CC BY
33
УДК: 637.146:613. 287:5
Петрина А.Б., Онопршчук О.О., Грек О.В., к. т.н. ©
Нацюнальний утверситет харчових технологт, Кигв
ВИКОРИСТАННЯ ШГРЕД1СНТ1В РОСЛИННОГО ПОХОДЖЕННЯ В
ТЕХНОЛОГИ СПРЕД1В
Дослгджено функц1онально-технолог1чш властивост1 ргзних виЫв борошна у поеднанш з молочною сировиною: форми зв 'язкгв, що виникають при взаемодИ таких ¡нгред1ент1в з жиром рослинного I тваринного походження та вологою молочног основи (молока знежиреного).
Ключовi слова: спред з наповнювачем, борошно рисове екструдоване, жиро- та водоутримуюча здатшст1.
Молочш продукти з тдвищеним вмштом жиру давно стали незамшними в харчуванш населення багатьох кра!н. Вони мають високу харчову щншсть i ввдграють важливу фiзiологiчну роль як джерело енергп i пластичного матерiалу для оргашзму, хоча достатньо ресурсоемш, калоршш, з тдвищеним вмштом холестерину. Актуальним при цьому е концепцiя зниження масово! частки жиру в молочно-жирових продуктах при умовi направленого збалансування складу за рахунок внесення добавок з функщонально-технологiчними властивостями.
1снуюча проблема економiчноl i сировинно! доступност таких iнгредiентiв, якi здебiльшого постачаються по iмпорту, вiдсутнiсть науково-обгрунтованих рекомендацiй з !х використання, диктують необхiднiсть частково! або повно! замши !х на вiтчизняну сировину рослинного походження - олш та зернопродукив. Останнi мiстять в значних кшькостях кориснi органiзму людини речовини i виступають джерелом легкозасвоюваних полiсахаридiв, бшюв, харчових волокон, вiтамiнiв, мiнеральних речовин та ш.
Враховуючи вищезазначене, поставлено завдання визначити функцiонально-технологiчнi властивостi рiзних видiв борошна у поеднаннi з молочною сировиною - дослщити форми зв'язюв, що виникають при взаемодп таких iнгредiентiв з жиром як рослинного, так i тваринного походження та вологою молочно! основи (молока знежиреного або маслянки).
Для дослщження можливост внесення борошняно-зернових наповнювачiв у спреди, в якостi функщонально-технолопчно! складово! обранi борошно рисове, кукурудзяне, житне та рисове вологотермiчно оброблене (екструдоване) [1]. В молочнш галузi щ продукти традицiйно використовуються при виробницга продуктiв дитячого харчування, мають збалансований склад i невисоку вартiсть.
Обрат види борошна мiстять достатньо велику кiлькiсть бiлка (6,9-7,2 %) з високим вмютом незамiнних амiнокислот, у тому чи^ лiзину, треонiну,
© Петрина А.Б., Онопршчук О.О., Грек О.В., 2009
289
метюшну, iзолейцину i триптофану, замшних - глютамшово! i acnapariHOBOi амiнокислот.
Основною складовою борошна е крохмаль. Середнiй вмiст крохмалю в житi i кукурудзi становить вщ 60 до 75 %, а в рис понад 80 %.
Крохмаль на 96 % складаеться з двох полюахарцщв - амшози i амiлопектину, що утворюють при кислотному гiдролiзi глюкозу. Борошно мiстить високомолекулярнi жирнi кислоти (0,6 %) i мiнеральнi речовини, головним чином фосфорну кислоту (0,2 ... 0,7 %).
Bri жири, що мютяться в борошнi умовно роздшяють на вiльнi, зв'язанi i мщно зв'язанi. Середнiй вмiст лiпiдiв житнього, рисового i кукурудзяного борошна, у %, наведено в таблиц 1 [2].
Таблиця 1
Середнш вмкт лшЫв житнього, рисового i кукурудзяного борошна, %
Борошно Вшьш лшщи Зв'язаш лшщи Мщно зв'язаш лшвди
Житне 1,68 0,37 0,51
Рисове 2,34 0,23 0,26
Кукурудзяне 4,78 0,34 0,30
Потребують вивчення основш технологiчнi властивостi вище зазначених видiв борошна для комбiнування з молочно-жировою складовою. Пiд функцiонально-технологiчними властивостями рослинно! сировини розумiють фiзико-хiмiчнi показники, що характеризують И при поeднаннi з молочною основою, а також здатшсть забезпечувати бажанi технологiчнi й споживчi властивостi, що вiдповiдають сучасним тенденщям здорового харчування. Для технологи спредiв найбiльш важливими властивостями борошняно-зернових наповнювачiв е жиро- та водоутримуюча здатноси.
