CC BY
29
УДК 664.002 DOI 10.24412/2311-6447-2022-1-17-22
Разработка десерта функционального назначения с использованием вторичного растительного сырья
Development of a functional dessert with the use of secondary plant raw materials
Доцент О.П. Чуб, доцент Д.О. Еременко (Севастопольский государственный университет) кафедра пищевых технологий и оборудования, тел. (8692) 417741(доб. 1117) E-mail: oksanachub@yandex.ru
Associate Professor О.P. Chub, Associate Professor D.O. Eremenko (Sevastopol State University) chair of food technologies and equipment, tel. (8692)417741 (доб. 1117)
E-mail: oksanachub@yandex.ru
Реферат. Обоснована актуальность исследований, связанных с проектированием десертных блюд функционального назначения при использовании натурального вторичного растительного сырья, что соответствует концепции бережливого производства. Наиболее распространенным и ценным по составу вторичным сырьем для десертных блюд являются яблочные и морковные выжимки, которые остаются после получения соков прямого отжима [1, 2]. Цель исследований - разработка подхода, позволяющего подобрать оптимальный состав смеси яблочных и морковных выжимок, обеспечивающий заданное содержание ценных нутриентов, для проектирования десертного блюда. Результаты исследований: разработан технологический процесс приготовления десерта из кураги и смеси выжимок яблока и моркови, подобрана рецептура, предложен и опробован способ предварительной обработки выжимок, произведена оценка пищевой и биологической ценности полученного продукта по основным показателям: содержанию в абсолютных величинах и относительно физиологической суточной потребности пищевых волокон (58 %), калия (35,6 %), магния (16,25 %), каротиноидов (126 %). Описанный подход может использоваться и для оптимизации состава и по другому набору нутриентов. Таким образом, доказана целесообразность применения вторичного растительного сырья для десертных блюд функциональной направленности, поскольку при высоких органолептических показателях обеспечивается значительное содержание ценных нутриентов, стоимость блюд снижается. В результате обеспечивается расширение ассортиментного ряда десертных блюд, повышается конкурентоспособность предприятий.
Summary. The article substantiates the relevance of research of functional dessert dishes design using natural secondary vegetable raw materials, which corresponds to the concept of lean production. The most common and valuable secondary raw materials for dessert dishes are apple and carrot pomace, which are obtained in result of juice direct-pressing [1, 2]. The purpose of the research is to develop an approach that allows to choose the optimal composition of a mixture of apple and carrot pomace. Research results: the technological process of making a dessert from dried apricots and a mixture of apple and carrot pomace has been developed, a recipe has been selected, a method of pretreatment of pomace has been proposed and tested, the nutritional and biological value of the resulting product has been evaluated according to the main indicators: the content in absolute values and relative to the physiological daily requirement of dietary fiber (58 %), potassium (35.6 %), magnesium (16.25 %), carotenoids (126 %). The described approach can be used to optimize the composition of another set of nutrients. Thus, the expediency of using secondary vegetable raw materials for functional dessert dishes has been proved. The dish has high organoleptic qualities at a low cost and contains a significant amount of functional ingredients. As a result, the expansion of the assortment of dessert dishes can be ensured, the competitiveness of enterprises can be increased.
Ключевые слова: функциональные продукты, пищевые волокна, бета-каротин, десертные блюда, вторичное растительное сырье, бережливое производство.
Keywords: functional products, dietary fiber, beta-carotene, dessert dishes, secondary vegetable raw materials, lean manufacturing.
© О.П. Чуб, Д.О. Еременко, 2022
Десертные блюда пользуются большой популярностью. От режима их потребления и состава сырья зависит, получит ли организм человека больше пользы или вреда, это касается таких характеристик, как общая калорийность, содержание Сахаров, жиров, белка, пищевых волокон, витаминов, микро- и макроэлементов.
