Функциональные продукты питания с использованием компонентов вторичного сырья сокового производства

Мировой рынок лечебно-профилактического питания оценивается в 18 млрд. долларов США. Этот сегмент динамично развивается в мире. Рынок функциональных продуктов

США является самым крупным, его доля в общем объёме составляет по разным оценкам от 35 до 50%. На европейском рынке лидерство по производству и потреблению функциональных продуктов занимают Германия, Франция, Великобритания, Нидерланды [1–4].

Об актуальности исследований, направленных на развитие технологий производства функциональных продуктов, свидетельствует ряд документов, принятых в Российской Федерации. Последние из которых – это Стратегия повышения качества пищевой продукции в РФ до 2030 гг., утвержденная 29 июня 2016 г., ориентированная на обеспечение полноценного питания, профилактику заболеваний и повышение качества жизни населения, а также стимулирование развития производства функциональных продуктов надлежащего качества. На российском рынке пищевых продуктов сравнительно высокими темпами растет инновационная научно-исследовательская активность, подтверждающая необходимость разработки новых специализированных изделий, имеющих лечебно-профилактическое назначение [5,12]. Краснодарский край благодаря благоприятным почвенноклиматическим условиям традиционно является крупнейшим производителем яблок, которые используются как в свежем, так и в консервированном виде. Огромный сегмент для исследований представляет вторичное сырье сокового производства. При переработке яблок на сок остаётся до 30,0–45,0% выжимок, в составе которых остаётся достаточно много полезных веществ, имеющих лечебно-профилактическую значимость для организма. По сравнению с исходным сырьем выжимки отличаются более высоким содержанием пектина, количество которого в зависимости от используемого сырья варьирует от 1,1 до 1,5% [6, 7].

Значительную физиологическую роль играют витамины и полифенолы, которые частично сохраняются в выжимках при переработке яблок. В их числе – лейкоантоцианы и мономерные соединения фенола – группа окислительных кислот (галловая), производные коричной кислоты (кофейная, хлорогеновая), обладающие Р-витаминной активностью. Мелкодисперсная структура и большая площадь поверхности порошков позволяет нейтрализовать и вывести из организма продукты обмена, токсины, бактерии и тяжёлые металлы, выполняя функцию биосорбентов за счет своих комплексообразующих свойств [8].

В настоящее время пищевая промышленность остро нуждается в переработке вторичного сырья сокового производства на универсальные порошки, которые могут быть широко использованы в виде: наполнителей, сырья для различных концентратов, кондитерских изделий, как компоненты функциональных продуктов целенаправленного назначения, добавок при приготовлении питания всех групп населения [9, 10].

Материалы и методы

В исследовании находились: порошок яблочный, полученный из вторичного сырья сокового производства, новые виды консервной продукции с добавлением яблочного порошка.

Определение химических показателей качества проводили с использованием титриметрических, фотометрических, спектрофотометрических методов анализа, в том числе: растворимые сухие вещества – по ГОСТ 29030-91; общие сахара – по ГОСТ 8756-13.87; полифе-нольный состав – по методике Л.И. Вигорова, Р-активные вещества – труды III семинара по БАВ, Свердловск, 1972; витамин С – по А.И. Ермакову; титруемые кислоты – по ГОСТ 25555.0-82; фракционный состав сахаров (Д-глюкоза и Д-фруктоза) – по ГОСТ Р 51440-99; пектиновые вещества – карбазольным методом в модификации Сапожниковой. Ретроспективные исследования проведены на всех этапах переработки вторичного сырья, включая готовую продукцию.

При проектировании рецептурной композиции функциональных продуктов применен проблемно-ориентированный подход, позволяющий решать задачи совмещения удовлетворения медико-биологических требований и соблюдения основных технологических принципов при обогащении пищевых продуктов эссенциальными нутриентами путем моделирования и конструирования пищевых систем. Математическое моделирование рецептурных композиций проводили при помощи составления балансовых уравнений на каждый вид продукции.

Результаты и обсуждение

Получен порошок яблочный из вторичного сырья сокового производства, который использовали как компонент функциональных продуктов. Результаты испытаний показали, что для увеличения выхода биологически активных веществ (БАВ) в легкоусвояемой форме в порошке яблочную выжимку необходимо высушить на инфракрасной (ИК) сушилке, измельчить и отправить на универсальный классификатор, который способствует лучшей экстракции моносахаров, пектина, макро- и микроэлементов и делит ее на фракции в зависимости от дальнейшего применения. Использование ИК-сушилки позволяет разрушить цитоплазменные оболочки плодовых клеток, при этом не наблюдаются процессы деполимеризации пектиновых соединений, что обеспечивает высокую желирующую способность студнеобразующей фракции порошка. Результаты исследований приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Показатели качества порошка яблочного после первого и второго уровня классификатора Таblе1.

