольких видов съедобной упаковки, в частности съедобных стаканов с наполнителями, приводятся данные изучения органолептических свойств, микроструктуры, водопоглотительной способности, устойчивости к воздействию жидких модельных растворов (дистиллированной воды температурой 20-25°С, дистиллированной воды температурой 90-95°С, 5%-ного раствора поваренной соли температурой 20-25°С, 5%-ного раствора лимонной кислоты температурой 20-25°С) съедобных стаканов, полученных на основе яблочного сырья. В качестве пластификатора использовали пектин, в качестве наполнителя -сушеные кальмары, сушеные рыбки, сухарики, фисташки, арахис, семечки тыквы, семена подсолнечника, хлопья овсяные, хлопья рисовые, хлопья гречневые.
Материалы и методы
Метод производства многослойной съедобной упаковки съедобных стаканов с использованием наполнителей. Для получения яблочного пюре, используемого в качестве основы упаковки, плоды яблок подвергали подготовке, предусматривающей инспекцию, сортировку, калибровку и мойку, удаление несъедобных частей (плодоножки, семенной камеры, кожуры). Полученное сырье нарезали и измельчали до пюреобразного состояния и протирали на мелком сите. К полученной массе яблочного пюре добавляют пектин в количестве 2% от массы исходного сырья и подвергали гомогенизации. Съедобную упаковку получали многослойным формованием съедобной пленки. Полученный слой съедобного стакана сушили в течение 1 ч. Последующие слои наносили аналогичным образом, сушили 30 мин. Предпоследний слой наряду с основным сырьем содержал наполнитель. Готовую съедобную упаковку охлаждали до комнатной температуры.
Определение органолептических характеристик съедобной упаковки - съедобных стаканов с наполнителями. Исследования органолептических показателей были проведены по ГОСТ 8756.1-79 Продукты пищевые консервированные. Методы определения органолептических показателей, массы нетто или объема массовой доли составных частей. Для каждого образца упаковки съедобных стаканов были определены такие характеристики, как внешний вид, цвет, вкус, аромат и пережевываемость.
Определение влажности съедобной упаковки (съедобных стаканов с наполнителями). Определение влажности проводили по ГОСТ 28561 -90.
Изучение микроструктуры съедобных стаканов.
Микроскопирование образцов многослойной съедобной упаковки проводили на лабораторном микроскопе «Микромед 3-20 М».
Определение влагопоглотительной способности полученной упаковки.
Влагопоглотительную способность полученных образцов съедобных упаковок определяли после наполнения их дистиллированной водой, имеющей температуру 23°С, и выдерживанием ее в стакане в течение 60 мин. За степень водопоглощения принимали отношение массы упаковки после эксперимента к массе упаковки до эксперимента и выражали ее в процентах.
Определение устойчивости образцов полученной упаковки к модельным жидким средам. Образец многослойной съедобной упаковки выдерживали с модельной жидкостью (дистиллированная вода температурой 20-25°С, дистиллированная вода температурой 90-95°С, 5%-ный раствор лимонной кислоты температурой 20-25°С, 5%-ный раствор поваренной соли температурой 20-25оС) и определяли время до потери ею жесткости и формы.
Опыты проводились в трехкратной повторности. Статистическую обработку полученных данных осуществляли с помощью программы MS Excel 2007.
Результаты и обсуждение
Органолептические показатели для пищевых продуктов - важнейшие характеристики, так как они определяют приемлемость, востребованность, покупательную способность данного продукта на рынке. В связи с этим полученные нами съедобные стаканы кроме функциональных свойств должны были иметь приемлемые органолептические характеристики. Таковые приведены нами в таблице.
Органолептические характеристики съедобных стаканов с наполнителями
Внешний вид съедобного стакана
Органолептические характеристики
1. Съедобный стакан ровной формы с сушеными кальмарами на поверхности Цвет - светло-коричневый
Аромат - сильный (сушеных морепродуктов), слабый - яблок Вкус - кисло-солено-сладкий
Консистенция - хорошо пережевываемая
2. Съедобный стакан ровной формы с сушеными рыбками на поверхности
Цвет - светло-коричневый
Аромат - сильный (сушеной рыбы), слабый - яблок
Вкус - кисло-солено-сладкий
Консистенция - хорошо пережевываемая
щ
3. Съедобный стакан ровной формы с сухариками на поверхности
Цвет - светло-коричневый
Аромат - сильный (сухарей), слабый - яблок Вкус - кисло-солено-сладкий
Консистенция - хорошо пережевываемая
ш
4. Съедобный стакан ровной формы с фисташками на поверхности
Цвет - светло-коричневый
Аромат - яблочный с орехами Вкус - солено-кисло-сладкий
Консистенция - хорошо пережевываемая
1
5. Съедобный стакан ровной формы с арахисом на поверхности
Цвет - светло-коричневый
Аромат - яблочный с орехами
Вкус - солено-кисло-сладкий
Консистенция - хорошо пережевываемая
Окончание табл.