Недостаток важных ингредиентов в рационе питания может привести к возникновению ряда заболеваний. РАН в ходе исследований и клинических испытаний определено, что низкое потребление пищевых волокон приводит к возникновению заболеваний сердца, атеросклероза, нарушения пищеварения, сахарного диабета. Недостаток и других важных нутриентов ведет также к ухудшению состояния здоровья человека. Разработка и внедрение в производство продуктов и блюд функционального назначения способствует улучшению состояния здоровья населения, поскольку в подобных блюдах и продуктах содержится повышенное количество эссен-циальных нутриентов - не менее 15 % физиологической нормы (ГОСТ Р 523492005). Использование вторичного растительного сырья для функциональных продуктов питания (ФПП) - важный шаг на пути сокращения потерь, внедрения принципов бережливого пищевого производства [2]. Исследования по рациональному использованию растительного сырья проводятся в двух основных направлениях. Первое касается разработки технологий с минимальным количеством отходов, второе -организации вторичной переработки на пищевых производствах [2, 3, 4, 5], но практически отсутствуют в настоящее время работы по использованию вторичных растительных ресурсов в условиях предприятий общественного питания (ПОП). Наиболее распространенным, недорогим и ценным вторичным сырьем для десертных блюд в условиях ПОП являются яблочные и морковные выжимки после получения соков прямого отжима. Сдерживающим фактором для их использования на предприятиях общественного питания является отсутствие рекомендаций и готовых технологических процессов [1, 2].
Авторы разработали ФПП - десерт, в рецептуре которого используется смесь яблочных и морковных выжимок, которые являются ценным источником микро- и макроэлементов, пищевых волокон (ПВ), витаминов, ряда других биологически активных веществ [6, 7]. Некоторые характеристики данного сырья приведены в табл. 1 [3 - 5, 8, 9]. Кроме приведенных в табл. 1 показателей, яблочные выжимки содержат редуцирующие сахара, сахарозу, водорастворимые антиоксиданты (в пересчете на кверцетин) 30,3 мг , витамин С 22,0 мг, катехины 15,0 мг, антоцианы 3,5 мг, флавонолы 45,5 мг [5].
Таблица 1
Состав 100 г яблочных и морковных выжимок [3-5, 8, 9]
Показатели Яблочные выжимки Морковные выжимки
Органические кислоты (в пересчете на яблочную кислоту), г 0,9 9
Клетчатка и пектиновые вещества (пищевые волокна), г 4,3 од
Жир, г 1,3 1,3
Белок, г 0,7 12
Каротин, мг 3 15,6
Макроэлементы, мг: Са М§ Р 24,2
49,1 122
23,7 33,8
21,2 39,4
Для оптимизации состава смеси использовалось математическое моделирование. В качестве целевой функции был принят минимум содержания калия при наложенных ограничениях на содержание магния, каротиноидов и ПВ. Исходные данные для решения задачи оптимизации - содержание калия, магния и каротиноидов в растительном сырье приведены в табл. 2.
Исходные данные для решения задачи оптимизации
Таблица 2
Сырье Калий, мг Магний, мг Каротиноиды, мг Г1В, г
Яблочные выжимки 49,1 23,7 3 4,3
Морковные выжимки 122 33,8 12 9
В качестве ограничений принято содержание в 100 г смеси: магния не менее 25 мг, пищевых волокон не менее 5 г, каротиноидов не менее 6 мг. Данная задача линейного программирования решалась симплекс-методом для переменных х{>0, в качестве которых приняты доля каждого вида сырья (i= 1,2) в смеси [10].
Задача в формализованном виде выглядит следующим образом: f{X) = 49,1л"! + 122л:2, f{X) ^ min
г23,7х1 + 33,8х2 > 25 Зх± + 12х2 > 6 4,ЗХ! + 9хг > 5
хх > 0, х2 > 0.
При указанных исходных данных и ограничениях определено, что содержание калия в смеси будет не менее 73,4 мг (значение целевой функции) при значениях переменных xi=0,667; Х2=0,333. Экстремальному значению целевой функции соответствует содержание магния 27 мг, каротиноидов 6 мг, пищевых волокон 5,867 г.
Путем составления смеси на основе постановки задачи оптимизации достигается повышение биологической ценности заданной направленности для полуфабриката из вторичного сырья. Выходные данные модели позволяют корректно рассчитать показатели биологической ценности готового блюда, так как для смеси известны (после моделирования) точные значения содержания нутриентов. Продемонстрирован подход, который может быть использован и для другой комбинации нутриентов в данном сырье, содержание которых учитывается или исследуется.
При разработке ФПП смесь выжимок смешивалась с водой, сахаром и лимонной кислотой, подвергалась обработке в СВЧ-печи для проведения сахарокислотного желирования. Сахар выполнял роль пластификатора пектинового студня, который влияет на реологические свойства (вязкость, пластичность, консистенцию). СВЧ обработка является более щадящим видом технологического воздействия по отношению к биологически ценным нутриентам сырья в сравнении с конвективным нагревом. Далее выжимки охлаждали, добавляли измельченную курагу, цедру цитрусовых (лимона или апельсина), вымешивали до однородности, формировали шарики 2-3 см в диаметре. Для обеспечения высокой степени микробиологической стабильности и подсушивания полуфабриката осуществляли его прогрев в печи, охлаждали, проводили глазирование шоколадом.