Apple powder quality indicators after the first and second level classifier

Наименование показателей Name of indicators	Единицы измерений Units of measurement	Содержание в выжимке The contents in the squeeze
		до классификатора Before classifier	после 1 уровня классификатора After level 1 of the classifier	после 2 уровня классификатора After level 2of the classifier
Сахароза | Sucrose		4,6	2,2	0,2
Фруктоза | Fructose	%	5,8	17,4	24,4
Глюкоза | Glucose		3,4	13,7	22,8
Сахар общий | Total sugar		4,2	34,0	48,0
Клетчатка | Cellulose	%	35,1	34,0	20,0
Пектин | Pectin	%	3,7	4,6	4,8
Желирующая способность |	мм. рт. ст. |	160,0	240,0	280,0
Gelling ablity	mm.rt.st.

При помощи универсального классификатора осуществляется подбор горизонтальных и вертикальных частот вибрации сеток-мембран с разными пропускными отверстиями, где происходит вначале основное отделение включений (плодоножек, семян), а затем в других дифференциально-проницаемых мембранах идет резкое ослабление молекулярных связей в высокомолекулярных соединениях выжимок. Измельченный сухой продукт разделяется на фракции по принципу резонанса, который наступает при совпадении внешней (возбуждающей) генерируемой с внутренней частотой всей колебательной системы.

Таким образом, усовершенствованная технологическая схема позволяет получить три фракции порошка разного назначения –для получения нектаров, хлебобулочных изделий (с высоким содержанием сахаров, пектина), фракции порошка с высокими желирующими свойствами (для подварок, повидла), и небольшая фракция утилизируемых балластных веществ [10, 11].

В зависимости от используемого сырья порошок содержит не менее 78,0% сухих веществ и не менее 44,2% общих сахаров. Биохимические показатели качества приведены в таблице 2.

Фракционный состав сахаров представлен в основном моносахарами – фруктозой и глюкозой (таблица 3).

Таблица 2.

Химический состав порошка из вторичного сырья сокового производства

Table 2.

Chemical composition of recycled powder juice production

Наименование показателей | Name of indicators	Значение показателей | Value of indicator			Коэффициент вариации | Coefficient of variation
	min	max	cреднее | medium
Общие сухие вещества, % | The common things of substance	78,0	82,0	80,0	2,5
Общий сахар, % | Total sugar	44,2	70,0	60,0	15,9
Общая кислотность, % | Total acidity	0,50	1,1	0,75	6,6
Витамин С, мг/100г | Ascorbic acid, mg/100g	3,5	6,4	5,7	5,5
Витамин Р, мг/100г | Vitamin P, mg/100g	28,9	50,6	39,9	12,2
Сумма пектиновых веществ, % | The amount of pectin	3,7	6,0	5,3	14,0
Клетчатка, % | Celulose	15,0	20,0	17,5	6,8
Минеральный состав, мг/100 г | Mineral composition, mg/100g
Калий | Potassium	1011,9	100,0	1055,4	64,4
Кальций | Calcium	513,2	544,4	528,8	25,8
Магний | Magnesium	119,4	128,4	124,0	12.6

Таблица 3.

Фракционный состав сахаров порошка из вторичного сырья сокового производства

Table 3.

Fractional composition of sugars recycled powder juice production

Наименование показателей | Name of indicators	Значение показателей Value of indicator
	min	max	cреднее medium
Фруктоза,% | Fructose	12,8	20,8	16,8
Глюкоза,% | Glucose	10,8	22,5	16,7
Сахароза,% | Sucrose	7,0	9,6	8,4

Для производства порошка предусмотрено использование яблочных выжимок с высоким содержанием пектина (более 1,0%), полученных из яблок сортов позднего срока созревания – Ренет Кубанский, Ренет Симиренко, Айдаред, Прикубанское. Применение таких порошков в консервном производстве уменьшает потребность в сахаре, лимонной кислоте и других видах сырья, сокращая их нормы расхода. Одним из перспективных направлений создания продуктов повышенной биологической ценности является изготовление напитков, нектаров, десертов [5, 11]. С целью повышения эффективности использования яблочного порошка были разработаны модели рецептурных композиции и созданы опытные партии консервной продукции, на которые составлены балансовые уравнения по содержанию функционально значимых компонентов. Один из них – «Фитонектар «Плодовый» – представлен в таблице 4

Таблица 4.

