CC BY
9
УДК 664.002
DOI 10.24412/2311-6447-2023-1-95-100
Разработка технологии производства полуфабриката пребиотического действия из топинамбура и корня цикория
Development of production technology prebiotic semifinished product from Jerusalem artichoke and chicory root
Доцент Ю.В. Османова, Донецкий национальный университет экономики и торговли имени Михаила Тугаи-Барановского, кафедра технологии и организации производства продуктов питания имени А.Ф. Коршуновой, тел. +7 (856) 304-50-64, hjvfirf.78@list.ru
доцент Д.О. Ерёменко, доцент О.П. Чуб Севастопольский государственный университет, кафедра пищевых технологий и оборудования, тел. +7(8692) 417741 (доб. 1117), eremenko.dmitry@mail.ru
Associate Professor Y.V. Osmanova, Donetsk National University of Economics and Trade named after Mikhail Tugan-Baranovsky, chair of technology and organization of food production named after A.F. Korshunova, tel. +7 (856) 304-50-64, hjvfirf.78@list.ru
Associate Professor D.O. Eremenko, Associate Professor O.P. Chub Sevastopol State University, chair of food technologies and equipment, tel. +7(8692) 417741 (add. 1117), eremenko.dmitry@mail.ru
Аннотация Обоснована технология производства порошкообразного полуфабриката пребиотического действия на основе клубней топинамбура и корня цикория. Предложенная технология базируется на доказательной базе, полученной и подтвержденной в процессе экспериментальных исследований. Основными этапами технологического процесса получения полуфабриката из топинамбура и цикория явля.тся механическая обработка, измельчение, сушка, охлаждение, измельчение, фасовка, упаковка, маркировка, хранение и транспортировка. Определены рациональные концентрации порошков для полуфабриката, которые составляют 30:70 % (корень цикория.-клубни топинамбз'ра), органолепти-ческая оценка составляет 4,92 балла. Произведена оценка пищевой ценности полз'ченного продукта по основным показателям в абсолютных величинах. С целью математического обоснования оптимального соотношения рецептурных компонентов полуфабриката из топинамбура и цикория использовали способ решения компромиссных задач многомерной оптимизации методом сопряженных градиентов. Разработанный полуфабрикат характеризуется высоким содержанием инулина и пищевых волокон, богатый микро- и макроэлементами, витаминами, имеет соответствующие микробиологические и токсикологические показатели, что дает возможность для дальнейшего его использования при приготовлении различной продукции. Представленные результаты научных исследований по использованию топинамбура, цикория позволят разработать технологии многофункциональных полуфабрикатов, определить их химический состав и обосновать направления их использования в общественном питании и пищевой промышленности.
Abstract. The technology of production of a powdered semi-finished product of prebiotic action based on Jerusalem artichoke tubers and chicory root is substantiated. The proposed technology is based on the evidence base obtained and confirmed in the process of experimental research. The main stages of die technological process of obtaining a semi-finished product from jerusalem artichoke and chicory are mechanical processing; grinding; drying; cooling; grinding; packing; packaging; labeling; storage and transportation. The rational concentrations of powders for the semi-finished product were determined, which are 30:70 % (chicory root: jerusalem artichoke tubers), the organoleptic .score is 4.92 points. The assessment of the nutritional value of the obtained product according to the main indicators in absolute values was made. In order to mathematically substantiate the optimal ratio of the prescription components of a semi-finished, product with jerusalem artichoke and chicory, a method for solving compromise problems of multidimensional optimization by die conjugate gradients method was used. The developed semi-finished product is characterized by a high content of inulin and dietary fiber, rich in micro- and macroelements, vitamins, has appropriate microbiological and toxicological indicators, which makes it possible for its further use in the preparation of products of the restaurant and food industry. The presented results of scientific research on the use of jerusalem artichoke, chicory, will allow us to develop technologies for multifunctional semi-finished products, determine their chemical composition and justify the directions of their use in public catering and the food industry.
