Использование продукта переработки рябины (Sorbus aucuparia) для оптимизации рецептур продуктов функциональной направленности

Введение. На сегодняшний день население в повседневной жизни ежедневно испытывает стресс от внешних факторов. Природные катаклизмы, нервное напряжение, недостаток вита- минов негативно влияют на состояние здоровья и иммунную систему. Современный человек, с одной стороны, потребляет недостаточное количество физиологически необходимых веществ, а с другой – потребляет пищу с избытком жиров и легкоусвояемых углеводов, что является причиной многих заболеваний. Введение в структуру питания пищевых продуктов, содержащих функциональные ингредиенты, – одна из главных задач по созданию новых качественных продуктов питания, улучшающих пищевой статус населения [1].

Для этого необходимы следующие нововведения в пищевой промышленности: применение результатов научных исследований в производстве, выбор экологически чистого сырья, а также обогащение продукции витаминами и увеличение ее пищевой ценности.

Одним из продуктов, обладающим высоким уровнем содержащихся в нем полезных веществ, является рябина обыкновенная (Sorbus L.). Растение распространено в основном в Сибирском регионе. Плоды этого дерева нечасто применяются в сфере пищевого производства [2].

Цель исследования. Использование продукта переработки рябины в виде пюре для оптимизации рецептур продуктов функциональной направленности.

Задачи : научное обоснование применения растительной добавки; определение химического состава плодов и пюре рябины; разработка технологии и рецептур продуктов функционального назначения с применением метода математического моделирования; оценка качества готовой продукции; обоснование функционального назначения.

Объекты и методы исследования. Важно отметить, что плоды рябины обогащены полезными веществами, витаминами, минералами, а также включают Р-активные вещества и по их количеству занимают одну из лидирующих позиций среди других плодовых растений. К Р-веществам относятся такие элементы, как флафоноиды, биофлавоноиды, антоцианы, лейкоантоцианы, лецитин и катехины, которые благотворно влияют на сосудистую систему организма.

Также плоды рябины содержат дубильные вещества, что придает им горький вкус. Вкусовые свойства являются основным ограничительным фактором применения ягод в пищевой промышленности.

Результаты исследования и их обсуждение Технология приготовления рябинового пюре

Этап 1. Для получения пюре подготовленные плоды рябины подвергли бланшированию и измельчению, чтобы нейтрализовать горечь.

Этап 2. Для сохранения пюре применили вакуумирование с последующей глубокой заморозкой в шокере при температуре -25 °С. Даль- нейшее хранение пюре производилось в холодильной камере при температуре -18 °С.

В результате получили пюре рябины с хорошими органолептическими показателями, высокой биологической активностью. Результаты изучения качественного состава пюре из плодов рябины представлены в таблице 1.

Таблица 1

Физико-химические показатели пюре рябины

Показатель	НД на методы испытаний	Значение
Влажность, %	ГОСТ 28561-90	34
Сырая клетчатка, г/кг	ГОСТ 31675-2012	0,09
Сырая зола, г/кг	ГОСТ 26226-95	0,73
Сахара, %	ГОСТ 26176-91	11,77
Макро-, микроэлементы:
кальций, %	ГОСТ 26570-95	0,05
фосфор, %	ГОСТ 26657-97	0,01
калий, г/кг	ГОСТ 30504-97	3,66
цинк, мг/кг	ГОСТ 27996-88	1,4
АОА, мг кверцетина на /г прод.	ГОСТ Р 54037-2010	3,5
Витамин С, мг%/г	ГОСТ 24556-89	160
β-каротин, мг%	ГОСТ 12823-2-2014	10,5

Исходя из данной таблицы, можно сделать вывод, что в пюре рябины высокие показатели β-каротина, витамина С и АОА.

При проведении дегустационного анализа пюре использовали дескрипторно-профильный метод, наглядно демонстрирующий его высокие органолептические показатели (рис. 1).

Рис. 1. Вкусовая профилограмма пюре рябины

Анализ показал, что пюре рябины после соответствующей технологической обработки (бланшированием и измельчением с последующей глубокой заморозкой) не обладало яркой горечью, присутствовало менее выраженное послевкусие.

Для изучения уровня антиоксидантной активности (АОА) плодов рябины и пюре была использована методика измерения водорастворимых антиоксидантов № 31-07 от 4 мая 2007 (№ 20706-05).

Показатели антиоксидантной активности продукта переработки из плодов рябины представлены в таблице 2.

Результаты исследования АОА

Таблица 2

Образец	АОА, мкг кверцетина/г продукта
Рябина исходная	4,2
Пюре рябины	3,5

Полученные результаты антиоксидантной активности соответствуют функциональной потребности. Суточное потребление БАВ: антиоксиданты (кверцетин) ~ 30 мг.

