Получение мармелада с использованием бахчевых культур

Современные потребители становятся все более заботливыми о своем здоровье и очень внимательно относятся к еде, которую они потребляют.

Спрос потребителей переходит от продуктов, предотвращающих дефицит питательных веществ, но вызывающих заболевания, к продуктам, обеспечивающим долгосрочную профилактику хронических заболеваний. Изменение взглядов и восприятий людей сильно сказывается на характере потребления.

Потребление несбалансированных по составу продуктов приводит к различным осложнениям, недостатку питательных веществ, обострению хронических заболеваний и ожирению [ 1 ] .

Кондитерские изделия, такие как жевательная резинка, конфеты и мармелад, являются пищевыми матрицами, которые, благодаря своей популярности среди потребителей, подходят для добавления функциональных ингредиентов, таких как витамины, антиоксиданты, клетчатка и пробиотические микроорганизмы [ 1 ] .

С целью повышения питательной ценности и замены традиционных красителей и искусственных ароматизаторов, добавление фруктовой мякоти в желейные конфеты также стало обычным явлением, являясь альтернативой, удовлетворяющей спрос на более натуральные продукты.

Это исследование направлено на разработку сбалансированных по своему составу кондитерских изделий на основе овощного сырья, которые могут служить в качестве изделий лечебно-профилактического действия. Также есть возможность их применения в качестве продуктов специального назначения, например для детей, страдающих от недоедания овощей, следовательно, недополучающих необходимых, особенно в их возрасте витаминов, макро- и микроэлементов, которые содержатся в овощях в большом количестве.

Для определения недоедания использовались различные методы. Недоедание можно определить, как состояние рациона, при котором дефицит или избыток белка, энергии, жиров и других питательных веществ вызывает измеримые неблагоприятные последствия для клеток организма и в целом функционирования всего тела. Были проведены различные исследования для оценки влияния недоедания на распространенность хронических заболеваний и смертность, а также поиски решений по его смягчению. Исследования показывают, что функциональные продукты питания играют жизненно важную роль в дополнении к обычному рациону питания с целью смягчения дефицита питательных веществ [2, 3].

Ежегодно миллионы тонн пищевых побочных продуктов образуются на всех этапах: от промышленного производства до бытового потребления, что становится серьезной экономической и экологической проблемой.

Обычно с ними обращаются как с отходами, поэтому их отправляют на свалки, где они превращаются в парниковый газ путем анаэробного сбраживания. Это негативно влияет на окружающую среду, вызывая изменения климата, и создает экономические проблемы для производителей, поскольку их утилизация не является бесплатной. Таким образом, в последние несколько лет задача исследователей состояла в том, чтобы найти более экологически устойчивое производство для сокращения образования отходов. В этом отношении актуальны ресурсосберегающие производства. Это стратегия управления отходами, целью которой является переработка отходов, которые считаются ресурсом для повторного использования в других производствах. Производство без отходов включает в себя разработку продуктов и процессов, при которых отход не отправляется на свалки или на мусоросжигательные заводы [3, 4].

В 2020 году проведены исследования, в которых учитывалось производство леденцов на основе арбуза с использованием каждой части арбуза (кожуры, мякоти и сока) для производства безотходной пищи. В качестве носителя биоактивных соединений выбраны конфеты, являющиеся продуктом питания, предназначенным для широкого круга потребителей, от детей до взрослых. Согласно литературным данным, арбуз часто использовался в качестве источника биоактивных веществ, таких как цитруллин и ликопин [7, 8].

Другие авторы также изучали питательные свойства этого фрукта с точки зрения активных соединений и антиоксидантной активности. В последнее время растет интерес к включению побочных продуктов растительного происхождения в продукты, потребляемые ежедневно, для увеличения потребления полезных веществ. Это также связано с новыми потребностями рынка, поскольку потребители нуждаются в пищевых продуктах с полезными для здоровья свойствами, поскольку они все больше осознают существующую взаимосвязь между питанием и здоровьем. Для примера арбузная корка использовалась для приготовления варенья или в качестве заменителя муки при приготовлении тортов [9, 10]. Фрукты, такие как апельсин, виноград или оливки, или овощи, такие как артишоки, известны своим высоким содержанием биологически активных соединений [11]. Поэтому альбедо и флаведо из апельсиновых плодов также использовались в конфетах на основе арбуза для дальнейшего повышения пищевой ценности [12, 13]. Эти побочные продукты были выбраны среди многочисленных типологий побочных продуктов, производимых в больших количествах при производстве апельсинового сока .