£ Ю.В. Османова, Д.О. Ерёменко, О.П. Чуб, 2023
Ключевые слова: полуфабрикат пребиотического действия, инулин, пищевые волокна, растительное сырье, топинамбур, корень цикория, пищевая ценность
Keywords: prebiotic semi-finished product, inulin, dietary fiber, vegetable raw materials, Jerusalem artichoke, chicory root, nutritional value
Порошкообразные продукты, применяемые в технологии производства пищевой продукции, имеют твердую пищевую форму, готовую для употребления, как полуфабрикаты, которые состоят из одного или смеси нескольких пищевых сыпучих компонентов, которые, на первый взгляд, при органолептической оценке являются однородной субстанцией [1, 2].
Измельчение веществ, в том числе и органических, приводит к нарушению кристаллической структуры поверхностных слоев твердых тел. Деструкция (решетки) сопровождается образованием на новых поверхностях не скомпенсированных валентностей, т.е. свободных радикалов [3, 4].
На поверхности частиц в процессе измельчения пищевых продуктов образуется аморфный слой, следствием чего является активизация физико-хпмических свойств твердых тел, таких как адсорбционная активность, в том числе и растворимость. При увеличении степени раздробленности растет удельная площадь поверхности порошков. Она обратно пропорциональна размерам частиц порошка. В связи с этим исследования были направлены на разработку полуфабриката порошкообразной смеси, изготовленного из растительного сырья: клубней топинамбура и корня цикория, которые содержат в своем составе пребиотическое вещество - инулин и пищевые волокна, и создание кулинарной продукции с его использованием (5, 6]. Основные этапы технологического процесса получения полуфабриката из топинамбура и цикория: механическая обработка, измельчение, сушка, охлаждение, измельчение, фасовка, упаковка, маркировка, хранение и транспортировка (рис. 1).
Технологический процесс получения полуфабриката из топинамбура и цикория включает следующие технологические операции: корень цикория подвергают механической кулинарной обработке, измельчают на коллопдной мельнице до размера частиц (0,7-0,8)х Ю-3 м, экстрагируют этиловым спиртом в соотношении (1:4), фильтруют через фильтр с диаметром пор 1 х Ю-3 мм, высушивают в поле СВЧ мощностью 1,83 кВт/кг в течение 80><60 с при температуре 75±2 °С, охлаждают до температуры 20+2 °С и измельчают до размера частиц порошка дисперсностью (0,2-0,3) х10-3 м.
Клубни топинамбура подвергают шдротермической обработке при температуре 16 °С, измельчают до размера кубиков 10х 10* 10 мм, высушивают в центробежном псевдоожиженном слое сначала при температуре 110 ± 2 °С продолжительностью 10х60 с, затем при температуре 75 ± 2 °С продолжительностью 90х60 с. Затем охлаждают до температуры 20 ± 2 °С и измельчают до размера частиц порошка дисперсностью (0,2-0,3) х10"3 м. Дисперсность порошков, полученных из клубней топинамбура и корня цикория, должна быть в пределах (0,2-0,3)Х10-3 м, так как при увеличении размера частиц ощущается крупинчатость, а при уменьшении - порошки имеют высокую гигроскопичность.
Определены рациональные концентрации порошков для полуфабриката, которые составляют 30:70 % (корень цикория : клубни топинамбура), органолептическая оценка составляет 4,92 балла. Увеличение концентрации корня цикория более 30% и топинамбура более 70 % приводит к ухудшению вкуса, запаха и цвету. Полуфабрикат имеет горько-сладкий привкус, концентрированный растительный запах и серый цвет.
Полуфабрикат из топинамбура и цикория фасуют в пакеты из пергамента вместимостью 0,1, 0,2, 0,5 кг, которые потом маркируют. Порошкообразный продукт хранится в течение года прп относительной влажности 70 %. Полуфабрикат может быть рекомендован для предприятий общественного питания для употребления в
составе таких мясных продуктов, как паштеты печеночные, изготовленные из печени или другого вторичного мясного сырья.
С целью математического обоснования оптимального соотношения рецептурных компонентов полуфабриката из топинамбура и цикория использовали способ решения компромиссных задач многомерной оптимизации методом сопряженных градиентов. Для вычисления была использована надстройка «Поиск решений» пакета Microsoft Excel. Метод заключается в выборе целевой функции лимитированной до установленного значения и описании ограничений из системы уравнений. Процесс определения соотношения рецептурных компонентов полуфабриката из топинамбура и цикория зависит от параметра: Xi - концентрация порошка клубней топинамбура.