Для качественного определения биофлавоноидов была выбрана наиболее характерная реакция – с хлоридом железа (III), а для анализа комплексов – спектрофотометрический метод [3, 4].

Полученные данные представлены в таблице 3.

Содержание витамина С и β-каротина определяли стандартным методом [5, 6]. Полученные данные представлены в таблице 4.

Расчет содержания флавоноидов в пюре рябины

Таблица 3

Образец	Опт.плотность (D)	Конц. (С)	Масса навески рябины, г	Масса флавоноидов, мг	Содержание флавоноидов, мг/г	Процент
Р-р рябины	0,212±0,003	0,009±0,001	4,1±0,02	9,0±0,03	2,24±0,02	0,224
Р-р рябинового пюре	0,143±0,002	0,005±0,001	15±0,1	2,17±0,01	1,45±0,02	0,145

Таблица 4

Образец	Витамин С, мг/г	β-каротин,мг/г
Пюре рябины	160	10,5

Содержание витамина С и в-каротина в пюре рябины

Разработка продуктов функционального направления с применением пюре из рябины

Полученное ягодное пюре использовали для приготовления выпечки и кондитерского крема.

Рябиновое пюре в ходе приготовления теста добавляли совместно с мукой после взбивания таких составляющих, как сахарный песок и белки яиц, в пропорциях: пюре из плодов рябины – 10 % от общей массы пшеничной муки, овсяные отруби – 25 %, уменьшая ее объем на объем введенных компонентов.

При приготовлении кондитерского крема пюре вводилось в соединенные взбитые сливки с яич-но-молочной смесью с сахаром и желатином.

Для того чтобы определить наилучшие пропорции каждого из компонентов в рецептах приготовления выпечки и кондитерского крема, была построена математическая модель, в основе которой лежит решение уравнений и неравенств при помощи программы MatLab. При этом целевой функцией являлось определение содержания в готовых образцах пищевых веществ (витамина С, флавоноидов, β-каротина) в количествах, обеспечивающих функциональность изделий (табл. 5). Массовые доли критериев качества по каждому входящему компоненту взяты из нормативной документации [7].

Таблица 5

Информационная матрица данных по рецептуре «Ягодный крем c добавлением пюре рябины»

Рецептурные ингредиенты	Диапазон варьирования	Содержание витамина С, мг%	Содержание β-каротина, мг%	Содержание флавоноидов, мг%	Индекс, Х i	Энергетическая ценность, ккал
Сливки	25–30	0	0	0	Х1	322
Молоко	10–18	1,3	0,01	0	Х2	54
Сахар-песок	3–6	0	0	0	Х3	399
Вода	6–10,5	0	0	0	Х4	0
Пюре рябины	6,5–14	312	10,5	145,38	Х5	82
Желатин	1–1,5	0	0	0	Х6	0

Через Х1–Х6 соответственно обозначены искомый удельный вес включения в состав изделия каждого вида сырья. Необходимо найти искомые значения, при которых

F(x) = min {322· Х1 +54· Х2 +399· Х3 +0· Х4 +82· Х5 +0· Х6 } при соблюдении следующих условий:

• 1)    наличие витамина С не менее 10,5 мг (15 % от суточного потребления)

0· Х1 + 1,3· Х2 +0· Х3 + 0· Х4 +312· Х5 +0· Х6 ≥ 10,5;

• 2)    содержание β-каротина не менее 0,9 мг (15 % от суточного потребления)

0· Х1 + 0,01· Х2 + 0· Х3 + 0· Х4+ 10,5· Х5 + 0,3· Х6 ≥ 0,9;

• 3)    содержание флавоноидов не менее 7,5 мг (15 % от суточного потребления)

0· Х1 + 0· Х2+ 0· Х3 + 0· Х4+ 145,38· Х5 + 0· Х6 ≥ 7,5.

Получение единицы продукта: Х1 +Х2 +Х3+ +Х4 +Х5 +Х6 = 1.

Решение системы уравнений:

Х1 = 30,0 г (сливки); Х2 = 18,0 г (молоко); Х3 = 6,0 г (сахар-песок); Х4 = 10,42 г (вода); Х5 = 13,09 г (пюре рябины); Х6 =1,4 г (желатин).

