Новые рецептуры плодово-ягодных концентратов для наполнения капсул из альгинатной оболочки

Производство и использование плодовоягодных концентратов в сочетании с кисломолочной продукцией является привлекательным для многих производителей, поскольку в результате можно получить уникальные рецептуры с ярким и привлекательным для потребителей вкусом и высокими функциональными свойствами. К сожалению, использование плодово-ягодных концентратов в сочетании с кисломолочной продукцией ведет к сокращению срока хранения или абсолютной порче продукции. Таким образом, после проведения первичного анализа современных технологий и способов капсулирова-ния соков или концентратов - капельный метод капсулирования в альгинатную оболочку позволит создать уникальные продукты – плодово-ягодные концентраты в виде мягких капсул для безопасного сочетания с йогуртом.

В молекулярной кухне уже используют способы приготовления альгинатных капсул, содержащих в себе сокосодержащий наполнитель, однако закономерностей для налаживания широкого производства капсул из альгината и наполнителя из сока плодов и ягод по сей день нет, в свою очередь необходимо отметить, что данный способ позволяет получить продукт с высокими функциональными свойствами и ярким вкусом.

Существуют различные способы капсу-лирования соков или концентратов (гидрофильных наполнителей) в полимеры природного происхождения и капельный метод, в данном случае, является наиболее перспективным [1–7]. Ввиду малой изученности процессов капсулирования соков и концентратов капельным методом в альгинатную оболочку, по вопросам взаимовлияния содержимого капсулы и ее композиции, поведения капсулы в различной среде, сроков и условий хранения и др. является актуальным на сегодняшний день проведение новых исследований с целью выявления данных закономерностей.

Ранее нами было изучено основное районированное сырье для производства концентратов из плодов и ягод [8], в данной статье представлены результаты НИР по разработке рецептур наполнителя для съедобных капсул, а также способа капсулирования водосодержащих плодово-ягодных концентратов.

Основная цель данной работы – это разработка технологии капсулирования плодовоягодных концентратов в альгинатную оболочку и использование их в сочетании с живым йогуртом из молока мелкого рогатого скота. Для достижения основной цели были поставлены следующие задачи: подобрать и изучить районированное сырье; отработать способ изготовления концентратов, которые будут использованы в качестве наполнителя альгинатных капсул; разработать оптимальные по консистенции и вкусу рецептуры наполнителя капсул для различных возрастных категорий; отработать технологический режим изготовления альгинатных капсул с наполнителем из плодово-ягодного концентрата; исследовать влияние опытных партий альгинатных капсул на структурно-механические и органолептические свойства йогурта из молока мелкого рогатого скота.

Объекты и методы исследования

Объекты исследований: черная смородина, земляника, малина, вишня, виноград, яблоки, концентраты, капсулирование, капсулы из альгината.

Для изготовления концентратов из винограда, яблок и вишни использовали способ прямого отжима сока из растительного сырья, технологическая схема их изготовления включает следующие ключевые этапы: мойка – прямой отжим – фильтрация от крупных примесей – концентрирование (t = 56 °C, при давлении 0,7 атм) – пастеризация (t = 80 °C, в течение 15 мин) – упаковка.

Данный способ выбран в связи с возможностью полноценного отжима сока из указанного сырья с минимальным содержанием мякоти.

Для изготовления концентратов из смородины, малины и земляники в связи с трудоемкостью и дороговизной получения сока с минимальным содержанием мякоти придерживались способа гомогенизации, а технологическая схема их изготовления включает следующие ключевые этапы: мойка – гомогенизация – экстракция (гидромодуль = 1:0,5; t = 50 °C; 15 мин) – фильтрация от крупных примесей – концентрирование (t = 56 °C, при давлении 0,7 атм) – пастеризация (t = 80 °С, в течение 15 мин) – упаковка.

Гомогенизация растительного сырья с добавлением гидромодуля позволяет произвести полноценную экстракцию растворимых сухих веществ и эффективно избавиться от мелких косточек и примесей. На выходе мы получаем густой концентрат с мякотью, который можно использовать в качестве дополнительного компонента к сокам яблок, вишни и винограда.

Согласно приведенным выше схемам были произведены пробные партии концентратов, содержание в них витамина «С» (аскорбиновой кислоты) определялось по ГОСТ 24556-89, определение рН проводилось по ГОСТ 26188-84, общая титруемая кислотность (в перерасчете на лимонную кислоту) определялась по ГОСТ ISO 750-2013, содержание растворимых сухих веществ определялось по ГОСТ ISO 2173-2013.

Полученные концентраты далее использовались в качестве наполнителя альгинатных капсул, а рецептура наполнителя составлялась согласно методике указанной в следующем разделе.

Для составления рецептуры наполнителя для удобства составили матрицу (табл. 1). При составлении рецептуры и органолептической оценке использовали ранее приготовленные концентраты из районированного сырья.