Внешний вид съедобного стакана
Органолептические характеристики
6. Съедобный стакан ровной формы с семенами подсолнечника на поверхности Цвет - светло-коричневый
Аромат - сильный - подсолнечного масла, слабый - яблочный
Вкус - кисло-сладко-горький
Консистенция - хорошо пережевываемая
7. Съедобный стакан ровной формы с семенами тыквы на поверхности Цвет - светло-коричневый
Аромат - сильный - подсолнечного масла, слабый - яблочный
Вкус - кисло-сладко-горький
Консистенция - хорошо пережевываемая
8. Съедобный стакан ровной формы с овсяными хлопьями на поверхности
- светло-коричневый
- яблочный
Цвет Аромат
Вкус - кисло-сладкий
Консистенция - хорошо пережевываемая
9. Съедобный стакан ровной формы с рисовыми хлопьями на поверхности
- светло-коричневый
- яблочный
Цвет Аромат
Вкус - кисло-сладкий
Консистенция - хорошо пережевываемая
10. Съедобный стакан ровной формы с гречневыми хлопьями на поверхности
- светло-коричневый
- яблочный
Цвет Аромат
Вкус - кисло-сладкий
Консистенция - хорошо пережевываемая
Анализ данных по органолептическому анализу съедобных стаканов с наполнителями показывает, что они обладают хорошим внешним видом, приятным вкусом и ароматом, зависящим от типа наполнителя в их рецептуре, приемлемой пережевываемостью.
Влажность пищевого продукта является важной характеристикой. Влажность съедобных стаканов с наполнителями имеет два аспекта. С одной стороны, чем ниже влажность съедобных стаканов, тем длиннее срок их хранения, ниже вероятность микробиологической и физико-химической порчи. Однако слишком низкие значения влажности съедобных стаканов с наполнителями приводят к их высокой хрупкости и плохой пережевываемости. Результаты определения влажности съедобных стаканов приведены на рис. 1.
16
123456789 10 Образец
Рис. 1. Влажность съедобных стаканов. Здесь и далее на диаграммах номера образцов съедобных стаканов соответствуют таковым в таблице
Самые низкие значения влажности имеют съедобные стаканы с хлопьями (овсяные, гречневые, рисовые) и сухариками, тогда как съедобные стаканы с орехами (фисташки, арахис), семечками (подсолнечника, тыквы), снеками (кальмары сушеные, рыбки сушеные) имеют более высокие показатели, вероятно, за счет низкой влажности исходного сырья для наполнителей.
Изучение структуры поверхностного слоя образцов съедобных стаканов с наполнителями позволяет выявить недостатки в структуре продукта. Наличие большого количества микротрещин, пустот, неоднородность структуры приводят к деформации стакана, потере прочности. Указанные дефекты структуры показаны на представленных ниже микрофотографиях поверхности стаканов, изготовленных из яблочного пюре (рис. 2). Анализ всех полученных микрофотографий показал, что структура материала, из которого изготовлены съедобные стаканы, на большей площади их поверхности достаточно плотная и однородная.
г 1 к > 2 г 1 3
III Яс 6
Рис. 2. Микрофотографии внешнего вида с поверхности образцов съедобных стаканов с разными наполнителями: 1 — кальмарами сушеныши; 2 — сушеныши рыбкам; 3 — фисташками;
4 — гречневыми хлопьями; 5 — овсяныши хлопьями; 6—рисовыши хлопьями
Водопоглощение (влагопоглощение) для съедобных продуктов играет решающую роль, так как недостаточное поглощение воды продуктом приводит к его плохому перевариванию в желудке и кишечнике. В связи с этим наши стаканы должны были иметь удовлетворительные показатели водопоглощения, при которых они не теряли бы своей формы и функционального назначения - сохранения внутри себя жидкости. Результаты экспериментов по определению водопоглощения съедобных стаканов с наполнителями представлены на рис. 3.
Все показатели по водопоглощению изученных образцов находятся в пределах 228-254% и подвержены незначительным колебаниям. Поскольку основой всех стаканов является один и тот же материал, на уровень водопоглощения влияют наполнители, находящиеся только в предпоследних слоях упаковки с внешней стороны стаканов и не соприкасающиеся с жидкой частью внутри стакана, то и на водопоглощение природа наполнителя практически не влияет. Незначительные различия в показателях водопоглощения исследуемых образцов являются допустимой погрешностью эксперимента.