Побочные продукты переработки составляют от 25 до 60% веса плода и в основном состоят из кожуры и меньшего количества мякоти и семян [14, 15]. Одним из рациональных путей решения данной проблемы является разработка ресурсосберегающей технологии производства мармеладов на основе бахчевых культур [16].

Целью данного исследования является обоснование возможности использования продуктов переработки арбуза (сока и мезги) в качестве основного сырья для разработки мармелада.

Основные задачи исследования:

• 1.    Исследование возможности применения разных студнеобразователей для получения мармеладов;

• 2.    Разработка технологий и рецептур приготовления мармеладов на различных студ-необразователях;

• 3.    Определение и сравнение органолептических показателей разработанных мармеладов;

• 4.    Определение и сравнение физико-химических показателей разработанных мармеладов;

• 5.    Проведение сравнительного отбора студнеобразователя.

Мaтериaлы и методы исследовaний

Экспериментальные работы проводились в лаборатории «Технологии переработки и хранения продуктов растениеводства» ТОО «Казахский научно-исследовательский институт перерабатывающих и пищевых продуктов» - были определены органолептические и физико-химические показатели (влажность, содержание редуцирующих сухих веществ, активность воды, зола, титруемая и активная кислотность).

Определение кислотности проводили в соответствии с ГОСТ 5898-87.

Определение влажности проводили на влагомере МХ-50. Проведение измерения согласно инструкции: отбирается 5 грамм навески, распределяют ее равномерным слоем на чашку, температуру задают 130 ° С. Для начала измерения нажимают кнопку «start». Время определяется прибором автоматически. При этом режиме скорость измерения имеет значения 0,05%/мин.

Определение зольности проводили в соответствии с ГОСТ 5898-87.

Содержание редуцирующих сухих веществ и содержание сахарозы определяли на рефрактометре СНЕЛ-104. Метод, используемый при определении соржания сухих веществ и сахарозы – непосредственное нанесение образца или раствора, приготовленного из образца, на измерительную призму. Раствор готовят, растворяя исследуемый продукт в дистиллированной воде с соотношением 1:1. Для достижения однородной консистенции раствор тщательно перемешивают, при этом согревают на водяной бане температурой 6070%. После полного растворения исследуемого продукта полученный раствор охлаждают, т.к. диапазон рабочих температур данного рефрактометра включает -15 ° С,+30 ° С. Соответственно температура исследуемого образца должна быть в пределах этих значений. Далее измеряемое вещество наносят на измерительную призму так, чтобы она покрывала всю поверхность призмы. Затем закрывают крышкой и нажимают кнопку «старт» выбирая нужный режим. Определение содержания редицирующих сухих веществ проводили по шкале nd(20 ° C), а содержание сахарозы определяли по Brix.

Активность воды определяли на анализаторе Aqua Lab 4TE. Метод проведения анализа соответствовал указаниям в инструкции, предоставленной производителем. Для проведения испытания необходимо достичь однородности продукта. Чашка, в которую помещяют образец, должна быть чистой как с внутренней стороны, так и с внешней чтобы избежать загрязнения прибора. Исследуемый образец нужно распределить таким образом, чтобы дно чашки было полностью покрыто продуктом. Это обеспечит лучшее распределение температуры. Но при этом не допускается полное заполнение чашки. Если в чашке будет слишком большое количество продукта, это может быть причиной для загрязнения прибора. Чашку необходимо заполнять лишь наполовину, что позволит избежать затемнение прибора. Для более равномерного распределения следует встряхнуть чашку. Далее открываем крышку прибора повернув рычаг на крышке, и устанавливаем чашку с образцом в измерительную камеру. Затем закрываем крышку до щелчка и поворачиваем рычаг влево, что соответствует режиму измерения. Если на экране появляется надпись «сменить образец», это говорит о том, что данный образец имеет высокую температуру, что ослажняет измерение активности воды. В таком случае следует вытащить образец из камеры, закрыть ее крышкой и охладить его как можно ближе к температуре окружающей среды. После завершения измерений прибор выдает сигнал, при этом прибор автоматически сохраняет показатель активности воды, время и температуру.