Проведение глазирования улучшает вкусовые характеристик, повышает срок годности продукта, так как изолирует термически обработанный полуфабрикат от внешней среды, останавливая влагообмен, окислительные процессы, снижая вероятность развития патогенной микрофлоры. При проектировании технологического процесса использовали 6 вариантов рецептур с различным соотношением используемых ингредиентов (табл. 3).
Таблица 3
Варианты рецептур десертного блюда (без учета глазирования)
Наименование сырья Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3 Вариант 4 Вариант 5 Вариант 6
Курага 90 100 100 90 100 100
Сахар 40 30 30 25 30 35
Морковные и яблочные выжимки, смесь 50 40 30 40 40 45
Цедра цитрусовых 2 3 2 3 2 3
Вода 40 35 30 30 35 35
Лимонная кислота 0,15 0,1 0,15 0,15 од 0,15
Вариант 6 получил наилучшую оценку органолептических свойств, для него были определены калорийность и некоторые характеристики биологической ценности 100 г без учета глазирования (табл. 4), проведен анализ соответствия физиологической потребности человека и состава ФПП.
Таблица 4
Калорийность и характеристики биологической ценности 100 г полуфабриката
(без учета глазирования)
Наименование показателя Вариант 6 % от физиологической потребности [б]
Калорийность, ккал 189 7,56*
ПВ, г 11,6 58
Каротиноиды, мг 6,3 126
Mg, мг 65 16,25
К, мг 890 35,6
*Взят за норму средний уровень калорийности рациона - 2500 ккал.
Калорийность ФПП составляет 189 ккал, состав продукта характеризуется высоким содержанием ПВ (58 %), каротиноидов (126 %), магния (16,25 %), калия (35,6 %). По всем перечисленным характеристикам биологической ценности продукт является функциональным.
Таким образом, спроектирован с использованием математического моделирования десертный ФПП, состав которого включает смесь морковных и яблочных выжимок. Предложен подход, который позволяет оптимизировать состав ФПП, а также повышает точность расчетов при использовании в рецептуре смеси ингредиентов. ФПП обладает высокими органолептическими свойствами, показателями биологической ценности при низкой себестоимости, поскольку использование вторичных ресурсов дает возможность ее минимизировать.
ЛИТЕРАТУРА
1. Разработка технологии функциональных десертных блюд на основе пектиновых полисахаридов из вторичного растительного сырья и цетрарии исландской [Т] / Чуб, О.П, // Евразийское Научное Объединение 2019 №1-2(47) С. 104-107.
2. Пектин: основные свойства, производство и применение.[Т] / М. Донченко А. В., Г.Г. Фирсов. ДеЛи принт, 2007-276 с.
3. Solimán, Ghada A. Dietary Fiber, Atherosclerosis, and Cardiovascular Disease/ Ghada A. Solimán // Nutrients. - 2019. - Vol. 11(5). - Р. 1155 - 1166.
4. Anderson J.W. Health benefits of dietaiy fiber/ J.W Anderson, P. Baird, R.H.Jr. Davis., S Ferreri, M. Knudtson, A. Koraym, V. Waters, C.L. Williams // Nutrients. -2009. - Vol. 67(4). - P. 188-205.
5. Auclair, S. Apple polyphenols and fibers attenuate atherosclerosis in apolipopro-tein E-deficient mice/ S. Auclair, M. Silberberg, E. Gueux, C. Morand, A. Mazur, D. Milenkovic, A. Scalbert // J. Agric Food Chem. - 2008. - Vol. 56(14). - P. 5558-5563.
6. Разработка технологии производства фруктовых и овощных порошков для применения их в изготовлении функциональных мучных кондитерских изделий [Т]: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. /Перфилова, О. В. - М, 2009. - 26 с.
7. Винницкая, В.Ф., Разработка и создание функциональных продуктов из растительного сырья в Мичуринском государственном аграрном университете / / Аки-шин Д.В., Перфилова О.В.,Вестник [и др.]. [Т] / Мичуринского государственного аграрного университета. - 2013. - № 6. - С. 83-86.