Функциональными свойствами съедобных стаканов является их способность сохранять форму, целостность и внешний вид при наполнении их жидкостями различной природы. В качестве таковых могут выступать не только вода комнатной температуры, но и горячий чай, кофе, безалкогольные напитки, соки, нектары и т. д. Все они имеют разную рН и температуру. Для определения времени сохранения стаканами своей формы, твердости граней и способности вы-
полнять функции упаковочного материала при воздействии разных жидкостей был проведен ряд экспериментов. Результаты определения устойчивости стаканов к четырем модельным жидкостям разной температуры и разной кислотности рН среды приведены на рис. 4.
123456789 10
Образец
Рис. 4. Устойчивость к модельным жидкостям съедобных стаканов с наполнителями
Эксперименты показали, что изготовленные нами образцы стаканов способны не менее 20 мин сохранять свойства посуды для жидкости даже при температуре 90-95оС. Наполнение их водой с более низкой температурой, а также 5%-ным раствором хлорида натрия и 5%-ным раствором лимонной кислоты не только не сокращало сроки использования стаканов, но даже продлевало их. Обобщая полученные данные, можно сказать, что изготовленные нами съедобные стаканы с наполнителями способны сохранять устойчивость к воздействию жидкостей в среднем около часа.
Заключение
Проведенные исследования показывают, что полученные нами съедобные стаканы с наполнителями (сушеные кальмары, сушеные рыбки, сухарики, фисташки, арахис, семечки тыквы, семена подсолнечника, хлопья овсяные, хлопья рисовые, хлопья гречневые) с использованием разработанной нами технологии их производства имеют приемлемые для потребителя органо-лептические характеристики, хорошую пережевываемость. Изучение структурных свойств стаканов показало, что разработанная нами упаковка в целом устойчива к воздействию воды и пищевых жидкостей при разных температурах. Она с успехом может заменить пластмассовые картонные стаканы. Ее использование потребителями полезно с точки зрения расширения спектра питания полезными продуктами и уменьшения бытового мусора в общепите.
Литература
1. Erkmen O., Barazi A.O. General characteristics of edible films // J. Food Biotechnol. Res. -2018. - V. 2 (1). - P. 1-4.
2. Edible films and coatings - sources, properties and application / D.Z. Suput, V.L. Lazic, S.Z. Popovic, N.M. Hromis // Food and Feed Res. - 2015. - V. 42 (1). - P. 11-22.
3. Peixoto L.S., Fracarolli J.A., Aguiar R.H. Evaluation of minimally processed apples with application of edible films through biospeckle // J. Agr. Sci. and Technol. - 2016. - V.6. - P. 201-208.
4. Исследование органолептических, прочностных, физико-химических свойств многослойной съедобной пленки на основе яблочного сырья / Н.В. Макарова, Н.Б. Еремеева, Д.Е. Быков, Я.В. Давыдова // Вестник КамчатГТУ. - 2018. - № 46. - С. 35-46.
5. Water vapor permeability of edible films based on improved cassava (Manihot esculenta Crantz) native starches / A.Y. Desire, N. Charlemagne, T.F. Achille, D.A. Catherine, A.N. Georges, S. Mariannes // J. Food Process. & Technol. - 2017. - V. 8 (3). - P. 648-665.
6. Effect of different formulations on mechanical and physical properties of calcium alginate edible films / M.R. Koushki, M.H. Azizi, M. Azizkhani, P. Koohy-Kamaly // J. Food Quality and Hazards Cont. - 2015. - V. 2. - P. 45-50.
7. Aboul-Anean H.E.D. Using quinoa protein and starch nano particles to produce edible films // J. Nutr. Health & Food Eng. - 2018. - V. 8 (4). - P. 297-308.
8. Characterization of ulluco starch and its potential for use in edible films prepared at low drying temperature / A. Galindez, L.D. Daza, A. Homez-Jara, V.S. Eim, H.A. Váquiro // Carbohydrate Polym. -2019. - V. 215. - P. 143-150.
9. Preparation and characterization of edible starch film reinforced by laver / Y. Chen, L. Yu, X. Ge, H. Liu, A. Ali, Y. Wang, L. Chen // Int. J. Biol. Macromol. - 2019. - V. 129. - P. 944-951.
10. Tóth A., Halász K. Characterization of edible biocomposite films directly prepared from psullium seed husk and husk flour // Food Packaging and Shelf Life. - 2019. - V. 20. - P. 100-299.
11. Yildrim-Yalgin M., §eker M., Sadikoglu H. Development and characterization of edible films based on modified corn starch and grape juice // Food Chem. - 2019. - V. 292 (15). - P. 6-13.
