Разработка состава для приготовления шоколадной массы и шоколада повышенной пищевой ценности с профилактическим свойством

Всемирная организация здравоохранения на рубеже XX–XXI веков признала ожирение неинфекционной эпидемией, назвав это заболевание чрезвычайной угрозой для человечества. Число лиц с ожирением превышает число лиц с пониженной массой тела практически во всех регионах мира. Согласно прогнозам ВОЗ, в списке причин смертности ожирение уже к 2030 году выйдет на седьмое место.

В настоящее время ожирение рассматривается как хроническое заболевание, проявляющееся избыточным увеличением массы тела преимущественно за счет чрезмерного накопления жировой ткани и сопровождающееся увеличением общей и сердечно-сосудистой заболеваемости. Ожирение способствует ухудшению качества жизни, возникновению социальных, психологических и экономических проблем, развитию ряда хронических заболеваний, увеличивает расходы на медицинскую помощь [1]. В современном обществе в условиях повышенной стрессогенности в сочетании с гиподинамичным образом жизни создаются предпосылки к развитию ожирения и избыточной массы тела [2]. Психоэмоциональные стрессовые ситуации могут способствовать развитию алиментарного ожирения, поскольку лица, испытывающие стресс, склонны к нерациональному питанию, чрезмерному употреблению сахаросодержащих продуктов.

К первостепенным причинам набора лишнего веса относят злоупотребление высококалорийной, богатой простыми углеводами, пищей. В результате избыточной калорийности рациона и сдвига его качественного состава в сторону легкоусвояемых углеводов и насыщенных жиров, а также вследствие гиподинамии происходит нарушение баланса между количеством потребляемых и расходуемых калорий, формируется сначала небольшой избыток массы тела, а затем ожирение [1].

Существенный вклад в указанную проблему вносят кондитерские изделия. Кондитерские изделия являются одним из востребованных продуктов питания у большинства населения, поэтому создание кондитерских изделий, в которых кроме пищевых свойств уделяется внимание свойствам профилактическим, является важным резервом улучшения здоровья населения. Решить поставленную задачу возможно путем разработки новых и усовершенствования существующих рецептур кондитерских изделий с использованием нетрадиционных пищевых ингредиентов.

На протяжении десятилетий шоколад остаётся популярным деликатесным пищевым продуктом среди всех групп населения, часто шоколадом «заедают» стресс. Но композиции существующих масс шоколада имеют как полезные, так и потенциально вредные для здоровья свойства. Большая часть выпускаемых промышленностью традиционных шоколадных масс и изготовленных из них шоколадных изделий, за исключением некоторых специальных видов шоколада, имеет высокое содержание сахарозы. Сахароза является легкоусвояемым углеводом и имеет высокий гликемический индекс, что влечет за собой неконтролируемое увеличение веса у потребителей.

В современном мире постоянно разрабатываются [3] и выводятся на рынок [4] новые пищевые продукты с различными полезными потребительскими свойствами. Для повышения пищевой ценности шоколадных масс принимались различные попытки: введение биологически активных добавок или компонентов с повышенным содержанием микроэлементов и т. д. Однако, эти продукты часто повторяют недостатки традиционных изделий, несмотря на наличие новых полезных свойств.

Разработан шоколад без рафинированного сахара, в котором в качестве подсластителя вместо рафинированного сахара полностью или частично используется сушеная сахарная свекла с более высоким уровнем общего сахара (сахарозы, глюкозы и фруктозы), белка, клетчатки, витаминов и минералов, чем у известного кристаллического сахара [5]. Смоделирован состав для приготовления шоколада, содержащий сухой шрот шиповника [6]. Общим недостатком данных разработанных составов является наличие в готовом продукте легкоусвояемых сахаров с высоким гликемическим индексом, и отсутствие веществ, блокирующих / снижающих их усвоение.

Цель исследования – разработка состава шоколадной массы и шоколада с повышенной пищевой ценностью готового продукта, придание ему профилактического свойства, способствующего стабилизации массы тела.

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи: (1) исследование возможности разработки шоколада с сохранением традиционных вкусовых свойств и придания ему профилактического свойства, способствующего стабилизации массы тела за счет введения в состав шоколадной массы пищевых волокон и гидрок-силимонной кислоты до уровня соотносимого с физиологическими нормами потребления в составе свекольного порошка и порошка экстракта плодов гарцинии камбоджийской;

• (2)    исследование влияния свекольного порошка и порошка экстракта плодов гарцинии камбоджийской на органолептические, физико-химические и технологические свойства шоколадных масс и шоколада повышенной пищевой ценности с профилактическим свойством.

