Изучение функционально-технологических свойств белково-витаминных и белково-углеводных добавок на основе сои

Введение. Получение продуктов питания функционального и специализированного назначения сегодня обеспечивается, прежде всего, введением в состав традиционных пищевых продуктов различных добавок, обогащающих продукты теми или иными веществами и обладающих корригирующим действием на организм человека. Вместе с тем при обогащении пищевых продуктов различными добавками необходимо учитывать как улучшение их химического состава и повышение пищевой ценности, так и совместимость их с другими компонентами рецептуры, не снижающую их качества. Поэтому возникает необходимость тщательного выбора формы, способов и стадий внесения добавок, их взаимное дополнение, обогащение и сочетание, которые будут способствовать максимальному достижению требуемых функциональных и потребительских свойств [1, 2].

Проведенное нами исследование позволило разработать безотходные технологии получения добавок корригирующего действия для функ- циональных продуктов питания из сои и овощей (моркови, сладкого перца, свеклы, тыквы), сои и морских водорослей (ламинарии), сои и лесных грибов, сои и папоротника Орляк путем извлечения белка из подготовленного сырья без потерь ценных компонентов, с использованием в качестве коагулянтов растворов органических кислот и биологически активных добавок к пище [3, 4]. Нами получены добавки в виде белково-витаминных концентратов (БВК) и белково-углеводных гранулятов (БУГ). Внесение этих добавок в рецептуры пищевых концентратов (супов и каш, крупяных пудингов, смесей для выпечки, картофельного пюре и лапши быстрого приготовления, соусов и др.), хлеба, мучных кондитерских изделий, мясных и рыбных рубленых изделий позволяет обогатить химический состав физиологически ценными питательными веществами – белками, витаминами Е и С, а также пищевыми волокнами.

Полученные по разработанным технологиям белково-витаминные концентраты и белково-углеводные грануляты представляют собой пористые, хрупкие, в меру ломкие гранулы с шероховатой поверхностью, различной цветовой гаммы (в зависимости от вида используемого сырья), с умеренно выраженным, приятным вкусом и запахом входящих в состав компонентов.

Белково-витаминные концентраты содержат в своем составе от 25 до 43 г белка; 6,5–17,0 г жира; 100–150 мг витамина С и 8,0–10 мг витамина Е в 100 г, белково-углеводные грануляты содержат до 32 г пищевых волокон, что составляет суточную норму потребления данных веществ для взрослого человека, на 100 г продукта, причем в их составе присутствуют также белки, витамин Е и минеральные вещества [3, 4].

БВК и БУГ являются ценными пищевыми добавками и могут использоваться для обогащения пищевых продуктов белком, растительными жирами, пищевыми волокнами, витаминами и минеральными веществами и могут быть использованы для коррекции пищевого статуса населения РФ.

Вместе с тем, необходимо учитывать, что процесс приготовления обогащенных продуктов питания в значительной степени зависит от функционально-технологических свойств (ФТС) исходного сырья и компонентов рецептуры. Поэтому при проектировании продуктов питания с исполь- зованием новых видов добавок в гранулированном и диспергированном виде необходимо изучить их ФТС, а также возможности влияния ФТС на формирование структуры продуктов и способы технологической обработки [5, 6].

Цель исследования: изучение функционально-технологических свойств белково-вита-минных концентратов и белково-углеводных гранулятов для использования их в рецептурах обогащенных пищевых продуктов.

Задачи исследования : определить растворимость в воде БВК в виде гранул и муки, а также БУГ в гранулированном виде; установить продолжительность набухания муки и гранул БУГ и БВК; определить водосвязывающую (ВСС) и водопоглотительную (ВПС) способность БВК и БУГ в гранулированном и диспергированном виде.

Объекты исследования. Объектами исследования являлись белково-витаминные концентраты и белково-углеводные грануляты семи наименований, полученные по разработанной авторами технологии и соответствующие требованиям ТУ 9199-001-00668442-11 «Соево-перцевый концентрат», ТУ 9199-002-0066844211 «Соево-перцевый гранулят», ТУ 9197-00100668442-12 «Белково-витаминный концентрат (морковный)», ТУ 9197-002-00668442-12 «Бел-ково-углеводный гранулят (морковный)», ТУ 9197-001-00668442-13 «Белково-витаминный концентрат (соево-свекольный, соево-тыквенный)», ТУ 9197-002-00668442-13 «Белково-углеводный гранулят (соево-свекольный, соевотыквенный)», ТУ 9197-001-00668442-14 «Белко-во-витаминный концентрат (соево-ламинариевый)», ТУ 9197-002-00668442-14 «Белково-витаминный гранулят (соево-ламинариевый)», СТО 9197-003-00668442-2015 «Белково-витамин-ный концентрат (соево-грибной)», СТО 9197-00400668442-2015 «Белково-углеводный гранулят (соево-грибной)», СТО 9197-003-00668442-2016 «Белково-витаминно-минеральный концентрат (соево-папоротниковый», СТО 9197-004-0066 8442-2016 «Белково-углеводный гранулят (соево-папоротниковый)».