Таблица 6

Информационная матрица данных по рецептуре «Бисквит с отрубями овсяными и пюре рябины»

Рецептурные ингредиенты	Содержание сухих веществ РИ, %	Индекс, Хi	Массовая доля пищевых волокон, %	Энергетическая ценность, ккал	Содержание β-каротина, мг/100 г
Мука пшеничная высшего сорта	85,5	Х1	3,5	334	–
Отруби овсяные	85	Х2	15,4	246	–
Крахмал картофельный	80	Х 3	1,4	340	–
Сахар-песок	99,85	Х 4	–	399	–
Яйца	27	Х5	–	157	0,06
Пюре рябины	89	Х 6	2,27	82	5,34

Через Х1–Х6 соответственно обозначены искомый удельный вес включения в состав изделия каждого вида сырья. Найти искомые значения Х1, Х2, Х3, Х4, Х5, Х6, при которых F(x) = min {334· Х1 +246· Х2 +340· Х3 +399· Х4 +157· Х5 + 82·Х6} при соблюдении следующих условий:

• 1)    наличие пищевых волокон не менее 4,5 г:

0,035· Х1 + 0,154·Х2 + 0,014·Х3 +0,0227·Х6 ≥ 4,5;

• 2)    наличие β-каротина не менее 0,00015 г 0,00006·Х5 + 0,00534·Х6 ≥ 0,00015.

Получение единицы продукта: Х1 +Х2 +Х3 +Х4 +Х5 + Х6 = 1.

На основе информационной матрицы данных формируется система линейных балансовых уравнений.

Результат:

Х1 =0,1880; Х2 = 0,0500; Х3 = 0,0570; Х4 = 0,2360; Х5 = 0,4500; Х6 = 0,0206.

Получившиеся в результате готовые продукты (бисквит и крем с добавлением пюре из плодов рябины) были проанализированы с учетом стандартных характеристик блюд. Итоги органолептической оценки продемонстрированы на рисунках 2 и 3.

Рис. 2. Профилограмма органолептической оценки качества бисквита с пюре рябины

По оценкам, представленным в профило грамме (рис. 2), бисквит имеет хорошо выра женную пористость и приятный вкус.

Рис. 3. Профилограмма органолептической оценки ягодного крема с пюре из плодов рябины

Образцы новых изделий обладают высокими органолептическими показателями. Ягодный крем имеет выраженный цвет с оттенком светло-оранжевого, взбитую консистенцию, приятный, без горечи, вкус.

Результаты и их обсуждение. Физикохимические показатели готового бисквита представлены в таблице 7.

Химическая оценка качества продуктов функциональной направленности представлена в таблице 8.

Таблица 7

Пористость %	88,05±0,31
Намокаемость %	419,99±0,12
Удельный объем, см3/г	4,86± 0,01

Таблица 8

Показатель	Бисквит с рябиновым пюре	Ягодный крем с рябиновым пюре
Массовая доля сухих веществ	75,65±0,68	55,6± 0,27
Массовая доля золы, %	0,845±0,002	0,34± 0,3
Витамин С, мг%	0,528± 0,15	4,28± 0,2
Флавоноиды, мг/г	4,48 ± 0,12	0,189± 0,2
β-каротин, мг%	0,98 ± 0,02	0,388±0,05
АОА, мг кверцетина/г	2,05 ± 0,08	1,750± 0,2

Физико-химические показатели бисквита

Химический состав продуктов функциональной направленности

Микробиологические показатели образцов      Обоснование функционального назначения соответствуют техническому регламенту Тамо-     Подтверждение функциональных свойств женного союза 021/2011.                         продуктов представлено на рисунках 4–7.

Рис. 4. Содержание флавоноидов, мг %

Рис. 5. Содержание витамина С, мг %

Рис. 6. Содержание в-каротина, мг%

Рис. 7. Содержание антиоксидантов, мг%

На диаграммах желтой линией указаны значения в размере 15 % от суточного потребления, таким образом, наглядно видно, что полученные результаты контрольных образцов подтверждают свою функциональность.

Выводы. В ходе научно-исследовательской работы был проведен ряд исследований у растительного сырья в виде пюре рябины, а именно: физико-химические показатели пюре, дескрипторно-профильный анализ, исследования антиоксидантной активности, расчет содержания: флавоноидов, витамина С и β-каротина. С учетом полезных свойств растительного сырья были разработаны рецептуры продуктов, включающие пюре из плодов рябины, оказывающие благотворное влияние на состояние здоровья и иммунную систему человека. Соотношение ингредиентов было определено на основе решения систем линейных уравнений и неравенств в программе Matlab. Образцы новых изделий отвечают заявленным требованиям, имеют хорошие органолептические показатели. Также они восполняют суточную потребность в таких веществах, как антиоксиданты, витамин С, β-каротин, более чем на 15%, что было выявлено в ходе исследований.