Пiд жироутримуючою здатнiстю (ЖУЗ) розумшть здатнiсть частинок борошна адсорбувати на поверхш жировi кульки i переводити частину жиру у зв'язаний стан. Даний процес мае виключно фiзичну суть. Крохмальнi зерна набухають, зв'язуючи воду i жир, утворюють в'язю розчини.
Одночасне введення крохмалю i молочного бiлка сприяе кращому розчиненню останнього i призводить за рахунок юнно1 та мiжмолекулярноl взаемоди до утворення бшково-полшахаридних комплексiв, якi можуть взаемодiяти з жировою фазою, зв'язуючи таким чином частину жиру, що пщвищуе стабшьшсть емульси i покращуе реологiчнi характеристики готового продукту i його стiйкiсть при зберiганнi.
Ця iнформацiя свiдчить про можливiсть застосування борошна як стабiлiзатора жирово1 фази при розробщ нових видiв спредiв з наповнювачами, згiдно з ДСТУ 4445:2005 «Спреди та сумiшi жировЬ>. Як правило, при виробництвi спредiв рослинно-жирову складову пiдбирають таким чином, щоб температура плавлення рослинного твердого жиру була в межах 20 ... 35 °С. Це досягаеться рiзними способами. Найчастше використовують гщрогешзацш. Цей процес дозволяе пiдвищити температури плавлення рослинних жирiв i
290
перевести 1х у твердий стан. Але разом з тим, цей процес може призводити до збшьшенню кшькосп трансiзомерiв, що е небажаним явищем. Суттевим е те, що при насиченнi воднем втрачаеться частина полшенасичених жирних кислот, яю присутнi в значнiй юлькост в натуральних рослинних олiях. Також, важливим фактором е те, що додаткова гщрогешзащя пiдвищуе вартiсть рослинних жирiв.
Внесення борошна до рецептур спредiв, з метою використання його структуроутворюючих властивостей, дозволить додавати рвдю олп в бiльших кiлькостях. При цьому пiдвищуються якiснi показники, здатшсть до зберiгання. Крiм того продукт набувае бшьш збалансованого складу за рахунок внесення молочно-рослинних композицiй.
Методика визначення ЖУЗ передбачае ретельне змшування борошна з олiею або жиром в рщкому станi, витримування сумiшi для набухання i наступного центрифугування для вщдшення вiльного жиру.
Для порiвняння ЖУЗ обраних видiв борошна залежно вiд виду жиру обрали молочний жир, композицiю молочного жиру (60 %) з рослинними жирами (40 %), замшник молочного жиру «Делшон», соняшникову та олiю розторопшь Метою дослiджень було визначення ЖУЗ борошна як технолопчного показника, який необхщно враховувати при складаннi композицш молочно-рослинних та рослинно-жирових; для тдтвердження можливостi використання як рецептурного компоненту при розробщ нових видiв спредiв з наповнювачами.
Дослiдження показали, що ЖУЗ вах обраних видiв борошна за рiзними видами жиру становить вщ 101 до 192,2 % (рис. 1).
200 180
■а 160
140
я 120
п л
ч
я
в
^
Ж я а
н
^
о а 8
100 80 -Н 60 40 20 --
рисове
кукурудзяне
Борошно
□ молочний жир
И молочний жир (60 %) + рослинний жир (40 %) 0 замшник молочного жиру "Делкон"
□ соняшникова олш Л ол1я розторопш
рисове екструдоване
0
Рис. 1. Жироутримувальна здатн1сть рисового, кукурудзяного 1 житнього борошна в р1зних жирах, %
291
Найбшьше значення жироутримувально1 здатност за вама видами жиру мае рисове та рисове екструдоване борошно. Це пояснюеться найбшьшим середшм вмютом крохмалю в рисовому борошш (81,6 %), який проявляе адсорбуючi властивостi. Слiд вiдмiтити, що значення ЖУЗ борошна рисового екструдованого за обраними рослинними олiями, соняшниковою i з розторопшi складае вiдповiдно 173,0% та 169,8 %, що свщчить про можливють внесення не тшьки традицшно1 соняшниково1 олп, але й оли розторопшi до рецептур спредiв без погiршення термостiйкостi в кшькост понад 10 %.