Рис. 1. Технологическая схема производства полуфабриката из цикория и топинамбура
В качестве целевой функции выбрана концентрация инулина, которая наиболее важна при производстве полуфабриката с топинамбура и цикория. Желательно, чтобы концентрация инулина была как можно выше, потому целевую функцию лимитировали до максимально допустимого значения:
Нт^ад)-»«,.
В качестве функций, которые характеризуют процесс обработки, приняты:
У^-Хл) - зависимость влагосвязывакицей способности от концентрации порошка клубней топинамбура:
У,(Х]) > 48 %
Уо(Х\) - зависимость водоудерживающей способности от концентрации порошка клубней топинамбура:
У2(Х,) > 80 %
Узрм) - зависимость стабильности эмульсии от концентрации порошка клубней топипамбура:
Уз(Х0 > 31 %
У4{Х]) - зависимость эмульгирующей способности от концентрации порошка клубней топинамбура:
У4(Х,) > 8,7 %
Все ограничения избраны таким образом, чтобы полуфабрикат из топинамбура и цикория по найденным оптимальным параметрам был обогащен пребиотиком инулином и имел лучшие функционально-технологические показатели. Оптимизацию выполняли методом сопряженных градиентов. В качестве эталона был выбран соевый изолят.
При данных параметрах с допустимым отклонением 15 % концентрации порошка клубней топинамбура имеется максимальная возможность обогатить полуфабрикат инулином, улучшить его функционально-технологические свойства и перевесить соевый изолят по всем параметрам. Оптимальным параметром концентрации полуфабриката из топинамбура и цикория является концентрация порошка клубней топинамбура 70 % и порошка корня цикория 30 %.
Оценку качественных показателей полуфабриката пребиотического действия проводили с использованием стандартных методов исследований. На основе данных дегустационной оценки было установлено, что по органолептическим показателям полуфабрикат отвечает требованиям. Химический состав полуфабриката из топинамбура и цикория приведен в табл. 1. Качество полуфабриката пребиотического действия определяется также ее минеральным и витаминным составом, потому нами были проведены исследования по его определению (табл. 2).
Таблица 1
Пищевая ценность полуфабриката из цикория и топинамбура
Наименование показателя Массовая доля %
Влага 5,72+0,01
Протеин сырой 7,41±0,02
Жир сырой 1,00+0,03
Углеводы 54,30+0,01
Клетчатка 4,20±0,02
Пектиновые вещества 10,00+0,12
Инулин 11,62±0,05
Зола 5,81±0Д7
Энергетическая ценность, ккал/100 г 241,11
РН 5,6
Таблица 2
Минеральный н витаминный состав полуфабриката из кикория и топинамбура
Наименование веществ ппд
Макроэлементы, мг/100 г
Кальций (Ca) 187*4
Фосфор (Р) 444*4
Калий (К) 2200+5
Магний (Mg) 230,34+3
Натрий (Na) 120,59+3
Микроэлементы, мкг/100 г
Фтор (F) 123+0,02
Йод (I) 124,6*0,01
Железо (Fe) 395,05+0,03
Марганец (Мп) 400+0,02
Витамины, мг/100 г
Тиамин (Bi) 1,20+0,01
Рибофлавин (Во) 3,91+0,03
Ниацин (РР) 1,92*0,01
Каротин 148,00*0,21
Важным показателем качества являются также микробиологические показатели полуфабриката, которые представлены в табл. 3.
Таблица 3
Микробиологические показатели полуфабриката из цикория и топинамбура
Наименование показателей По нормативной документации Фактическое значение
БГКП в 0,001 г Не разрешено Не обнаружено
Staph, aureus в 0,01 г Не разрешено Не обнаружено
Патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы в 50 г Не разрешено Не обнаружено
КМАФАМ, КУО/г не больше 1хЮ6 1,1x103
Количество плесневых грибов, в 1 г, не более 1x10^ 2,5x10-2
Бактерии рода Proteus, в 0,1 г Не разрешено Не обнаружено
Результаты микробиологических исследований свидетельствуют, что установленные показатели отвечают санитарно-гигиеническим требованиям и МБТиСН № 5061-89 от 01.08.1989 г.