Исследование проводилось в трехкратной повторности для каждого из семи наименований БВК и БУГ. Результаты исследования обобщены и представлены для четырех групп добавок: белково-витаминные концентраты в виде гранул; гранулы БВК, измельченные в муку; белко- во-углеводные грануляты в виде гранул; гранулы БУГ, измельченные в муку. В качестве результатов приведены средние значения, полученные в опытах.

Результаты исследования и их обсуждение . Количество и форма, в которой БВК или БУГ вносят в рецептуру продукта, зависит, прежде всего, от наименования пищевого продукта или изделия. При введении БВК или БУГ в состав пищевых концентратов первых и вторых обеденных блюд, пищевых концентратов быстрого приготовления, мясных или рыбных рубленых изделий или полуфабрикатов их используют в гранулированном виде. В процессе кулинарной обработки они набухают, но не растворяются, хорошо сохраняют форму, по внешнему виду напоминают мясной или рыбный фарш. При этом использование в данных изделиях добавок в виде муки может привести к загущению смеси, появлению мутности бульона и другим негативным проявлениям.

Вместе с тем, для соусов, мучных кондитерских изделий, смесей для выпечки приоритетным является использование добавок в диспергированном виде (в виде муки или порошка), так как гранулированные БВК и БУГ не позволяют достичь требуемых структурно-механических характеристик. При регидратации и приготовлении они не разрушаются, тем самым плохо влияют на вязкость и текучесть, намокаемость и смешиваемость, достижение однородности смесей.

При разработке рецептур указанных изделий необходимо учитывать функционально-технологические свойства полученных добавок.

Дегидратированные добавки в процессе технологической обработки способны связывать и удерживать влагу, сгущать пищевые массы. Данную способность характеризуют такие функционально-технологические свойства, как растворимость, набухаемость, водопоглотительная и водосвязывающая способность [5–7].

Высокая растворимость в воде белков, входящих в состав БВК и БУГ, способствует образованию прочных гелей, эластичных масс и стабильных эмульсий. Определение растворимости пищевых добавок в воде при температуре 18–20 °С проводили на образцах БВК в виде гранул и в дезинтегрированном виде (мука) и БУГ в виде гранул. Результаты исследований показаны на рисунке 1.

Y1 = 4,986x + 42,42 R2 = 0,6226

Y2 = 4,7238x + 27,71 R2 = 0,7964

Y3 = 4,9091x + 15,59 R2 = 0,8903

продолжительность замачивания, мин

^— добавка в виде муки       —БВК         A БУГ

Рис. 1. Динамика растворимости добавок (*средние значения): Y 1 – добавка в виде муки; Y 2 – БВК; Y 3 – БУГ

Исследованиями установлено, что наибольшей растворимостью (до 80 %) обладают добавки в виде муки, при этом добавки в виде БВК обладают наименьшей растворимостью (до 65 %) в сравнении с БУГ (до 74 %), что объясняется, прежде всего, химическим составом добавок, а также степенью диспергирования частиц. Высокое содержание частично денатурированных белковых веществ, содержание нерастворимых пищевых волокон значительно снижают растворимость БВК и БУГ.

Химический состав белково-витаминных концентратов характеризуется высоким содержанием белка, а белково-углеводных гранулятов – пищевых волокон. И белки и пищевые волокна обладают способностью образовывать ассоциативные связи с водой, следовательно, хорошо удерживают влагу, т. е. обладают повышенной гидрофильностью. При этом процесс набухания зависит прежде всего от вида сырья и степени его измельчения, а также от температуры, вида и концентрации растворителя и т. д. [7].

Известно, что ингредиенты из сои в высушенном виде обладают высокой гидрофильностью и способны значительно набухать в воде. Данное свойство может существенно влиять на ход технологического процесса. Поэтому важно исследовать динамику набухания с учетом временного фактора для белково-витаминного кон- центрата в виде муки и гранул, а также белково-углеводного гранулята в гранулированном виде.