Найвище значення ЖУЗ мае рисове екструдоване борошно по композици з молочним (192,2 %) i рослинним жиром (178 %). Саме цей вид борошняно-зерново1 добавки рекомендуеться для подальшого дослiдження як структуроутворювача при виробництвi спредiв з наповнювачами.
Оскiльки спреди е емульаею типу «вода в жирЬ>, то виникае необхiднiсть дослщження стану води в молочних композищях при додаваннi борошна. Взаемозв'язок води з присутшми компонентами визначае стшюсть спреду при зберiганнi, що е одним з найважливших показникiв якосп. Загальна вологiсть вказуе на кшьюсть вологи, але не характеризуе И вщношення до хiмiчних, бiохiмiчних i мiкробiологiчних змiн в продуктi. В забезпеченш стiйкостi при зберiганнi важливу роль вiдiграе спiввiдношення вшьно1 i зв'язано1 вологи.
Майже вся вода харчових продукив перебувае у зв'язаному сташ, але утримуеться тканинами з рiзною силою. Причини зв'язування вологи в складних системах рiзнi. Найбшьш мiцно зв'язаною е так звана оргашчно зв'язана вода, яка являе собою дуже малу частину води i перебувае, наприклад, у щшинних дiлянках бiлка або в складi хiмiчних гiдратiв. 1ншою досить мщно зв'язаною водою е прилегла волога, що являе собою моношар при бшьшост гщрофшьних груп неводного компонента. Вода, асоцшована в такий споаб з iонами й iонними групами, е найбшьше мщно зв'язаним типом прилегло1 води. До моношару приеднуеться мультишарова вода (вода полiмолекулярноl адсорбци), що утворюе кiлька шарiв за прилеглою водою. Хоча мультишар - це менш мщно зв'язана волога, шж прилегла волога, вона все-таки ще досить тюно зв'язана з неводним компонентом, i тому И властивоси ютотно вiдрiзняються вiд чисто1 води. Таким чином, зв'язана волога складаеться з морганiчноlм, прилегло1 й майже вае1 води мультишару.
У колощному станi можуть перебувати деяю жироподiбнi речовини, наприклад, лецетини або високомолекулярш вуглеводи - крохмаль й iншi речовини, якi також можуть зв'язувати воду. Швидкють набрякання й максимум поглинання води залежать вщ багатьох причин - характеру коловдв, !х iндивiдуальноl гiдрофiльностi, концентрацil, присутноси рiзних солей [3].
Як вщомо, ектрудування зернових продуктiв забезпечуе змiну властивостей крохмальних макромолекул. Очевидно, що змши, зумовленi цими процесами, знайдуть свое вiдображення у формуваннi фiзико-хiмiчних та споживчих показникiв спредiв з екструдованим борошном.
При взаемоди дисперсное' фази (борошна рисового екструдованого) та дисперсшного середовища (знежиреного молока) змшюються властивостi обох
292
складових дисперсно! системи. Гщрофшьш речовини екструдованого борошна взаемодшть з вологою молочно! складово! за рахунок утворення Н-зв'язаних полiасоцiатiв з участю молекул води i Н-зв'язаних функщональних груп гiдрофiльних речовин. Молекули гiдрофобних груп стають бiльш упорядковаш, про що свiдчить зменшення ентропи. За рахунок дисперсiйних сил гщрофобш групи агрегуються.
За лiтературними даними, гщратащя i клейстеризацiя крохмалевмшно! сировини вiдбуваeться за рахунок набухання крохмальних зерен з подальшим розривом i диспергуванням. Перебiг реакци та штегральш груповi характеристики отриманих продуктiв зручно дослщжувати методом 1Ч-спектроскопи, тому дослщження механiзму набухання, iдентифiкацiю зв'язюв, що виникають при взаемоди крохмалю борошна з вологою молочно! основи, проводили за допомогою вищевказаного методу [4].
чу
о
-
ж
о
С
90 еа S
0.70-
0.60-
0.50-
0.40--
0.30-
0.20--
0.10-
0.00
3301
3500
3000
2500
область оргатчно зв'язаног води
1600 1400
Частота юглинання, v, см"'
область води полтолекуляртя адсорбци
Рис. 2 1Ч-спектри поглинання: 1 - борошно екструдоване рисове;
2 - борошно екструдоване рисове + вода; 3 - борошно екструдоване рисове + сухе знежирене молоко + вода.