Таблица 1

Матрица составления рецептуры наполнителя

Концентрат	№ рецептуры
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Яблочный	100			70	70		70	70	70
Вишневый		100		30		50				70	70	70
Виноградный			100		30	50							70	70	70
Смородиновый							30			30			30
Малиновый								30			30			30
Клубничный									30			30			30
Итого, %	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100

Для составления рецептуры рассматривали в качестве основного наполнителя яблочный, вишневый и виноградный концентраты, использовались они как однокомпонентные, так и в сочетании друг с другом рецептуры (рецептуры № 1–6).

Исходя из того, что консистенция смородинового, малинового и клубничного концентратов является чрезмерно густой для их кап-сулирования, использовали эти концентраты в комбинации с яблочным, вишневым и виноградным концентратами (рецептуры № 7–15).

Для изготовления капсул из выбранных рецептур наполнителя было необходимо экспериментально отработать режим капсулиро-вания.

Для нормального формирования капсул pH наполнителя не должен быть ниже 4 единиц, для понижения кислотности концентратов используется цитрат натрия. Концентрация альгината – ≤ 1 % и концентрация кальциевой соли – 1 %.

Таким образом, за постоянные параметры технологического режима капсулирования приняты следующие параметры: концентрация альгината – 1 %; pH – 4,2; концентрация кальциевой соли – 1 %; размер капсул – 6 мм; толщина стенки капсул – не менее 2 мм и не более 2,5 мм.

Для определения требуемого технологического режима капсулирования необходимо экспериментальным путем определить время желефикации капсул в 1 % растворе кальциевой соли до момента образования необходимой толщины стенки капсул.

Результаты и их обсуждение

Нами были отработаны 2 способа изготовления концентратов из плодов и ягод в соответствии со специфичностью сырья. Полученные образцы яблочного, виноградного, вишневого, клубничного, смородинового и малинового концентратов из районированного сырья исследованы на содержание витамина «С», содержание общего сахара, общего содержания титруемых кислот, содержание сухих растворимых веществ, а также основных органолептических характеристик. Щадящие способы изготовления концентратов позволили максимально сохранить содержание особенно нестабильного витамина «С» и получить технологически пригодное для кап-сулирования сырье с отличным товарным видом, ярким вкусом и ароматом. Результаты исследований физико-химических показателей полученных концентратов приведены в табл. 2.

В результате лабораторной выработки концентратов, изготовленных согласно описанным способам, получены 3 разновидности однокомпонентных концентратов (яблочный, вишневый, виноградный), которые возможно капсулировать в альгинатную оболочку в исходном виде, а также получены 3 разновидности концентратов (малиновый, клубничный, смородиновый), которые будут использоваться в качестве дополнительного компонента к основным, для создания широкого ассортимента капсул для различных возрастных категорий.

Согласно матрице, приведенной в табл. 1, были изготовлены 15 рецептур концентратов из плодов и ягод, после проведения дегуста-

Таблица 2

Физико-химические показатели полученных концентратов

Концентрат из Витамин «С», мг/ % Общий сахар, % Общая титруемая кислотность, % Растворимые сухие вещества, % – вишни «Любская» 13,8 12,96 1,70 22,0 – винограда «Кибрайский ранний» 4,06 26,4 0,82 25,0 – яблок «Голден Делишес» 14,2 20,8 1,17 24,0 – черной смородины «Минай Шмырев» 140,4 14,4 1,40 24,0 – земляники «Зенга-Зенгана» 24,5 14,8 2,54 20,0 – малины «Новость Кузьмина» 48,0 14,0 2,12 20,0 ции отобраны 11 рецептур (№ 1–6, № 8–11, № 13).

Из них на основании общеизвестных полезных и специфических качеств ингредиентов [9–17] составленных рецептур распределили их по возрастным категориям: категория «до 7 лет» – рецептуры № 1 и 8, ввиду того, что яблоко являете безопасным в плане аллергенности плодом, а малина способствует повышению аппетита; категория «7+» – все выбранные рецепты, в связи с тем, что отобранное сырье для производства наполнителя является безопасным для детей и взрослых в умеренных количествах потребления, однако в случае непереносимости тех или иных компонентов у потребителя имеется широкий спектр альтернативного ассортимента.

Поскольку наполнителем является водосодержащая субстанция, для формирования капсул необходимо использование нерастворимой оболочки. Желатин, широко применяемый в производстве капсул для сухих порошков и бальзамов (масла), не подходит ввиду его растворимости в воде [18, 19]. Что касается агара и альгината натрия, пектина и др. также широко применяемых для производства мягких съедобных капсул, то они подходят. Однако между ними есть существенное различие.

Самое просто объяснение, как работает сферификация альгинатом: альгинат натрия является загустителем, пока не вступит в контакт с кальцием, кальций превращает его в плотный гель. Поэтому, когда маленькие капельки из альгината натрия вступают в контакт с кальциевой ванной, они сразу же становятся капсулированными.