Также были установлены токсикологические показатели. Исследования свидетельствуют о том, что в полуфабрикате пребиотического действия количество токсических элементов не превышает предельно допустимой концентрации.
Можно сделать вывод, что разработанный полуфабрикат характеризуется высоким содержанием инулина и пищевых волокон, богатый микро- и макроэлементами, витаминами, имеет соответствующие микробиологические и токсикологические показатели, что дает возможность для дальнейшего его использования при приготовлении различной продукции.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ахмедов, М.Э. Совершенствование технологии производства сухих пищевых добавок из плодового и ягодного сырья /М.Э. Ахмедов, З.А. Яралиева / / Известия вузов. Пищевая технология. - 2014. - № 5-6. С. 44-48.
2. Джум, Т.А. Перспективы использования порошков фруктов и овощей в общественном питании / Т.А. Джум, Е.В. Щербакова, A.B. Христюк / / Научный жур-
нал КубГАУ. - Краснодар: КубГАУ. - 2017. - № 128. - С. 1260-1273.
3. Надыкта, В.Д., Щербакова, Е.В., Ольховатов, Е.А. Технология порошкообразных пищевых добавок / / Научный журнал КубГАУ. - 2017. - No 131. - С. 59-671.
4. Ахмедов, М.Э., Яралиева, З.А., Мукаилов, М.Д. Инновационная технология производства сухих пищевых добавок из ягод черной смородины / / Проблемы развития АПК региона. - № 3. - 2014. - С. 72-75.
5.Ерёменко, Д.О., Османова Ю.В. Влияние технологических параметров сушки на содержание инулина в порошке из цикория и топинамбура // Современная наука и инновация. - 2021. -№1 (33). - С. 71-77.
6. Roberfroid М.В. Inulin - type fructans: functional food ingredients // Journal of Nutrition. - 2007. - 137. pp. 2493-2502.
REFERENCES
1. Ahmedov, M.Je. Sovershenstvovanie tehnologii proizvodstva suhih pishhevyh dobavok iz plodovogo i jagodnogo syr'ja, M.Je. Ahmedov, Z.A. Jaralieva, Izvestija vuzov. Pishhevaja tehnologija [Improving the technology of production of dry food additives from fruit and berry raw materials], 2014, No 5-6, pp. 44-48 (Russian).
2. Dzhum, T.A. Perspektivy ispol'zovanija poroshkov fruktov i ovoshhej v ob-shhestvennom pitanii, T.A. Dzhum, E.V. Shherbakova, A.V. Hristjuk, Nauchnyj zhurnal KubGAU, Krasnodar: KubGAU, [Prospects for the use of fruit and vegetable powders in public catering], 2017, No 128, pp. 1260-1273 (Russian).
3. Nadykta, V.D., Shherbakova, E.V., Ol'hovatov, E.A. Tehnologija poroshkoobrazn-yh pishhevyh dobavok, Nauchnyj zhumal KubGAU, [Technology of powdered food additives], 2017, No 131, pp. 59-671 (Russian).
4. Ahmedov, M.Je., Jaralieva, Z.A., Mukailov, M.D. Innovacionnaja tehnologija proizvodstva suhih pishhevyh dobavok iz jagod chernoj smorodiny, Problemy razvitija APK regiona, [Innovative technology for the production of dry food additives from black currant berries], 2014, No 3, pp. 72-75 (Russian).
5. Erjomenko, D.O., Osmanova Ju.V. Vlijanie tehnologicheskih parametrov sushki na soderzhanie inulina v poroshke iz cikorija i topinambura, Sovremennaja nauka i in-novacija, [Influence of drying process parameters on the inulin content in chicory and jerusalem artichoke powder], 2021, No 1 (33), pp. 71-77 (Russian).
6. Roberfroid M.B. Inulin - type fructans: functional food ingredients, Journal of Nutrition, 2007, 137, pp. 2493-2502.