293
При вщповщних умовах спочатку готували молочно-рослинш композици з борошном рисовим екструдованим, сухим знежиреним молоком та водою у вщповщному сшввщношенш. Дослiднi зразки для спектральних дослiджень готували у виглядi роздушено! краплi мiж вiконцями КРС-5 [5].
Спектри отримували на 1Ч-Фур'е електрофотометрi «Nexus» фiрми «Nicolet» (США). Дiапазон сканування - 400-4000 см-1. Умови зйомки спектрiв: число сканiв на секунду - 7, штервал сканування - 1 см-1, роздшьна здатшсть -1 см-1.
За допомогою характеристичних нормальних коливань проводили вщнесення смуг IЧ-спектрiв та iдентифiкацiю функщональних груп. [6]
1Ч-спектри дослiдних зразюв (рис. 2) мають однотипний характер. Порiвнюючи спектри повiтряно-сухого зразку борошна екструдованого рисового (1) зi спектрами вщповщних водно-рослинних (2) та рослинно-молочних (3) композицiй, маемо, що в дшянщ ОН-валентних коливань спектрiв зразку (3) (борошно екструдоване рисове + сухе знежирене молоко + вода) спостер^аються вщповщно двi смуги 3402 см-1 та 3301 см-1. Цд смуги вiдповiдають двом типам Н-зв'язано! води. Смуга 3301 см-1 належить водi, що органiчно зв'язана з функщональними групами дисперсно! системи, смуга 3402 см-1 - поверхнево адсорбованш водь Це свщчить про утворення Н-зв'язаних полiасоцiатiв води з гщрофшьними функцiональними групами дисперсно! системи, за рахунок яких вiдбуваеться гщратащя та набухання крохмалю.
Аналiзуючи 1Ч-спектри смуг води в дiлянцi деформацшних коливань (1620 см-1) для зразюв борошна рисового екструдованого, водно-рослинно! та молочно-рослинних композицш, бачимо, що !х вщносна iнтенсивнiсть 3 рази вища порiвняно з iншими зразками. Це вказуе на те, що додавання вщповщно! кшькосп борошна рисового екструдованого дае можливють збiльшити кiлькiсть оргашчно зв'язано! води в 3 рази.
Дослщження жироутримувально! здатностi борошна показали, що вс обранi види мають значення вiд 101 до 192,2 %. Найвищий показник ЖУЗ з уЫх видiв жирiв мае рисове екструдоване борошно. 1нтенсившше всiма видами борошна поглинаеться молочний жир. Також доведено, що дослщжуваним видам борошна притаманш структуроутворюючi властивостi рiзного ступеня -найбiльше це характерно для екструдованого рисового борошна, що пояснюеться збшьшенням кiлькостi гiдрофiльних функцiональних груп, яю утворюються пiд час екструдування, внаслiдок чого пiдвищуеться кiлькiсть оргашчно зв'язано! води в рази, що було вже зазначено. Даш дослщження доводять можливють використання рисового екструдованого борошна як стабшзатора жирово! i водно! фаз в технологи спредiв з наповнювачами, розширюючи можливостi використання олш з нетрадицшно! рослинно! сировини.
294
Л1тература
1. ТУ У 00883403.002-99 Крупа и мука экструзионные.
2. Е.Л.Казаков, Г.П.Короленко Биохимия зерна и зернопродуктов. - СПб.: ГИОРД, 2005 - 512 с.
3. Ленинджер А. Биохимия: Пер. с англ. - М.: Мир, 1974. - 959 с.
4. Пищевая химия / Нечаев А.П., Траубенберг С.Е., Кочеткова А.А. и др. Под ред. А.П. Нечаева. Издание 3-е, испр. - СПб.: ГИОРД, 2004. - 640с.
5. Онопршчук О.О, Петрина А.Б., Грек О.В. Дослщження форм зв'язюв крохмальвмютко! сировини з вологою молочно! основи. - Л.: Науковий вкник ЛНАВМ iменi С.З. Гжицького, 2007. - 172 с.
6. Беллами Л. ИК-спектры сложных молекул. - М.: Мир, 1975. - 190 с.
Стаття надшшла до редакцИ 8.09.2009
295