Набухаемость характеризуется максимальным количеством воды, которое исследуемый объект может поглотить и удержать до наступления динамического равновесия, отнесенным к массе навески. Исследование проводили объемным методом [6]. В результате исследования установлено, что продолжительность набухания муки из белково-витаминного концентрата составляет 20 мин, гранул белково-углеводного гранулята – 25 мин, а белково-витаминного концентрата в виде гранул – 35 мин, что можно объяснить различными размерами частиц компонентов. Различное время набухания гранул БУГ и БВК связано с более быстрым поглощением воды пищевыми волокнами, содержащимися в БУГ. При этом процесс набухаемости БВК протекает медленнее, но белковые вещества, содержание которых в БВК выше, чем в БУГ, поглощают больше влаги, за счет чего количество воды, которое впитывают гранулы, увеличивается. Высокая набухаемость добавок обусловливает повышение вязкости их водных суспензий.

Для определения водопоглотительной способности БВК и БУГ пробу помещали в пробирку, туда же вносили дистиллированную воду, смесь перемешивали и для набухания белков оставляли на 15 мин. После чего пробирку помещали в центрифугу, по окончании центрифугирования надосадочный раствор сливали и измеряли количество воды, связанное белками [5].

На рисунке 2 представлены результаты исследований по определению водопоглотительной способности, которые свидетельствуют о том, что белково-витаминные и белково-угле-водные концентраты обладают высокими показателями водопоглотительной способности.

Добавки БВК и БУГ в виде муки поглощают воды 332 и 348 % соответственно, а БВК и БУГ в виде гранул – 309 и 318 %. Поученные результаты объясняются тем, что добавки в виде муки имеют большую площадь соприкосновения с водой в отличие от добавок в виде гранул. Вместе с тем, результаты исследований позволяют охарактеризовать оба вида добавок как перспективный водопоглотительный компонент.

Водосвязывающая способность характеризуется как свойство белковых продуктов абсорбировать и удерживать воду за счет присутствия в них гидрофильных групп [5]. Эта способность является важным технологическим фактором для белко-

Вестник КрасГАУ. 2020. № 3 вых добавок, так как позволяет прогнозировать водоудерживающие и реологические характеристики продуктов на этапе их проектирования. Данные характеристики, в свою очередь, обеспечивают консистенцию готовых продуктов, оказывают влияние на выход продукта и потери сырья при технологической обработке.

Эксперимент по установлению водосвязывающей способности добавок проводили путем настаивания и центрифугирования водной суспензии, с определением количества воды, которое добавки адсорбировали и удерживали.

Результаты исследований представлены на рисунке 3.

БВК и БУГ обладают высокой ВСС, так, добавки БВК и БУГ в виде муки связывают 285 и 304 % воды соответственно, а БВК и БУГ в виде гранул – 183 и 202 %. Высокая ВСС концентратов и гранулятов обусловлена значительным содержанием в них белка, способного к гидратации и набуханию. Результаты исследований позволяют определить возможность их использования в качестве водоудерживающих ингредиентов в рецептурах пищевых продуктов.

и добавка в виде муки из БВК и добавка в виде муки из БУГ ы гранулы БВК               □ гранулы БУГ

Рис. 2. Водопоглотительная способность добавок (*средние значения)

Рис. 3. Водосвязывающая способность добавок (*средние значения)

Выводы. Таким образом, исследованиями ФТС белково-витаминных концентратов и бел-ково-углеводных гранулятов установлено, что добавки в диспергированном виде (в форме муки или порошка) характеризуются лучшими функционально-технологическим свойствами, обладают большей растворимостью (до 80 % относительно 65 % для БВК в гранулированном виде), набухаемостью (в течение 20 мин против 25 мин для БУГ и 35 мин для БВК в виде гранул). ВПС добавок в виде муки на 23–32 % выше, чем водопоглотительная способность добавок в виде гранул, а ВСС составляет от 183 % для гранул БВК до 304 % муки из БУГ. Добавки в такой форме будут иметь преимущество при использовании в рецептурах пищевых продуктов, если такая форма не будет способствовать снижению (ухудшению) потребительских свойств готового пищевого продукта, например придавать мутность бульону, способствовать клейстеризации смеси и т. д. Добавки в гранулированном виде также характеризуются высокими функционально-технологическими свойствами и могут успешно применяться в рецептурах пищевых продуктов, в состав которых входит крупноизмельченное сырье (крупы, овощи, мясо, рыба, фарш и др.).