Теоретическое обоснование

Свекольный порошок как ингредиент для обогащения пищевых продуктов дополнительными нутриентами

Одним из возможных компонентов при производстве пищевых продуктов может стать такая ценная пищевая овощная культура, как свекла столовая, которая содержит в своем составе комплекс веществ с доказанными полезными свойствами [7; 8]. Свекла низкокалорийный продукт, что позволяет использовать ее в рационах для снижения веса, а сок – в меню лечебно-профилактических диет. Свекла широко применяется в пищевой промышленности, а свекольный порошок в настоящее время набирает популярность в этом секторе и включение его в рецептуры разных видов продуктов питания является актуальным.

Свекольный порошок имеет в себе тот же набор питательных веществ, витаминов (В 1 , В 2 , С, и РР), минералов, что и сама свекла. Порошок богат антиоксидантами, содержит кальций, железо, калий, магний, фосфор и марганец, оказывает благоприятное влияние на здоровье человека за счет содержания в нем пищевых волокон, которые необходимы для улучшения пищеварения и выведения из организма канцерогенных и токсичных пищевых компонентов.

В соответствии с MP 2.3.1.0253–21 физиологическая потребность в пищевых волокнах для взрослого человека составляет 20–25 г/сутки или 10 г/1000 ккал. В суточном рационе человека часто присутствует недостаток пищевых волокон, что приводит к росту таких заболеваний, как ожирение, сахарный диабет 2 типа, метаболический синдром, атеросклероз коронарных артерий и связанных с ним заболеваний, рак толстой и прямой кишки и др. [9]

Свойство пищевых волокон ускорять прохождение пищи через органы пищеварения очень важно в условиях стремительного роста числа людей с избыточной массой тела. Употребление с пищей достаточного количества клетчатки нормализует работу кишечника. Связываясь с желчными кислотами, пищевые волокна уменьшают всасывание жира и снижают уровень холестерина в крови, а обволакивая слизистую кишечника, замедляют всасывание сахара после приема пищи, что полезно для больных сахарным диабетом [9].

Изучено применение порошка свеклы в качестве обогатителя при производстве йогурта функционального назначения [10], кондитерской глазури [11], зерновых экструдированных продуктов [12], хлебобулочных изделий [13], блинчиков [14], что позволило повысить пищевую ценность данных продуктов, обогатив пищевыми волокнами, витаминами, макро-и микроэлементами.

Применение гарцинии камбоджийской для коррекции массы тела

Гарциния камбоджийская – дерево, произрастающее в вечнозеленых лесах Индии, Непала и Шри-Ланки. Плоды гарцинии камбоджийской размером с апельсин, но напоминают маленькую желтоватую или красноватую тыкву. Кожура плодов традиционно используется для лечения желудочно-кишечных заболеваний, часто используется в аюрведической и традиционной медицине для лечения многих заболеваний. In vivo и in vitro экстракт из неочищенного плода обладает противовоспалительным [15], противораковым, глистогонным, антимикробным и антиоксидантным действием [16; 17]. Различные вторичные метаболиты, такие как органические кислоты – гидроксилимонная кислота, флавоноиды, терпены, полисахариды и полиизопренилированные бензофеноны – гарцинол, ксантохимол, гуттиферон, бензофенон, ксантон, бифлавоноиды, алкалоиды, дубильные вещества, фенолы и сапонины, выделенные из плода гарцинии камбоджийской, обладают разнообразной фармакологической активностью [17].

Плоды гарцинии камбоджийской с ее активным компонентом гидроксилимонной кислотой широко используются для похудения. Потенциальная эффективность гарцинии камбоджийской в снижении массы тела и жировых отложений была подтверждена в нескольких исследованиях, как на экспериментальных животных, так и на людях [18].

Приведены результаты исследований [19] по оценке эффективности экстракта гарцинии камбоджийской в регуляции эндогенного биосинтеза липидов. Авторы объясняют данный эффект тем, что гидроксилимонная кислота ингибирует фермент АТФ-цитратлиазу, непосредственно участвующий в процессе образования липидов. Установлено [20], что гидроксили-монная кислота в сочетании с диетой для снижения веса может значительно уменьшить висцеральную жировую ткань.