Сферы из агара и пектина похожи на сфе- ры из альгината натрия только своей формой. Метод сферификации, который известен как сферификация «холодного масла», совершенно отличается от метода, используемого для традиционной сферификации. При сферификации холодного масла вы берете гелеобразующий агент (чаще всего агар или пектин) и добавляете его в ароматизирующую жидкость, затем нужно будет нагреть его до кипения, прежде чем бросать маленькие капельки в емкость с ледяным маслом (температурой -5 °С). Когда капли попадают в холодное масло, они затвердевают из-за изменения температуры.

В конечном итоге агаровые и пектиновые сферы отличаются от альгинатных сфер отсутствием жидкого центра, что не является подходящим к концепции проекта, которая заключатся в создании лопающихся капсул плодово-ягодных концентратов, которые в последующем в сочетании с йогуртом из овечьего и козьего молока (ОКМ) создадут яркий вкус.

В результате проделанного однофакторного эксперимента выявлено, что с момента погружения капли размером около 6 мм до образования стенки капсулы толщиной около 2,3 мм необходимо 2 минуты в заданных параметрах, указанных в разделе «Объекты и методы исследований».

Результаты исследований образования стенки альгинатной капсулы относительно времени экспозиции в 1 % растворе кальциевой соли приведены табл. 3.

Для предотвращения процесса желефика-ции необходимо нагреть сферы в ванне с водой 85 °С и в течение 10 минут. При такой манипуляции процесс желефикации останавливается, и центр сферы остается жидким.

Таблица 3

Результаты исследований образования стенки альгинатной капсулы относительно времени экспозиции в 1 % растворе кальциевой соли

№ пробы		1	2	3	4	5
Время экспозиции, с		0	30	60	90	120
Толщина пленки, мм	1 эксперимент	0	0,7	1,2	1,8	2,3
	2 эксперимент	0	0,75	1,15	1,77	2,3
	3 эксперимент	0	0,75	1,2	1,82	2,4
	Ср. значение	0	0,7	1,18	1,8	2,3

На рисунке приведены фотографии полученных капсул из яблочного концентрата (желтоватого цвета) и капсул из яблочновишневого концентрата (красного цвета).

Образцы альгинатных капсул, полученные капельным методом

Концепция проекта предполагает упаковку капсул и йогурта в различные емкости. В связи с этим для определения основных структурно-механических свойств йогурта после смешивания его с капсулами использовали метод сенсорной оценки качества и текстуры пищевых продуктов по М. Боурну.

В табл. 4 представлены результаты сенсорной оценки качества и текстуры йогурта из ОКМ смешанного с капсулами по М. Боурну.

Таким образом, в лабораторных условиях был отработан технологический режим изготовления альгинатных капсул капельным методом. Выработаны опытные образцы, которые стабильны, если при хранении их погрузить в нейтральную среду наполнителя.

По результатам сенсорной оценки качества и текстуры йогурта из ОКМ смешанного с капсулами по М. Боурну можно сделать вывод, что смешивание однородной структуры йогурта с капсулами положительно влияет на вкусовую гамму, продукт приобретает новый вид и вкус, при этом не теряя свое качество.

Заключение

Разнообразие рецептур плодово-ягодных концентратов, применимых в качестве наполнителя альгинатных капсул, является актуальным для расширения ассортимента капсулированных продуктов с высокими функциональными свойствами и богатым вкусом, в данной работе представлены 11 рецептур различных наполнителей капсул из альгината.

Полученные в лабораторных условиях результаты исследования технологического режима капсулирования наполнителя из плодово-ягодных концентратов в альгинатную оболочку необходимы для дальнейшей постановки полнофакторного эксперимента по производству капсул на капсуляторе, применяемого в производственных условиях.

Результаты сенсорной оценки структурно механических свойств йогурта из ОКМ при смешивании с полученными капсулами подтвердили успешную возможность смешивания растительных ингредиентов с йогуртом и в конечном итоге возможность получить натуральный и полезный продукт с ярким и оригинальным вкусом.

Таблица 4

Результаты сенсорной оценки качества и текстуры йогурта из ОКМ, смешанного с капсулами по М. Боурну

Параметры	Оценка
Вкус	Сочетание вкуса наполнителя капсул с нейтральным вкусом йогуртом из ОКМ, раскрывает при потреблении, в частности при раскусывании капсул и выхода наполнителя
Запах	При смешивании йогурт обретает запах ингредиентов наполнителя
Цвет	При смешивании йогурт окрашивается в нейтральный цвет наполнителя
Текстура:
– осязательная оценка	Йогурт не меняет своей консистенции, однако при потреблении появляется ощущение зернистости от капсул, и волокнистости и сочности вкуса наполнителя после раскусывания капсулы
– кинетическая оценка	В отдельности чувствуются консистенция йогурта и консистенция желеобразных капсул с наполнителем
– слуховая оценка	При потреблении появляется легкий хруст капсул
– визуальная оценка	Меняется структура, йогурт приобретает форму наполненной капсулами йогурта. Йогурт не подвергается порче в связи с нейтральной средой капсул