Результaты и их обсуждение

Для достижения поставленной цели нами была проведена пробная выработка мармелада на основе продуктов переработки бахчевых культур и проверены его органолептические и физико-химические показатели.

Технология приготовления. Для выполнения работы после очистки мякоти арбуза от семян, выжимают сок и получают мезгу отдельно. Смешивая сок и мезгу в соотношении 90:10, получают арбузное пюре. Пюре смешивают с сахаром. Соотношение сахара и арбузного пюре 1:1. Для улучшения консистенции провели ультразвуковую обработку на гомогенизаторе. Студнеобразующая способность сырья зависит от содержание в нем сухих веществ и студнеобразователей.

Уваривание рецептурной смеси осуществляется при температуре 107 ° С в течение 10-15 минут. Индикатором готовности является содержание сухих веществ, которое по окончанию процесса уваривания должно достигнуть 6873%, а редуцирующих веществ – 16-20%. Массу охлаждаем так, чтобы температура ее была выше температуры студнеобразования всего на 5-7 град. и в последнюю очередь добавляем лимонную кислоту. При приготовлении массы на желатине после уваривании остужаем до 60-80⁰С. Затем все быстро перемешиваем и сразу отливаем в формы. Внесение сахара дает мармеладу дополнительную сладость. Он предотвращает слипание в упаковке мармелада, обеспечивает дополнительную консервацию, отчего мармелад дольше хранится.

В данной работе были получены мармеладные изделия с применением различных студнеобразователей (агар, пектин, желатин). Каждый студнеобразователь добавлялся строго по технологии и при соблюдении продолжительности набухания, а также температуры набухания.

Пробные выработки образцов мармелада выполнялась по рецептуре, представленной в таблице 1.

Таблица 1 – Рецептура мармелада на различных студнеобразователях

Наименование сырья	Мармелад
	На пектине	На агар-агаре	На желатине
Арбузное пюре, г	500	500	500
Пектин, г	40	-	-
Агар-агар, г	-	20	-
Желатин, г	-	-	40
Сахар-песок, г	270	270	270
Лимонная кислота, г	5	5	5
Вода, мл	180	180	180

Полученные физико-химические и орга-      танных образцов с различными студнеобразо- нолептические показатели качества вырабо-      вателями представлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2 – Органолептическая оценка готовых продуктов

Наименование показателя	Мармелад на пектине	Мармелад на агаре	Мармелад на желатине
Внешний вид	Правильная форма, без деформаций
Вкус и запах	Ярко выраженный вкус и запах арбуза	Ярко выраженный вкус и запах арбуза	Ярко выраженный вкус и запах арбуза
Цвет	Равномерный и ярко выраженный красный цвет	Равномерный и ярко выраженный красный цвет	Равномерный и ярко выраженный красный цвет
Консистенция	Студнеобразная и слегка затяжистая	Студнеобразная и слегка затяжистая, упругая и прозрачная при изломе	Студнеобразная и слегка затяжистая, упругая и прозрачная при изломе
Поверхность	Полупрозрачная, без обсыпки. Следы рисунков от разных форм	Полупрозрачная, без обсыпки. Следы рисунков от разных форм	Глянцованная, непрозрачная, без обсыпки. Следы рисунков от разных форм

В ходе органолептической оценки у всех образцов мармелада консистенция была однородная, без постороннего запаха и вкуса, вкус сладкий, ярко-выраженный арбузный, цвет равномерный, ярко-выраженный красный. В рецептуре предусмотрено внесение лимонной кислоты в количестве 1,0% к массе изделий. ГОСТ 6442–89 предусматривает граничные значения общей кислотности в мармеладе от 7,5 до 22,5 градусов, что позволяет широко варьировать дозировку кислоты. Тем не менее, при разработке рецептур учитывали, что избыток кислоты отрицательно влияет на величину пластической прочности студней. Наибольшая формоустойчивость мармеладов обеспечивается при рН>3,8.

