Производство кваса с использованием заменителей сахара из растительного сырья, выращенного в условиях Ярославской области

Продукты брожения являются одними из самых популярных в мире напитков с очевидным положительным влиянием на общее состояние здоровья. Они являются традиционными во всем мире натуральными напитками, с низким содержанием калорий и без жира, с органическими кислотами и витаминами (поступающими и растительного сырья) [19]. Для многих стран безалкогольные напитки, прошедшие процесс брожения, являются традиционными. В каждой стране имеются свои особенности производства. В Африке были зарегистрированы различные виды традиционных напитков, обычно производимых из сорго [18]. Ученые сельскохозяйственного университета Польши отмечают ценность традиционного хлебного кваса, являющегося функциональным напитком для своей страны [15]. Наличие синтетических веществ в составе многих безалкогольных напитков приводит к возобновлению интереса населения к растительным компонентам рецептуры традиционных безалкогольных напитков [18].

Чай из листьев ягодных кустарников, квас и морс с древнейших времен являются одними из наиболее предпочитаемых национальных продуктов русского народа. Как неотъемлемый компонент национальной пищевой культуры они считаются традиционными и в наши дни приобретают все большую и большую популярность [20]. Традиционные напитки играют центральную роль в культуре людей и имеют фундаментальное социальноэкономическое значение [18].

Таким образом, к инновационному фактору развития мирового рынка прохладительных безалкогольных напитков можно отнести увеличение потребительского внимания к традиционным напиткам и снижение доли сахара в их рецептурах.

Цель исследования - разработка рецептуры кваса с заменителем сахара, из растительного сырья, выращенного в условиях Ярославской области.

Задачи исследования:

• 1)    изучить мировой опыт развития индустрии безалкогольных напитков в части снижения содержания сахара в рецептуре;

• 2)    разработать рецептуру кваса с заменителем сахара, из растительного сырья, выращенного в условиях Ярославской области;

• 2)    разработать технологическую схему производства кваса с заменителем сахара, из растительного сырья, выращенного в условиях Ярославской области;

• 3)    провести пробную выработку объектов исследования на базе кафедры «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции» ФГБОУ ВО Ярославская ГСХА;

• 4)    провести определение органолептических и физико-химических показателей объектов исследования на базе кафедры «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции» ФГБОУ ВО Ярославская ГСХА;

• 5)    определить содержание функциональных ингредиентов (макро- и микроэлементов) на базе Ярославского НИИЖК - филиала ФНЦ «ВИК им. В.Р. Вильямса»;

• 6)    определить микробиологические и токсикологические показатели, содержание органических кислот на базе ГБУ ЯО Ярославский государственный институт качества сырья и пищевых продуктов.

Объекты и методы исследований

Для исследования были выбраны 4 объекта.

Объект № 1. Белый квас, произведенный по традиционной технологии, выпускаемый промышленностью, имеющий состав: подготовленная вода, рожь, пшеничный солод, сахар, соль, чистые культуры дрожжей.

Объект № 2. Квас, приготовленный по разработанной рецептуре и технологии, включающей дополнительный операции «вымачивание стеблей ревеня» и «настаивание стеблей ревеня и дополнительных ингредиентов», имеющий состав: подготовленная вода, ревень, сухая трава мяты перечной, мелисы, лист смородины красной, черной и малины, сахар, соль, чистые культуры дрожжей.

Объект № 3. Квас, приготовленный по разработанной рецептуре и технологии, включающей дополнительную операцию «варка стеблей ревеня и дополнительных ингредиентов», имеющий состав: подготовленная вода, ревень, сухая трава мяты перечной, мелисы, лист смородины красной, черной и малины, сахар, соль, чистые культуры дрожжей.

Объект № 4. Квас, приготовленный по разработанной рецептуре и технологии, включающей дополнительную операцию

«варка стеблей ревеня и дополнительных ингредиентов», имеющий состав: подготовленная вода, ревень, сухая трава мяты перечной, мелисы, лист смородины красной, черной и малины, сахар, сухие листья стевии, соль, чистые культуры дрожжей.

С целью замены части сахара при разработке рецептуры объекта №4 были использованы сухие листья стевии, выращенные в условиях Ярославской области. Производителем сухих листьев стевии выступил ООО «Агропарк «Ясенево» – уникальный авторский проект, реализуемый в Ярославской области в Некрасовском районе, работающий в традициях органического земледелия, которое в России, в т. ч. в Ярославской области, только начинает развиваться. Основными видами деятельности предприятия являются: обслуживание 500 м2 теплиц, промышленное выращивание ягодных культур, производство чайной продукции.

С целью применения отечественного, традиционного местного растительного сырья, содержащего широкий спектр веществ различной фармакологической направленности, и с целью корректировки органолептических показателей кваса с заменителем сахара (вкус и аромат) использованы дополнительные составляющие рецептурного набора (сухая трава мяты перечной, мелисы, лист смородины красной, черной и малины – сбор лета 2019 года).

