Использование отходов сокового производства для рецептурного состава ягодно-овощных чипсов

Введение. Промышленная переработка сельскохозяйственного сырья влечет за собой образование большого количества вторичных ресурсов, которые в настоящее время не всегда эффективно используются.

Производство соков и напитков на их основе занимает значимое место в переработке плодово-ягодного и овощного сырья. Соки получают путем механического воздействия на фрукты или овощи и консервации их физическими способами. При производстве соков все составные водорастворимые элементы (витамины, сахара, минеральные и пектиновые вещества) практически полностью переходят в сок, а нерастворимые (клетчатка, каротиноиды, липиды и др.) в большей степени остаются в выжимках. Таким образом, выжимки – это натуральный побочный продукт высокой влажности, оставшийся в результате экстракции при производстве соков из фруктов и овощей и других типов переработки и обладающий высокой пищевой ценностью.

В Красноярском крае для производства соков в первую очередь используют местные сырьевые ресурсы. Плодово-ягодное и овощное сырье, такое как морковь, клюква, свекла, брусника, тыква и другие, обладает высокой пищевой ценностью, имеют яркую окраску, хорошие вкусовые качества.

Морковь – одна из основных овощных культур в России, в том числе и Красноярском крае, обладает диетическими свойствами, содержит в среднем около12 % сахаров, β-каротин (в красной моркови – 9,0 мг, в желтой – 1,10), минеральные вещества и много витаминов, а также заменимые и незаменимые аминокислоты (900 мг на 100 г красной моркови) [1]. Многие из растительных пигментов моркови работают как антиоксиданты и противовоспалительные аген- ты, отвечающие за иммунитет, улучшают зрение и укрепляют стенки сосудов [2].

Свеклу ценят за ее вкусовые качества и хорошую сохраняемость в течение всего года. Свекла содержит активные красящие компоненты – бетацианы ( 250–400 мг/100 г), которые представлены бетанином и бета-ксантином. В корнеплоде содержится до 8–10 % сахаров, 2,5 % пищевых волокон [1, 3].

Плоды тыквы содержат 8–10 % сахаров, витамины группы B и β-каротин (1,50 мг/100 г); соли железа (400 мкг) и фосфора (25,0 мг); фо-лацин (14,0 мг). За счет высокого содержания пектиновых веществ повидло, варенье и даже соки хорошо желируются, что придает им диетические свойства [1, 3].

Смородина – высокоурожайная культура, в том числе и в Сибирском регионе. Свежие ягоды смородины являются источником витамина С (200 мг/100г), пищевых волокон (4,8 г/100 г), при этом калорийность составляет всего 45 ккал [3]. Сок и отвары из ягод широко используются как витаминные напитки [4].

Брусника является дикорастущей ягодой Красноярского края. Имеет ярко-красные многосеменные ягоды шаровидной формы. Близкий родственник клюквы, но по сравнению с ней брусника имеет более высокую сахаристость и менее низкую кислотность. В 100 граммах ягод брусники содержатся: моносахара – 8,1 г, пищевые волокна – 2,5 г, калий – 73 мг, кальций – 40 мг и даже β-каротин (0,05 мг). Бензойная кислота (158 мг/100 г), содержащаяся в бруснике, сохраняет ягоду без консервации длительное время, обеспечивая микробиологическую безопасность [5].

Высокая пищевая ценность рассмотренного выше растительного сырья предполагает и высокую ценность выжимок, полученных при производстве соков, в первую очередь с точки зрения наличия пищевых волокон.

Пищевые волокна – это вещества, не обладающие калорийностью, но оказывающие профилактическое воздействие на организм человека. Плодово-ягодное и овощное сырье является основным источником пищевых волокон, которые представлены в большей степени пектиновыми веществами и клетчаткой. Хорошая адсорбция и антиоксидантная активность пищевых волокон способствуют очистке организма от эндо- и экзотоксикантов, предотвращая развитие таких заболеваний, как атеросклероз, гипертония и диабет [6].

Отходы сокового производства находят применение в производстве различных видов напитков, в виде обогащающих добавок в различные продукты питания [7–9]. Несмотря на это, применение выжимок для обогащения пищевых продуктов носит ограниченный характер, поэтому имеет широкий потенциал для научных исследований, например для создания ассортимента ягодно-овощных чипсов.

В настоящее время чипсы (от англ. слова «chip» – «пластина») являются самым популярным видом снэков. Чипсы представляют собой высушенные или обжаренные в растительном масле пластинки, тонкие и хрупкие. Обладают огромной популярностью, особенно среди молодежи и детей, чье здоровье оценивается как будущее нации. В связи с этим разработка новых типов продуктов, обладающих пользой и вырабатываемых без применения консервантов, синтетических добавок, большого содержания жира и соли, является актуальной задачей.