12. Edible water barrier films prepared from aqueous dispersions of zein nanoparticles / E. Spasojevic, J. Katona, S. Bucko, S.M. Savic, L. Patrovic, J.M. Budincic, N. Tasic, S. Aidarova, A. Sharipova // LWT - Food Sci. and Technol. - 2019. - V. 109. - P. 350-358.
13. Effect of bio-chemical chitosan and gallic acid into rheology and physicochemical properties of ternary edible films / N. Pacheco, M. G. Naal-Ek, T. Ayora-Talavera, K. Shirai, A. Román-Guerrero, M.F. Fabela-Morón, J.C. Cuevas-Bernardino // Int. J. Biological Macromol. - 2019. - V. 125. -P. 149-158.
14. Development and characterization of agar-based edible films reinforced with nano-bacterial cellulose / X. Wang, Ch. Guo, W. Hao, N. Ullah, L. Chen, X. Feng // Int. J. Biological Macromol. -2018. - V. 118. - P. 722-730.
15. Water sorption and water permeability properties of edible film made from potato peel waste / S.H. Othman, S.A.M. Edwal, N.P. Risyon, R.K. Basha, R.A. Talib // Food Sci. Technol. Campinas. -2017. - V. 37. - P. 63-70.
16. Active edible films of methylcellulose with extracts of green apple (Granny Smith) skin /
E. Matta, M.J. Tavera-Quiroz, N. Bertola // Int. J. Biological Macromol. - 2019. - V. 124. - P. 1292-1298.
17. Preparation and characterization of bioactive edible packaging films based on pomelo peel flours incorporating tea polyphenol / H. Wu, Y. Lei, R. Zhu, M. Zhao, J. Lu, J. Lu, D. Xiao, Ch. Jiao, Z. Zhang, G. Shen, Sh. Li // Food Hydrocolloids. - 2019. - V. 90. - P. 41-46.
18. Use of microbial levan in edible films based on cassava starch / J. Mantovan, G.T. Bersaneti, P.C.S. Faria-Tischer, M.A.P.C. Celligoi, S. Mali // Food Pack. And Shelf Life. - 2018. - V. 18. -P. 31-36.
19. Salama H.E., Abdel Aziz M.S., Sabaa M.W. Novel biodegradable and antibacterial edible films based on alginate and chitosan biguanidine hydrochloride // Int. J. Biological Macromol. - 2018. -V. 119. - P. 443-450.
20. Physical, antioxidant and antimicrobial characteristics of carboxymethyl cellulose edible film cooperated with clove essential oil / A. Dashipour, R. Khaksar, H. Hosseini, S.S. Aliabahi, K. Ghanan // Zahedan J. Res. Med. Sci. - 2014. - V.16 (8). - P. 34-42.
21. Characterization of active edible films based on citral essential oil, alginate and pectin /
V. Siracusa, S. Romani, M. Gigli, C. Mannozzi, J.P. Cecchini, U. Tylewicz, N. Lotti // Materials. - 2018. -V. 11. - P. 1980.
22. Sharma D., Dhanjal D.S., Mittal B. Development of edible biofilm containing cinnamon to control food-borne pathogen // J. Appl. Pharmac. Sci. - 2017. - V. 7 (1). - P. 160-164.
23. Antiviral and antioxidant properties of active alginate edible films containing phenolic extracts / M.J. Fabra, I. Falcó, W. Randazzo, G. Sánchez, A. Lopez-Rubio // Food Hydrocolloids. - 2018. - V. 81. -P.96-103.
24. Cellulose-based edible films for probiotic entrapment / P. Singh, S. Magalhaes, L. Alves,
F. Antunes, M. Miguel // Food Hydrocolloids. - 2019. - V. 88. - P. 68-74.
Информация об авторах Information about the authors
Еремеева Наталья Борисовна - Самарский государственный технический университет; 443100, Россия, Самара; кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология и организация общественного питания»; [email protected]
Eremeeva Natalya Borisovna - Samara State Technical University; 443100, Russia, Samara; Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Technology and Organization of Public Catering Chair; [email protected]
Макарова Надежда Викторовна - Самарский государственный технический университет; 443100, Россия, Самара; доктор химических наук, заведующий кафедрой «Технология и организация общественного питания»; [email protected]
Makarova Nadezhda Viktorovna - Samara State Technical University; 443100, Russia, Samara; Doctor of Chemical Sciences, Head of Technology and Organization of Public Catering Chair; [email protected]
Елисеева Елена Алексеевна - Самарский государственный технический университет; 443100, Россия, Самара; студент; [email protected]
Eliseeva Elena Alexeevna - Samara State Technical University; 443100, Russia, Samara; Student, [email protected]