В работе использованы теоретические (анализ) и эмпирические методы научного исследования (эксперименты, наблюдение, измерения, сравнение, описание). Для расчета рецептур был использован алгебраический метод, который заключается в решении отдельных уравнений или их системы. Для ускорения процесса расчета использован метод обратной матрицы табличного процессора Excel. У всех объектов исследования были оценены органолептические и физико-химические показатели: массовая доля сухих веществ (%) рефрактометрическим методом, кислотность методом титрования, объемная доля этилового спирта (%). Определение содержания макро- и микроэлементов образцов проводилось на атомно-абсорбционном спектрометре КВАНТ-2а (Zn, Cu, Mn,Fe, Mg, Ca – методом абсорбции, K – методом эмиссии). Из микробиологических показателей были оценены – БГКП, КМАФАнМ, дрожжи, пле- сени, токсикологических показателей – содержание солей тяжелых металлов, содержание органических кислот (яблочная, лимонная и янтарная).

Результаты и их обсуждение

Результаты определения органолептических показателей качества кваса представлены в табл. 1.

Цвет образцов был зеленовато-белый, особую интенсивность цвету придавали листья стевии, мяты перечной, мелисы, лист смородины красной, черной и малины. Каждый образец обладал выразительным вкусом и ароматом. Травянистость напиткам придавали листья стевии. Получившийся купаж напитков с листьями стевии требовал корректировки показателя «вкус и арома» при помощи дополнительных вкусообразующих компонентов, которыми явились сухая трава мяты перечной, мелисы, лист смородины красной, черной и малины. Разработанная и подкорректированная рецептура образца № 4 имела гармоничные вкусовые и ароматические ноты, дополняющие друг друга. Данные, представленные в табл. 1, позволяют сделать вывод о том, что замена части сахара не оказывает ухудшающего влияния на органолептические показатели качества кваса, каждый из образцов интересен, у каждого имеются свои особенности, все произведенные при пробной выработке образцы соответствовали ТР ТС 021/2011 Технический регламент Таможенного союза «О безопасности пищевых продуктов», ГОСТ 31494-2012 «Квасы. Общие технические условия».

Результаты исследований выявили незначительные отклонения в содержании основных макро- и микроэлементов в квасе, произведенном по разработанной рецептуре и технологии, по сравнению с квасом, произведенным по традиционной технологии (табл. 2). Причем технология, включающая дополнительную операцию «варка стеблей ревеня и дополнительных ингредиентов» обеспечила наибольшую экстракцию функциональных ингредиентов из сырья в готовый продукт. Употребление разовой порции кваса с растительным заменителем сахара в 237 мл будет удовлетворять суточную рекомендуемую норму цинка на 0,14 %, марганца – 1,6%, калия – 7,5 % и магния – 0,5 % для взрослого человека.

Таблица 1

Результаты определения органолептических показателей кваса

Наименование показателя	ГОСТ 314942012 Квасы. Общие технические условия	№ 1	№ 2	№ 3	№ 4
Внешний вид	Непрозрачная пенящаяся жидкость. Допускается осадок, обусловленный особенностями используемого сырья, без посторонних включений, не свойственных продукту	Непрозрачная пенящаяся жидкость, без посторонних включений, не свойственных продукту. Имеется осадок	Непрозрачная пенящаяся жидкость, без посторонних включений, не свойственных продукту. Имеется осадок	Непрозрачная пенящаяся жидкость, без посторонних включений, не свойственных продукту. Имеется осадок	Непрозрачная пенящаяся жидкость, без посторонних включений, не свойственных продукту. Имеется осадок
Вкус и аромат	Освежающий вкус и аромат сброженного напитка, соответствующий вкусу и аромату используемого сырья. Допускаются дрожжевые привкус и аромат	Освежающий вкус и аромат, свойственный солоду, хлебу, ржаной и пшеничной муке	Освежающий вкус и аромат, свойственный ревеню, сухой траве мяты перечной, мелисы, листьям смородины красной, черной и малины	Освежающий вкус и аромат, свойственный ревеню, сухой траве мяты перечной, мелисы, листьям смородины красной, черной и малины	Освежающий вкус и аромат, свойственный ревеню, сухой траве мяты перечной, мелисы, листьям смородины красной, черной и малины, стевии
Цвет	Обусловленный цветом используемого сырья	Зеленоватобелый	Зеленоватобелый, особую интенсивность цвету придавали ревень, сухая трава мяты перечной, мелисы, лист смородины красной, черной и малины	Зеленоватобелый, особую интенсивность цвету придавали ревень, сухая трава мяты перечной, мелисы, лист смородины красной, черной и малины	Зеленоватобелый, особую интенсивность цвету придавали ревень, сухая трава мяты перечной, мелисы, лист смородины красной, черной, малины, стевии

Физико-химические показатели кваса представлены в табл. 3, микробиологические показатели и содержание органических кислот - в табл. 4.