Цель работы. Моделирование рецептуры чипсов на основе ягодно-овощных жмыхов.

Задачи: определение качественных показателей и пищевой ценности жмыхов из ягод и овощей для чипсов в различных сочетаниях; моделирование, оптимизация рецептурного состава.

Объекты и методы исследования. Объектами исследования служили морковь, тыква, свекла столовая свежая, брусника, смородина черная свежие. Схема производства опытных партий ягодно-овощных чипсов предполагает инспекцию указанных видов ягод, овощей, промывание, очистку корнеплодов, получение сока из каждого вида сырья отдельно. Далее – комбинирование ягодного и овощного жмыха в различных композициях и пропорциях. Для приготовления непосредственно чипсов предполагается измельчение ягодно-овощной массы в блендере с небольшим количеством сахара и крахмала, раскатка массы в тонкий пласт, формование фигурным прессом. Далее заготовки высушиваются до содержания сухих веществ 7–9 %.

На данном этапе производили моделирование рецептурного состава и выбор оптимальной рецептуры исходя из органолептической оценки и анализа пищевой ценности, в первую очередь пищевых волокон.

Моделирование, статистический и регрессионный анализ данных эксперимента проводили в программе «Statistica 6». Разницу при сравнении средних значений считали достоверной при 95%-м уровне значимости (р < 0,05). В работе использовали основные физико-химические и органолептические методы исследований. Оценку органолептических показателей комби- нированных масс проводили по 5-балльной шкале. Содержание сухих веществ, пектина, клетчатки – согласно ГОСТам на данные виды исследований.

Результаты и их обсуждение. Жмых получали путем отжима сока из выбранных видов сырья. Из различных видов ягодного и овощного жмыха составляли композиции с различными пропорциями (табл. 1).

Таблица 1

Композиции из комбинированных видов жмыхов, %

Номер композиции	Овощной жмых	Ягодный жмых
1	70	30
2	60	40
3	50	50
4	40	60
5	30	70

Для оценки потребительских свойств буду- Общая органолептическая оценка качества щих чипсов определяющими являлись органо- представлена на рисунках 1–3.

лептические показатели ягодно-овощных масс.

^^^м Внешний вид

^^^^в Цвет

^^^^вЗапах

^^^^в Вкус

■■■■■■■ •Консистенция

■■■■ вВнешний вид

^^^^^^ Цвет

« ■■■■■ в»Запах

^^^м Вкус

« ■■■■■■ вКонсистенция

Рис. 1. Оценка органолептических показателей Рис. 2. Оценка органолептических показа-композиции «Свекла–смородина»          телей композиции «Морковь–смородина»

Рис. 3. Оценка органолептических показателей композиции «Тыква–брусника»

Анализ показал, что образцы № 3 и 4 (соотношения 50:50 и 40:60) для всех видов композиций имели оценку 4,8–5,0 балла.

Композиция «Тыква–брусника» имела яркий розовый цвет, вкус приятный, кисло-сладкий и брусничный аромат; композиция «Морковь– смородина» имела выраженный фиолетовый цвет и кисло-сладкий привкус смородины; композиция «Свекла–смородина» – темнофиолетового цвета, с приятным кисловатым вкусом. Все составы имели пастообразную неоднородную консистенцию.

Ягодно-овощные массы прежде всего рассматривали как источник пищевых волокон и минеральных веществ-компонентов, наиболее устойчивых ко всем видам переработки – механическому (отжимание сока), тепловому (сушка). Поэтому во всех вариантах образцов определяли содержание таких значимых для организма веществ, как пектин и клетчатка.

Для оптимизации компонентного состава ягодных и овощных ингредиентов был проведен регрессионный анализ экспериментальных данных. Зависимыми переменными определены композиции овощного и ягодного жмыха (Y1 – содержание овощного жмыха, Y2 – содержание ягодного жмыха), независимыми – органолептические показатели: внешний вид (Х1), цвет (Х2), вкус (Х3), консистенция (Х4) и содержание клетчатки (Х5) и пектина (Х6).

На рисунках 4–6 представлено графическое изображение моделей на примере массы из тыквы и брусники. Регрессионные уравнения приведены на графиках. Зависимость между анализируемыми показателями носит линейный характер. Сходные модели имеют композиции свекольного-смородинового и морковного-смородинового жмыхов.

С помощью полученных моделей определяли оптимальное соотношение рецептурных компонентов ягодно-овощных масс.

