CC BY
146
УДК 664.858.8
ТЕХНОЛОГИЯ ЖЕЛЕЙНО-ФРУКТОВОГО МАРМЕЛАДА,
ОБОГАЩЕННОГО БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ КОМПОНЕНТАМИ ОВОЩНОГО И ЯГОДНОГО СЫРЬЯ
Е.В. Панкова, студентка, С.В. Агафонова, канд. техн. наук, [email protected] ФГБОУ ВО «Калининградский государственный технический университет»
Исследовано содержание сухих веществ, витамина С и биофлавоноидов в свекле, клюкве и облепихе. Установлена возможность введения этого сырья в рецептуру желейно-фруктового мармелада. С помощью метода математического планирования эксперимента установлены оптимальные количества вводимых в рецептуру облепихового и клюквенного пюре веществ, получена пространственная модель для рецептуры обогащенного мармелада. Исследованы органолептические и физико-химические показатели качества готового желей-но-фруктового мармелада и содержание в нем биологически активных веществ.
желейно-фруктовый мармелад, свекла, желатин, клюква, облепиха, функциональные продукты питания, математическое планирование эксперимента
На сегодняшний день в Калининградской области наиболее распространены болезни кровообращения. Важным фактором, оказывающим влияние на здоровье сердечнососудистой системы человека, является питание. Из-за современного активного темпа жизни в рационе людей практически отсутствуют овощи, фрукты и ягоды, которые богаты витаминами, пищевыми волокнами и другими БАВ, способными оказывать благотворное влияние на организм, в том числе и кардиопротекторное действие. Для восполнения необходимых функциональных полезных компонентов и веществ интерес представляет кондитерская группа продуктов, как особо предпочитаемая всеми слоями населения. Наиболее интересным продуктом этой группы является мармелад, поскольку он обладает рядом преимуществ перед другими изделиями: сравнительно невысокая цена, низкая калорийность, способность связывать и выводить токсины и соли тяжелых металлов из организма человека.
Среди растительных компонентов для обогащения мармелада выделяются свекла, облепиха и клюква, как наиболее богатые витаминами, биофлавоноидами и антиоксидантами.
Свекла - источник углеводов, органических кислот, минеральных солей, клетчатки, белков, витаминов и биологически активных веществ. Из последних стоит выделить такое вещество, как бетаин - органическое вещество, содержащееся в свекле. Оно влияет на расщепление и усвоение животных и растительных белков, участвует в образовании холина. Кроме того, бетаин повышает прочность капилляров, снимает спазмы сосудов и снижает артериальное давление. В организме человека бетаин играет очень важную роль - он способствует детоксикации организма. Функция его также заключается в том, чтобы эффективно защищать клетки и ткани от обезвоживания и осмотической инактивации путем облегчения процессов накопления энергии в теле [1, 2].
Клюква очень богата витаминами особенно С, группы В, а также в ней содержатся А, Е, РР. Важной особенностью плодов клюквы в производстве мармелада является хорошая желирующая способность клюквенного пюре. Пектин, содержащийся в ягодах клюквы, образует плотную студнеобразную массу [3].
Облепиха ценна своим химическим составом. В ней содержатся необходимые организму человека витамины, минералы. Наличие большого количества витамина С в ягодах облепихи способствует снижению риска возникновения инсультов и инфарктов и укрепле-
1
нию сердечной мышцы. Полезные компоненты облепихи уменьшают уровень сахара и холестерина, понижают риск возникновения закупорки и тромбов кровеносных сосудов [4].
В качестве студнеобразователя в состав мармелада было решено включить желатин. Выбор обусловлен тем, что он благотворно влияет на сердечно-сосудистую систему: укрепляет сосуды, снижает проявления атеросклероза, нормализует процесс свертывания крови [5].
Для совершенствования рецептуры были проведены физико-химические исследования, включающие в себя исследование сухих веществ и биологически активных веществ в сырье. Биологически активные вещества определяли по методикам, описанным в [6]. Для определения витамина С использовали метод йодометрического титрования, для биофлаво-ноидов - перманганатометрию. Содержание сухих веществ определяли с помощью термогравиметрического анализатора МВ23. Для подтверждения достоверности результатов была проведена статистическая обработка результатов, полученных при трехкратной повторности опытов.
Экспериментальные данные по содержанию сухих веществ, витамина С, биофлавоно-идов в свекле, клюкве и облепихе представлены в таблицах 1 и 2, также в таблице 2 приведено содержание бетаина в свекле (литературные данные).