Проведенные исследования подтверждают свойство гидроксилимонной кислоты, имеющейся в составе экстракта гарцинии камбоджийской, влиять на метаболизм пищевых веществ [18, 21], что позволяет использовать продукты переработки гарцинии камбоджийской для коррекции массы тела.

В Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (утв. решением комиссии ТС от 28.05.2010 г. № 299) внесены нормы потребления гидрок-силимонной кислоты, которые составляют 100–300 мг в сутки.

Материалы и методы

Объектом исследования являлись экспериментальные образцы горького шоколада, обогащенные свекольным порошком и порошком экстракта плодов гарцинии камбоджийской, а также контрольный образец, изготовленный по рецептуре и технологии горького шоколада.

В исследовании применяли свекольный порошок (ООО «ВИТБИОКОР», Республика Беларусь), представляющий собой мелкодисперсный сыпучий гигроскопичный порошок с массовой долей влаги не более 8,0 %, с характерным запахом, фиолетового цвета и порошок экстракта плодов гарцинии камбоджийской (Китай), содержание гидроксилимонной кислоты 60,56 %, порошок от белого до светлобежевого цвета.

Исследование проводилось с применением следующих методов:

• •    органолептического – определение органолептических показателей (внешний вид, вкус и запах, консистенция, структура);

• • экстракционно-гравиметрического

метода – наличие и содержание жира с использованием автоматической экстракционной установки «Soxtherm» фирмы «Gerhardt»;

• •    термогравиметрического (определение содержания влаги путем высушивания навески пробы товара до постоянной массы при температуре 130 °С в сушильном шкафу фирмы «Binder» (Германия);

• •    активность воды (Aw) находили как отношение парциального давления водяного пара над поверхностью продукта к давлению насыщенного водяного пара при той же температуре. Активность воды (Aw) измеряли на приборе «АКВАЛАБ».

• •    вязкость – на вискозиметре «Brookfield ametek». работа которого основана на измерении крутящего момента ротора, создаваемого исследуемым продуктом. Изменение крутящего момента определяется датчиком угла вращения по закручиванию измерительной пружины. После измерений все числовые

значения выводятся на дисплей. В данном исследовании использовали шпиндель 63, диаметр которого составлял 120 мм, при скорости вращения – 1 RPM. Измеряли динамическую вязкость продукта при температурах 40 °С. Для термостатирования проб использовали лабораторную баню.

Результаты и их обсуждение

Создание шоколадной массы и шоколада повышенной пищевой ценности с профилактическим свойством

Для получения шоколада с повышенной пищевой ценностью с профилактическим свойством разработан следующий состав шоколадной массы, представленный в таблице 1. Необходимые свойства обеспечиваются за счет сочетания компонентов заявленного состава.

Проведенные исследования показали, что уменьшение количества какао-тертого ниже 39,0 мас. % и какао масла ниже 13 мас. % приводит к ухудшению технологических и органолептических свойств продукта, выражающихся в потере усадки и характерного блеска.

Увеличение количества какао-тертого выше 40,0 мас. % и какао масла выше 16 мас. % приводит к ухудшению технологических свойств получаемых шоколадных масс – снижению вязкости и повышению текучести массы, необоснованному удорожанию продукта, уменьшению массовой доли вводимых полезных добавок.

Содержание соевого фосфатидного концентрата (лецитина) 0,3–0,6 мас. % обеспечивает оптимальную вязкость и текучесть шоколадной массы. Снижение количества соевого фосфатидного концентрата (лецитина) ниже 0,3 мас. % приводит к увеличению вязкости шоколадной массы, а увеличение количества соевого фосфатидного концентрата (лецитина) выше 0,6 мас. % приводит к увеличению текучести шоколадной массы. Оба изменения значительно усложняют ведение технологического процесса.

Уменьшение количества свекольного порошка ниже 5,0 мас. % нецелесообразно, учитывая цель получение массы повышенной пищевой ценности и необходимость обеспечения 25–50 % от суточной нормы потребления пищевых волокон. Увеличение количества выше 10,0 мас. % ведет к ухудшению органолептических свойств, плитка плохо структурируется при охлаждении, масса приобретает пластилиноподобную структуру, и порошковый привкус. Единовременное увеличение массовой доли какао-тертого, какао-масла и соевого фосфатидного концентрата в рецептуре № 3 связано с резким повышением вязкости шоколадной массы при введении 10 % свекольного порошка.