Минимальные и максимальные пределы функций были установлены на основании получения экспериментальных данных.

3D Surface Plot of у1 against х1 and х2 9v*10c у1 = 107,327+4,086*x-19,5325*y

■ > 100

■ < 100

о < 80

о < 60

о < 40

о < 20

3D Surface Plot of у2 against х1 and х2 9v*10c у2 = -7,327-4,086*x+19,5325*y

■ > 80

■ < 80

о < 60

о < 40

о < 20

о< 0

1                                                               2

Рис. 4. Композиции тыквенного (1) и брусничного жмыха (2) по внешнему виду и цвету

3D Surface Plot of у1 against х3 and х4 9v*10c у1 = -17,6289-23,3814*x+34,3505*y

и > 100

■ < 100

о < 80

о < 60

о < 40

о < 20

о< 0

о < -20

3D Surface Plot of у2 against х3 and х4 9v*10c у2 = 117,6289+23,3814*x-34,3505*y

и > 120

■ < 120

о < 100

о < 80

о < 60

о < 40

о < 20

о< 0

Рис. 5. Композиции тыквенного (1) и брусничного жмыха (2) по вкусу и консистенции

3D Surface Plot of У1 against Х4 and Х5 11v*10c

>

<

<

<

<

<

<

<

3D Surface Plot of У2 against Х4 and Х5 11v*10c

У2 = 133,6285-5,0172*x-13,2176*y

> 80

< 80

< 70

< 60

< 50

< 40

< 30

< 20

Рис. 6. Композиции тыквенного (1) и брусничного жмыха (2) по содержанию клетчатки и пектина

Неравенства получили следующий вид:

Масса	Масса	Масса
свекольно-смородиновая	морковно-смородиновая	тыквенно-брусничная
30,0 ≤ Y 1 ≤ 50,0	30,0≤ Y 1 ʹ ≤ 50,0	30,0≤ Y 1 ʹʹ ≤ 50,0
50 ≤ Y 2 ≤ 70,0	50,0≤ Y 2 ʹ ≤ 70,0	50,0≤ Y 2 ʹʹ ≤ 70,0

Значения варьируемых компонентов

4,0 ≤ Х 1 ≤ 5,0	4,5≤ Х 1 ʹ ≤ 5,0	4,5≤ Х 1 ʹʹ ≤ 5,0
4,5 ≤ Х 2 ≤ 5,0	4,5 ≤ Х 2 ʹ ≤ 5,0	4,5 ≤ Х 2 ʹʹ ≤ 5,0
4,5 ≤ Х 3 ≤ 5,0	4,5 ≤ Х 3 ʹ ≤ 5,0	4,5 ≤ Х 3 ʹʹ ≤ 5,0
4,5 ≤ Х 4 ≤ 5,0	4,5 ≤ Х 4 ʹ ≤ 5,0	4,5 ≤ Х 4 ʹʹ ≤ 5,0
1,65 ≤ Х 5 ≤ 1,7	1,63 ≤ Х 5 ʹ ≤ 1,67	0,57 ≤ Х 5 ʹʹ ≤ 0,89
2,8 ≤ Х 6 ≤ 3,05	2,4 ≤ Х 6 ʹ ≤ 2,9	2,48 ≤ Х 6 ʹʹ ≤ 2,72

Выводы. Разработка рецептурных составляющих ягодно-овощных чипсов, проведенная с помощью математического моделирования, определила следующие соотношения: морковносмородиновая масса – 40,17:59,8; свекольно- смородиновая – 49,9:50,1 и тыквенно-брусничная масса – 50,82:49,18. В данных пропорциях наблюдается максимально высокая корреляция между органолептическими показателями и содержанием пищевых волокон (табл. 2).

Таблица 2

Содержание основных видов пищевых волокон в экспериментальных образцах ягодно-овощных масс

Вид ягодно-овощной массы	Массовая доля сухих веществ, %	Содержание основных видов пищевых волокон, г/100г
		Пектин	Клетчатка
Свекольно-смородиновая	21,1	2,9	1,7
Морковно-смородиновая	20,6	2,7	1,66
Тыквенно-брусничная	18,3	2,6	0,95

Норма потребления пищевых волокон в сутки для взрослого человека составляет 25 г. За счет употребления 100 грамм ягодно-овощных чипсов суточная потребность человека в пищевых волокнах обеспечивается на 14,2–18,4 % в зависимости от вида будущих чипсов, что доказывает целесообразность данной работы. На следующем этапе предполагается обосновать вид и продолжительность сушки для получения готового продукта и сохранности пищевых волокон.