Таблица 1 - Содержание сухих веществ в овощном и ягодном сырье
Объект Содержание сухих веществ, %
Свекла 10,5
Клюква 13,8
Облепиха 20,6
Таблица 2 - Содержание биологически активных веществ в овощном и ягодном сырье
Объект Показатель
содержание витамина С, мг% содержание биофлавоноидов, мг% содержание бетаина, мг/100г продукта[7]
Свекла 6,5 24,3 128,7
Клюква 6,1 12,0 -
Облепиха 60,96 6,2 -
Помимо желатина, свеклы, клюквенного и облепихового пюре, в рецептуру мармелада вошли патока крахмальная, сахар-песок и лимонная кислота. Для установления оптимального количества облепихового и клюквенного пюре применили метод математического планирования эксперимента с использованием ортогонального центрального композиционного плана 2-го порядка для двух факторов [8]: содержание каждого вида пюре, в % от количества вносимого студнеобразователя. Пределы варьирования и факторов оптимизации представлены в табл. 3.
Таблица 3 - Пределы варьирования и уровни факторов оптимизации
Факторы Уровни Интервал варьирования АХ
нижний -1 основной 0 верхний +1
Количество клюквенного пюре Мк (Х1), % 60 90 120 30
Количество пюре из облепихи Мо (Х2), % 30 45 60 15
В качестве частных откликов были выбраны суммарная органолептическая оценка (О, баллы) и содержание сухих веществ (СВ, %) в мармеладе. «Идеальные» значения частных откликов составили: 5 баллов для суммарной органолептической оценки - максимальное значение по пятибалльной шкале, и 76 % для содержания сухих веществ - значение, указанное в действующей технической документации для желейно-фруктового мармелада. С уче-
том «идеальных» значений частных откликов был рассчитан обобщенный параметр оптимизации (У). План эксперимента, согласно матрице ОЦКП второго порядка для двух факторов, представлен в табл. 4.
Таблица 4 - План эксперимента при моделировании рецептуры желейно-фруктового мармелада
Номер опыта План эксперимента Частные отклики Частные безразмерные Обобщенный параметр
отклики оптимизации
содержание клюквенного содержание облепихового О, балл СВ, % So2 ^в2
пюре, % пюре, %
в натуральном виде Мк,% в натуральном виде Мо,%
1 120 60 5 62,74 0,00 0,0304 0,0304
2 60 60 3 70,13 0,16 0,0059 0,1659
3 120 30 3 65,78 0,16 0,0181 0,1781
4 60 30 1 79,62 0,64 0,0023 0,6423
5 120 45 3 63,36 0,16 0,0277 0,1889
6 60 45 3 74,67 0,16 0,0003 0,1603
7 90 60 4 65,78 0,04 0,0181 0,0581
8 90 30 3 70,13 0,16 0,0059 0,1659
9 90 45 5 76,00 0,00 0,0000 0,0000
В результате математической обработки данных были получены две модели - в кодированном (1) и натуральном (2) выражении:
у=0,0141-0,095х1-0,122х2+0,0822х1х2+0,1528х12+0,0908х22, (1)
у=3,5995-0,04195Мк-0,0609Мо+0,000183МкМо+0,0001698Мк2+0,0004036Мо2 (2)
Дифференцирование уравнения (2) позволило получить оптимальные значения факторов: 100 % для клюквенного и 48 % для облепихового пюре к массе студнеобразователя.
Результатом проведенного математического моделирования стало построение пространственной трехмерной модели для рецептуры обогащенного желейно-фруктового мармелада, которая представлена на рисунке.
Технологический процесс изготовления мармелада осуществляется следующим образом. Прием сырья осуществляют по требованиям технической документации. Ягоды моют, свеклу моют и очищают, просеивают сыпучие ингредиенты. Ягоды протирают, свеклу измельчают и получают сок прессованием.
На втором этапе ягодное пюре подается в сироповарочный котел, загружается патока и сахар и уваривается при повышенном давлении и температуре 80°С до содержания сухих веществ 58 %. Желатин для набухания смешивают со свекольным соком и оставляют набухать при температуре 40°С в течение 20 мин.
После введения всех компонентов массу тщательно перемешивают и подают на уваривание. Мармеладную массу уваривают в варочных паровых котлах при температуре 85°С, до содержания сухих веществ 76 %. Формование осуществляется на мармеладоотливочной машине.
Готовый мармелад получил название «Бета». На мармелад разработаны проекты технической документации: Технические условия (ТУ) № 10.82.23.172-ХХХ-00471544-2018 «Мармелад желейно-фруктовый, обогащенный биологически активными веществами овощного и ягодного сырья Бета» и Технологическая инструкция (ТИ) к ТУ.
По органолептическим и физико-химическим показателям качества мармелад должен соответствовать требованиям ТУ, указанным в табл. 5, 6.
Рисунок - Графическая интерпретация моделирования рецептуры желейно-фруктового мармелада, обогащенного свекольным соком и ягодным пюре
Таблица 5 - Органолептические показатели желейно-фруктового мармелада «Бета»
Наименование показателя Характеристика
Вкус, запах и цвет Характерные для данного наименования мармелада, без постороннего привкуса и запаха. Цвет от красного до темно-красного.