Химический состав рецептурных ингредиентов продукта «Фитонектар «Плодовый»

Table 4.

Chemical composition of prescription product ingredients "Fitonektar" Fruit"

Ингредиенты | Ingredients	Массовая доля, % | Mass fraction	Биохимические показатели, мг/100 г | Biochemical parameters, mg/100g			Пектин. вещества, % Pectin substances
		Витамин С | Ascorbicacid	Витамин Р | VitaminP	Общие полифенолы | Total polyphenols
Пюре из плодов вишни, Х 1 | Puree from cherry	30,0	12,0	44,0	93,5	0,66
Околоплодник ореха протёртый, Х 2 | Pericarpwal nut srubbed	10,0	432,0	100,0	80,0	1,1
Плодовый сироп (50 %), Х 3 | Fruit syrup	55,0	12,0	18,8	42,6	0,16
Порошок яблочный, Х 4 | Apple powder	5,0	5,8	22,0	37,4	6,0
Балансовые уравнения по содержанию функционально значимых компонентов в готовом продукте | Balance equations for the content of functionally significant components in the finished product	По пектину: 0,007Х 1 +0,01Х 2 +0,001Х 4 + 0,6Х 5 = 3,35% By pectin, % По витамину С: 0,12Х 1 +4,32Х 2 +0,12Х 3 +0,6Х 4 =48,9мг/100 г. By ascorbic acid, mg/100g По витамину Р: 0,4Х 1 +1,0Х 2 +0,18Х 3 +0,22Х 4 =41,7 мг/100 г. By vitamin P, mg/100g По общим полифенолам: 0,9Х 1 +0,8Х 2 +0,4Х 3 + 0,37Х 4 = 72,5 мг/100г total polyphenols, mg/100g

Главным критерием создания нового вида продукции является оптимальный подбор компонентов рецептурной композиции, производимый по максимальным значениям витаминного состава, пектиновых, полифенольных и минеральных веществ. Достигли эту цель путём использования пюре из вишни, полифенольный состав которой в комплексе с биофлавоноидами околоплодника ореха грецкого, порошка из яблочных выжимок способствует обогащению готового продукта необходимыми компонентами, обеспечивает синергетический эффект, дополняя пищевые и лечебно-профилактические качества готового продукта, что обеспечивается внесением в композицию вышеуказанных ингредиентов. По физико-техническим показателям готовый продукт соответствует нормам, предъявляемым к напиткам, сокам, нектарам, и наряду с высокими химическими показателями отличается высокими органолептическими свойствами [11].

Экономический эффект получен за счет введения в рецептурные композиции плодов с высоким содержанием сахаров, сиропа плодового, который является вторичным сырьём после цукатов, а также порошка яблочного, что позволяет получить консервную продукцию заданного качества и снизить норму расхода сырья и материалов (сахара) на производство 1 туб. консервов.

При разработке технологической схемы консервов «Десерт землянично–ореховый»

были учтены особенности химического состава основного и вспомогательного сырья и различные соотношения компонентов, по результатам которых была скомпонована рецептурная композиция нового вида функциональных продуктов питания.

Исследования по подбору компонентов рецептурной композиции «Десерт земляничноореховый» показали, что максимально приближен по химическому составу и органолептическим показателям вариант № 1, представлены в таблице 5.

Таблица 5.

Оптимизация рецептурной композиции консервов «Десерт землянично-ореховый»

Table 5.

Optimizing of prescription composition of canned food "Dessert Strawberry-walnut"

Наименование компонентов | Name of components	Варианты рецептур | Recipe options
	I \	II        \	III       \	IV
	Рецептура компонентов, % | Formulation of components
Земляника протёртая | Strawberries grated	74,0	78,0	80,0	72,0
Орех грецкий в потребительской зрелости| Walnut in consumer maturity	2,0	4,0	2,5	2,2
Орех грецкий в молочной зрелости, протёртый | Walnut in milk maturity rubbed	1,5	0,5	2,0	2,0
Сок концентрированный из брусники | The concentrated juice from cranberries	0,48	-	0,5	1,0
Порошок яблочный | Apple powder	2,5	5,0	4,0	2,0
Сахар | Sugar	19,5	12,3	10,8	-
Кислота лимонная | Citric acid	0,2	0,2	0,2	0,2

Заключение

Разработка и внедрение продуктов функциональной направленности с использованием вторичных пищевых отходов, позволяет придать им лечебно-профилактические свойства. Внедрение безотходной технологии получения фруктовых сахаросодержащих мелкодисперсных порошков имеет большой экономический