Данные, представленные в табл. 3 и 4, позволяют сделать вывод о том, что замена части сахара не оказывает ухудшающего влияния на физико-химические и микробиологические и показатели качества кваса. В квасе из ревеня с использованием сухих листьев стевии в качестве заменителя части сахара, как и в квасе, произведенном по традиционной технологии, выпускаемой промышленностью, имеющаяся в рецептуре сахароза гидролизируется в глюкозу и фруктозу зимазным комплексом ферментов чистой культуры дрожжей. Глюкоза

Таблица 2

Содержание макро- и микроэлементов в квасе

Макро-/ микроэлемент	Объект № 1	Объект № 2	Объект № 3	Объект № 4	Рекомендуемое суточное потребление, мг	Содержание от рекомендуемого суточного потребления в разовой порции объекта № 4 (237 мл), %
Zn, мг/л	0,18	0,10	0,15	0,06	10…15	0,014
Cu, мг/л	0,12	0,08	следы	следы	2	—
Mn, мг/л	0,096	0,106	0,084	0,33	5…10	0,08
Fe, мг/л	0,44	0,69	1,97	следы	10…18	—
K, мг/л	185,4	0,56	0,79	959,07	3000…5000	227,30
Mg, мг/л	0,25	0,23	0,29	8,93	400…500	2,12
Ca, мг/л	0,085	0,085	0,085	0,08	500…1000	0,02

Таблица 3

Результаты определения физико-химических показателей кваса

Наименование показателя	ГОСТ 31494-2012 Квасы. Общие технические условия	Объект № 3	Объект № 4
Кислотность, см3 1н NaOH на 100 см3 напитка	От 1,5 до 7	1,5	2,2
Объемная доля этилового спирта, %	Не более 1,2	1,2	0,3
Массовая доля сухих  ве ществ, %	Не менее 3,5	5,8	3,5

Таблица 4

Результаты определения микробиологических показателей и содержания органических кислот в квасе

Наименование показателя Объект № 3 Объект № 4 БГКП не обнаружены в 10 см3 не обнаружены в 10 см3 КМАФАМ 8,6*104 КОЕ/см3 1,5*103 КОЕ/см3 Дрожжи 1,8*105 КОЕ/см3 1,2*107 КОЕ/см3 Плесени менее 1 КОЕ/см3 менее 1 КОЕ/см3 Яблочная кислота (420 ± 107) мг/дм3 (551 ± 110) мг/дм3 Лимонная кислота (120 ± 36) мг/дм3 (107 ± 21) мг/дм3 Янтарная кислота (347 ± 46) мг/дм3 (522 ± 104) мг/дм3 сбраживается сразу и непосредственно без перехода в другой изомер, фруктоза – после изомеризации ее в глюкозу. Квасу, произведенному по традиционной технологии, выпускаемый промышленностью, сладость придает сахароза, оставшаяся в напитке после приостановления деятельности чистой культуры дрожжей, а квасу из ревеня с использо- ванием сухих листьев стевии в качестве заменителя части сахара сладость напитку придают гликозидные соединения – стевиозид, сте-виолбиозид, ребаудиозид А и Е, дулкозид.

В наших условиях жизни повсеместно распространены токсичные элементы, проникающие в воду, воздух, почву, растения и, следовательно, продукты и напитки, произве- дённые из них. В связи с важностью контроля и регулирования их содержания в допустимых предельных значениях нами было определено содержание тяжелых металлов в образцах кваса (табл. 5).

гомедов, Мирошникова Т.Н. – СПб.: ГИОРД, 2005. – 480 с.

• 4.    Ivanišová, E. Biological activity of apple juice enriched by herbal extracts / E. Ivanišová, H. Frančáková, P. Ritschlová, Š. Dráb, M.

Таблица 5

Результаты определения токсикологических показателей в квасе

Наименование показателя	Объект № 3	Объект № 4	Величина допустимого уровня
Свинец	Менее 0,02 мг/кг	Менее 0,02 мг/кг	Не более 0,3 мг/кг
Мышьяк	Менее 0,001 мг/кг	Менее 0,001 мг/кг	Не более 0,1 мг/кг
Кадмий	Менее 0,005 мг/кг	Менее 0,005 мг/кг	Не более 0,03 мг/кг
Ртуть	Менее 0,0002 мг/кг	Менее 0,0002 мг/кг	Не более 0,005 мг/кг

Использование растительного сырья, выращенного в условиях Ярославской области, обеспечивает содержание тяжелых металлов в допустимых предельных значениях. Произведенные при пробной выработке образцы соответствуют ТР ТС 021/2011 Технический регламент Таможенного союза «О безопасности пищевых продуктов», ГОСТ 31494-2012 «Квасы. Общие технические условия».

Вывод

Использование местного растительного сырья и сухих листьев стевии в качестве заменителя части сахара при производстве кваса расширяет ассортимент данного напитка в отечественной и мировой индустрии производства безалкогольных напитков.