Консистенция Студнеобразная. Допускается затяжистая. Допускается присутствие косточек и семечек
Форма Соответствующая данному наименованию мармелада. Для формового - правильная, с четким контуром, без деформации. Допускаются незначительные наплывы
Поверхность Глянцованная или обсыпанная сахаром-песком
Таблица 6 - Физико-химические показатели качества желейно-фруктового мармелада «Бета»
Наименование показателя Норма
Массовая доля влаги, % 24
Массовая доля фруктового (овощного) сырья, не менее, % 35
В готовом продукте также было исследовано содержание биологически активных веществ - витамина С и биофлавоноидов. Экспериментальные данные представлены в табл. 7. Примерное содержание бетаина в 100 г продукта было рассчитано, исходя из литературных данных [7].
Таким образом, потребление 100 г мармелада «Бета» удовлетворяет суточную потребность взрослого человека в витамине С на 30, а в биофлавоноидах - на 23 % и обеспечивает поступление 50 мг бетаина.
Таблица 7 - Содержание биологически активных веществ в готовом желейно-фруктовом мармеладе «Бета»
Биологически активное вещество Содержание в 100 г продукта Суточная потребность взрослого человека, мг [9] % удовлетворения суточной потребности при потреблении 100 г продукта
Содержание витамина С, мг% 21,47 70 30,70
Содержание биофлавоноидов, мг% 8,30 35 23,71
Содержание бетаина, мг% (расчетным методом) 50,74
Результаты исследований позволили сделать вывод, что желейно-фруктовый мармелад «Бета» является функциональным продуктом по содержанию биологически активных веществ - витамина С и биофлавоноидов. Благодаря этим компонентам, а также бетаину, продукт является полезным для всех категорий населения и способен оказывать благотворное влияние на сердечно-сосудистую систему человека.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кургузова, К. С. Столовая свекла - как ценный компонент для создания продуктов здорового питания / К. С. Кургузова, Е. Ю. Гораш, Е. В. Великанова // Международная научно-практическая конференция «Инновационные исследования и разработки для научного обеспечения производства и хранения экологически безопасной сельскохозяйственной и пищевой продукции»: материалы. - Краснодар, 2015. - С. 33-36.
2. Исследование качества, безопасности и состава биологически активных веществ столовой свеклы / Е. Ю. Гораш [и др.] // Научный журнал КубГАУ. - 2015. - № 113(09). - С. 1-11.
3. Курлович, Т. В. Брусника, голубика, клюква, черника / Т. В. Курлович. - Москва: Издательский дом МСП, 2015. - 128 с.
4. Яковлева, Т. П. Пищевая и биологическая ценность плодов облепихи / Т. П. Яковлева, Е. Ю. Филимонова // Пищевая промышленность. - 2011. - № 2.- С. 11-13.
5. Аймесон, А. Пищевые загустители, стабилизаторы, гелеобразователи / А. Аймесон (ред.-сост.) / пер. с англ. д-ра хим. наук С. В. Макарова. - Санкт-Петербург: ИД «Профессия», 2012. - 408 с.
6. Землякова, Е. С. Технология напитков: методические указания к лабораторным работам для студентов высших учебных заведений по дисциплине «Технология биологически активных добавок к пище на основе биологического сырья» / Е. С. Землякова. - Калининград: Изд-во ФГОУ ВПО «КГТУ», 2010. - 88 с.
7. Коновалова, Е. Ю. Свекла // Увлекательно о фармакогнозии. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://pharmacognosy.com.ua/index.php/vashe-zdorovoye-pitanije/ovoshchy/svekla (дата обращения 23.04.2018).
8. Мезенова, О. Я. Моделирование и оптимизация технологических процессов производства продуктов питания путем математического планирования эксперимента / О. Я. Ме-зенова. - Калининград: Изд-во ФГБОУ ВПО «КГТУ», 2008. - 45 с.
9. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществ для различных групп населения Российской Федерации. МР 2.3.1.2432-08 // Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека [Офиц. сайт]. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://rospotrebnadzor.ru/documents/details.php?ELEMENT_ID=4583 (дата обращения: 23.04.2018).
TECHNOLOGY OF JELLY-FRUIT MARMALADE ENHANCED BY BIOLOGICALLY ACTIVE COMPONENTS OF VEGETABLE AND BERRY RAW MATERIALS
E.V. Pankova, student, S.V. Agafonova, Candidate of Technical Sciences, [email protected] Kaliningrad State Technical University
The content of dry substances, vitamin C and bioflavonoids in beets, cranberries and sea buckthorn has been studied and the possibility of introducing this raw material into the jelly-fruit marmalade formulation has been established. Using the method of mathematical design of the experiment, the optimal amounts of sea-buckthorn and cranberry puree introduced into the formulation were obtained, and a spatial model for the formulation of enriched marmalade was obtained. Organoleptic and physicochemical indicators of the quality of the finished jelly-fruit marmalade and the content of biologically active substances in it were investigated.
jelly-fruit marmalade, beets, gelatin, cranberries, sea-buckthorn, functional food products, mathematical experiment planning