Таблица 1.

Состав разработанной шоколадной массы повышенной пищевой ценности с профилактическим свойством

Table 1.

Composition of the developed chocolate mass of increased nutritional value with preventive properties

Ингредиент Ingredient	Содержание, мас. % Content, mass, %
	Образец № 1 Sample No.1	Образец № 2 Sample No.2	Образец № 3 Sample No.3
Сахарная пудра | Powdered sugar	42,44	38,05	32,70
Какао тертое | Crude chocolate	39,0	39,5	40,0
Какао масло | Cocoa butter	13,0	14,5	16,0
Свекольный порошок | Beetroot powder	5,0	7,0	10,0
Соевый фосфатидный концентрат | Soya phosphatide concentrate	0,3	0,5	0,6
Ароматизатор | Flavouring	0,1	0,15	0,2
Порошок экстракта плодов гарцинии камбоджийской Gаrсiniа cambogia extract роwdеr	0,16	0,30	0,50
Итого | Total	100	100	100

В состав шоколадной массы входит порошок экстракта плодов гарцинии камбоджийской 0,16–0,5 мас. %. В данном количестве ингредиента содержится от адекватного до верхнего допустимого уровня потребления суточной нормы гидроксилимонной кислоты.

Технологическая схема приготовления шоколада повышенной пищевой ценности с профилактическим свойством

Шоколад разработанного состава готовили следующим образом. Сахар измельчали до сахарной пудры. Затем дозировали рецептурные компоненты в следующей последовательности: какао тертое, какао масло, свекольный порошок, сахарная пудра, смешивали полученную рецептурную смесь в меланжерах в течение 20 минут до получения массы с однородной, пластичной консистенцией. Осуществляли измельчение полученной шоколадной смеси с помощью шариковой мельницы. Степень измельчения составляла 20–30 мкн. Далее следовали процессы разведения и гомогенизации шоколадной массы, они являлись единой технологической стадией, на этой стадии происходило добавление ароматизатора, смешанного с порошком экстракта плодов гарцинии камбоджийской и лецитина, и перевод шоколадной массы в текучее состояние с требуемой вязкостью. Конширование шоколадной массы осуществляли в конш-машине в течение 4–5 часов при 45–55 °С.

Готовая шоколадная масса через фильтрование поступала в приемники для темперирования, оттемперированную шоколадную массу подавали в воронку отливочной головки. Затем, шоколадная масса поступала для заполнения форм и далее на вибротранспортер для удаления пузырьков воздуха и равномерного распределения. Далее шоколадные плитки проходили стадию охлаждения, выколотки и упаковки.

Оценка качества шоколадной массы и шоколада повышенной пищевой ценности с профилактическим свойством

Определяли влияние свекольного порошка и порошка экстракта плодов гарцинии камбоджийской на физико-химические и технологические свойства шоколадных масс (таблица 2).

Таблица 2.

Влияние свекольного порошка и порошка экстракта плодов гарцинии камбоджийской на физикохимические и технологические свойства шоколадных масс

Table 2.

The influence of beetroot powder and garcinia cambogia extract powder on the physicochemical and technological properties of chocolate masses

Показатель Indicator	Контроль Control	Экспериментальные обогащенные образцы шоколадных масс Experimental enriched samples of chocolate masses
		Образец № 1 Sample No.1	Образец № 2 Sample No.2	Образец № 3 Sample No.3
Массовая доля влаги, % Moisture content, %	1,3	1,2	1,3	1,4
Активность воды, Aw Water activity	0,219	0,186	0,192	0,205
Массовая доля жира, % Weight fraction	32,8	35,6	34,5	36,3
Динамическая вязкость, сП Dуnаmiс viscosity	47,68	63,24	72,04	81,24

Исследования качества полученных шоколадных масс показали, что массовые доли жира и влаги в них в соответствии с расчетным содержанием по рецептуре с учетом допускаемых отклонений. Массовая доля влаги, не превышает стандартных требований – 2 % (таблица 2). Установлено, что динамическая вязкость шоколадной массы возрастает с увеличением содержания свекольного порошка и порошка экстракта плодов гарцинии камбоджийской в ее составе, и ее значение находится в интервале оптимальных значений 40–90 сП. Следовательно, введение обогащающих добавок в указанных количествах не приведет к технологическим трудностям.