Таблица 3 – Физико-химические показатели мармеладов

Наименование показателя	на пектине	на агар-агаре	на желатине
Кислотность, град	8,3	8,5	7,5
Активная кислотность, ед. пр.	3,6	3,5	3,8
Влажность, %	28,8	27,2	28,0
Содержание редуцирующих веществ, %	17,2	19,5	17,7
Массовая доля сухих веществ, %	71,2	70,8	72,0

По данным таблицы видно, что показатели кислотности выработанных мармеладов находятся в пределах от 7,5 ° до 8,9 ° Т, что соответствует норме. Также замечено, что по содержанию влаги мармелад на пектине незначительно выше, по сравнению с другими образцами. Основываясь на данных имеющихся рецептур, дозировку студнеобразователей варьировали от 6 до 8%. А количество вносимых остальных ингредиентов не изменяется, поскольку цель нашей работы – изучение и разработка получения мармелада из переработанных бахчевых культур. Из данных таблиц можно сделать вывод, что из пюре полученных при переработке бахчевых культур можно получить мармелад на всех студнеобразователях. При сравнении студнеобразователей по желирующим свойствам агар-агар в 2-3 раза превосходит желатин. Однако, проблема состоит в том, что этот полезный растительный компонент, получаемый из водорослей, намного дороже, чем продукт переработки (вываривания) коллагена животных. Применение пектина также обходится дороже чем применение желатина, вдобавок при использовании пектина необходимо проводить процесс уваривания не ниже 107 ° С, что осложняет процесс производства. Добавление желатина придает мармеладу плотную желеобразную консистенцию. Вдобавок, желатин богат фосфором и кальцием, что помогает укреплять костные ткани, а также улучшает работу мозга и память. Таким образом, применение желатина в качестве студне-образователя для овощных мармеладов является наиболее целесообразным.

Зaключение, выводы

Изучение использования продуктов переработки арбуза в производстве мармеладов с применением разных студнеобразавателей показало, что пектин, агар-агар и желатин пригодны для использования в качестве желирующих веществ в производстве мармелада. Исходя из органолептических и физико-химических показателей готовых изделий, было выявлено, что применение желатина в производстве мармеладов на основе овощного сырья является наиболее целесообразным за счет высокой желирующей способности, низкой стоимости и богатого минерального состава.

Разработана технология приготовления мармеладных изделий с использованием продуктов переработки арбуза. Выявлено улучшение вкуса и консистенции за счет ультразвуковой обработки арбузного пюре на гомогенизаторе. В процессе обработки происходит не- термическая инверсия сахарозы, содержащейся в сырье, и частичное разрушение моносахаридов с образованием бесцветных продуктов, не влияющих на органолептические свойства обработанного сырья.

В исследованиях обоснована возможность использования продуктов переработки арбуза в качестве основного сырья для разработки мармелада, содержащего значительное количество витаминов и минеральных веществ, играющих важную роль для повышения иммунитета.

Данная работа была поддержана финансированием научно-технической программы Министерства сельского хозяйства Республики Казахстан на 2021-2023 годы BR BR10764970 «Разработка наукоемких технологий глубокой переработки с/х сырья в целях расширения ассортимента и выхода готовой продукции с единицы сырья, а также снижения доли отходов в производстве продукции» в рaмкaх выполнения проектa «Разработка техники и технологии хранения и комплексной и глубокой переработки бахчевых культур (арбуз, тыква и др.) для производства концентратов для соков и детского питания (пюре), кондитерских изделий».