8. Химический состав российских пищевых продуктов [Т]: справочник / под ред.член-корр. МАИ, проф. И. М. Скурихина и академика РАМН, проф. В. А. Ту-тельяна. - М.: ДеАи принт, 2002. - 236 с.
9. Хомич A.M., Нутриентный профиль морковного сока [Т] // Перова И.В., Эл-лер К.И /. Вопросы питания. - 2020. - Т. 89 - № 1 - С. 86-95.
10. Чуб, О. П. Разработка оптимальной рецептуры блюд для спортивного питания с использованием математического моделирования / О. П. Чуб // Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК - продукты здорового питания. - 2020. -No 4. - С. 15-21.
REFERENCES
1. Chub О. P. Razrabotka tekhnologii funktsionalnikh desertnikh blyud na osnove pektinovikh polisakharidov iz vtorichnogo rastitelnogo sirya i tsetrarii islandskoy [Development of technology for functional dessert dishes based on pectin polysaccharides of secondary plant raw materials and Cetraria Islandica] Evraziyskoe Nauchnoe Obedinenie, 2019, No. 1-2 (47), pp. 104-107. DOI: https://doi.org/ 10.5281 / zenodo.2560112. (Russian)
2. L. V. Donchenko, G. G. Firsov. Pektin: osnovnyye svoystva. proizvodstvo i prime-neniye [Pectin: basic properties, production and application] Moscow: Delhi print, 2007, 276 pp. (Russian)
3. Soliman Ghada A. Dietary Fiber, Atherosclerosis, and Cardiovascular Disease. Nutrients, 2019, Vol. 11(5), pp. 1155 - 1166. DOI: https://doi.org/ 10.3390/ nul 1051155.
4. Anderson J.W., Baird P., Davis R. H.Jr., Ferreri S., Knudtson M., Koraym A., Waters V., Williams C.L. Health benefits of dietary fiber. Nutrients, 2009, Vol. 67(4), pp. 188-205. DOI: https://doi.org/ 10.1111/j. 1753-4887.2009.00189.X.
5. Auclair S. Apple polyphenols and fibers attenuate atherosclerosis in apolipopro-tein E-deficient mice/ S. Auclair, M. Silberberg, E. Gueux, C. Morand, A. Mazur, D. Milenkovic, A. Scalbert //J. Agric Food Chem. - 2008. - Vol. 56(14). - P. 5558-5563. doi: 10.102 l/jf800419s.
6. Perfilova О. V. Razrabotka tekhnologii proizvodstva fruktovykh i ovoshchnykh poroshkov dlya primeneniya ikh v izgotovlenii funktsional'nykh muchnykh konditer-skikh izdeliy [Development of technology for the production of fruit and vegetable powders for their use in the manufacture of functional flour confectionery products]: avtoref. dis.... kand. tekhn. nauk, Moskva, 2009, 26 pp. (Russian)
7. Vinnitskaya B.F., Akishin D.V., Perfilova O.V., Popova ЕЛ., Komarov C.S., Evdo-kimov A.A. Razrabotka i sozdanie funktsionalnykh produktov iz rastitelnogo syr'ya v Mi-churinskom gosudarstvennom agrarnom universitete [Development and creation of functional products from plant raw materials at Michurinsk State Agrarian University], Vestnik Michurinskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, 2013, No. 6, pp. 8386. (Russian)
8. Khimicheskiy sostav rossiyskikh pishchevykh produktov: Spravochnik [Chemical composition of Russian food products: reference Book]/ Ed. member-correspondent of MAI, prof. I. M. Skurikhin and academician of the Russian Academy of medical Sciences, prof. V. A. Tutelyan, Moscow: DeLi print, 2002, 236 pp. (Russian)
9. Khomich L.M., Perova I.В., Eller K.I. Nutrientnyy profil' morkovnogo soka [The nutritional profile of carrot juice], Vopr. pitaniya, 2020. vol. 89, No. 1, pp. 86-95. doi: 10.24411/0042-8833-2020-10010. (Russian)
10. Chub O. P. Razrabotka optimal'noy retseptury blyud dlya sportivnogo pitaniya s ispol'zovaniem matematicheskogo modelirovaniya [Development of optimal recipes for sports nutrition dishes using mathematical modeling], Tekhnologii pishchevoy i perera-batyvayushchey promyshlennosti APK - produkty zdorovogo pitaniya, 2020, No 4, pp. 15-21. (Russian)