По активности воды экспериментальные образцы шоколадных масс относятся к продуктам с низкой влажностью Aw < 0,6 (таблица 2). Чем выше Aw в продукте, тем наиболее вероятна жизнедеятельность тех или иных видов микрофлоры. В продуктах с низкой влажностью микробиологические процессы не протекают, они сохраняют свое качество длительное время, что подтверждает реальность увеличения срока хранения экспериментального продукта.

Органолептическую оценку выработанных образцов шоколада проводили группой экспертов-дегустаторов (таблица 3). Экспертами отмечены оптимальные вкусовые характеристики у всех образцов шоколада. Свекольный порошок обогащает вкусовой профиль изделия.

Таблица 3.

Результаты органолептической оценки разработанного шоколада повышенной пищевой ценности с профилактическим свойством

Table 3.

Results of organoleptic evaluation of the developed chocolate with increased nutritional value and preventive properties

Показатель Indicator	Характеристика | Characteristic
	Образец № 1 Sample No.1	Образец № 2 Sample No.2	Образец № 3 Sample No.3
Вкус и запах Flavor and smell	вкус и запах выраженные, свойственные для шоколада pronounced flavor and smell, typical of chocolate	вкус и запах выраженные, свойственные для шоколада pronounced flavor and smell, typical of chocolate	вкус и запах выраженные, свойственные для шоколада pronounced flavor and smell, typical of chocolate
Внешний вид Appearance	лицевая поверхность блестящая, цвет темнокоричневый со светлофиолетовым оттенком | shiny front surface, dark brown color with a light purple tint	лицевая поверхность блестящая, цвет темнокоричневый со светлофиолетовым оттенком | shiny front surface, dark brown color with a light purple tint	лицевая поверхность блестящая, цвет темнокоричневый с фиолетовым оттенком | shiny front surface, dark brown color with a purple tint
Консистенция | Texture	твердая | hard	твердая | hard	твердая | hard
Структура | Structure	однородная | homogeneous	однородная | homogeneous	однородная | homogeneous

Использование свекольного порошка в количестве 5,0–10,0 мас. % приводит к изменению цвета готового продукта, придавая ему характерный оттенок от светло-фиолетового до фиолетового. Внесение порошка экстракта плодов гарцинии камбоджийской в рецептурный состав шоколадной массы не оказывает влияние на органолептические показатели готового продукта.

Заключение

В результате проведенных исследований по разработке состава для приготовления шоколадной массы и шоколада повышенной пищевой ценности с профилактическим свойством:

– установлена возможность применения свекольного порошка и порошка экстракта плодов гарцинии камбоджийской в производстве шоколада без ухудшения его потребительских характеристик.

– определено оптимальное количество вводимого в состав шоколадной массы свекольного порошка (5,0–10,0 мас. %) необходимое для обеспечения суточной нормы потребления пищевых волокон, и порошка экстракта плодов гарцинии камбоджийской (0,16–0,5 мас. %), обеспечивающее поступление в организм действующего активного вещества – гидроксилимонной кислоты от адекватного до верхнего допустимого уровня потребления суточной нормы.

– разработана технологическая схема приготовления шоколада, обеспечивающая максимальную сохранность свойств активных компонентов вводимых пищевых ингредиентов, придающих в совокупности, шоколаду профилактическое свойство, способствующее стабилизации массы тела;

– установленные изменения физикохимических и технологических показателей шоколадных масс в зависимости от содержания в рецептуре свекольного порошка и порошка экстракта плодов гарцинии камбоджийской позволяют моделировать шоколадные изделия с заданными пищевой ценностью и структурно-механическими характеристиками.

Дальнейшие исследования будут направлены на расширение рецептур кондитерских сахаристых и мучных изделий с использованием пищевых ингредиентов, оказывающих корректное воздействие на метаболизм человека с факторами риска ожирения или его наличия при их употреблении в составе изделий, а также на определение соответствующих технологических параметров производства изделий, обеспечивающих максимальную сохранность свойств активных компонентов вводимых пищевых ингредиентов.