Разработка технологии соуса из регионального сырья с добавлением пектина

Суровый климат, недостаток солнечного света и витаминов могут серьезно повлиять на организм, а порой и привести к тяжелым, зачастую неизлечимым заболеваниям. Болезни органов пищеварения являются самыми распространенными на Севере после заболеваний системы кровообращения и онкологических [1; 2]. Пищеварительные процессы в экстремальных условиях протекают медленнее, поэтому в основной рацион северянина должны входить продукты, полученные из местного регионального сырья, такого как: рыба (главный белковый ресурс), оленина, содержащая необходимые аминокислоты, жирорастворимые витамины и антиоксиданты, и ягоды – источники витаминов [3; 4].

Соус – компонент блюда, имеющий различную консистенцию, используемый в процессе приготовления блюда (в качестве связующего компонента) или подаваемый к нему для улучшения органолептических показателей (вкуса, аромата и цвета) [5]. Из-за содержания в данном продукте экстрактивных, ароматических и вкусовых веществ, которые способны стимулировать секрецию пищеварительных желез, соусы возбуждают аппетит и способствуют лучшему усвоению блюда [6].

Использование местного растительного сырья позволяет обогатить блюда биологически активными веществами, витаминами, минералами, пищевыми волокнами и расширить ассортимент отечественной продукции. В Мурманской области, которая располагает значительными лесными пищевыми ресурсами, организация сбора и переработки ягод признана востребованным направлением развития сельскохозяйственной ветви экономики1. Многолетние наблюдения по динамике урожайности ягодных кустарников на территории Мурманской области, проводимые в основном на территориях биосферных природных заповедников, показали, что дает хорошие урожаи и может использоваться для заготовки в промышленном масштабе такая ягода, как брусника обыкновенная2. Брусника занимает особое место среди плодовых и ягодных культур благодаря тому, что в ней содержатся ценные аминокислоты, множество витаминов, макро-и микроэлементы, фенольные соединения, пектиновые и дубильные вещества [7; 8].

Пектин – очищенный углеводород, полученный кислотной экстракцией из цитрусовых (лайм, лимон, апельсин, грейпфрут), яблочных выжимок, жома сахарной свеклы или из корзинок подсолнечника [9]. Пектиновые вещества повышают кислотность в кишечнике, создают благоприятные условия для размножения полезной микрофлоры, обеспечивают гипохолестеринемический эффект, связывая желчные кислоты [10; 11]. Пектиновые вещества широко используются в пищевой промышленности в качестве структурообразователей (гелеобразователей), загустителей, а также при производстве диетических и профилактических продуктов питания пониженной калорийности [12; 13].

В настоящие время в общественном питании большое значение занимают соусы; правильно подобранный соус способен улучшить вкус, аромат и внешний вид блюда. Однако ассортимент соусов в России все еще уступает ассортименту в западных странах. Поэтому разработка технологии соуса из ягод брусники является актуальной и своевременной задачей.

Цель исследования – разработать технологию брусничного соуса с добавлением пектина.

Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи: разработать технологическую схему и рецептуры брусничного соуса на основе яблочного пектина; рассчитать количество пектиновых веществ в сырье и готовом соусе; изучить изменение содержания аскорбиновой кислоты в готовом соусе в процессе хранения; установить сроки годности соусов, подверженных ультрафиолетовому излучению.

Материалы и методы

Маркетинговые исследования проводились методом анкетирования.

Исследованию подвергался брусничный пряный соус, приготовленный в соответствии с технологической схемой. Вносимое сырье и другие регулирующие консистенцию добавки и компоненты соусов соответствовали требованиям существующей нормативной документации.

Для производства кулинарной продукции использовалось сырье, вспомогательные материалы и компоненты, отвечающие требованиям нормативной документации, по показателям безопасности – ТР ТС 021/2011 ³ . В качестве загустителя для соуса был выбран яблочный пектин марки Fit Parad, соответствующий ГОСТ 29186-91 "Пектин. Технические условия" ⁴ и ТР ТС 021/2011.

Для определения качества соуса использован метод органолептической оценки.

Для достижения оптимального показателя консистенции проведен ряд экспериментов для изучения влияния количества добавляемого пектина на вязкость соуса. Показатель кинематической вязкости получен экспериментальным методом с помощью вискозиметра.

Кинематическая вязкость жидкости V, Па, определяется по формуле

V = (g ⋅ T ⋅ K) / 9,807,                                             (1)

где K – постоянная вискозиметра (2,976); T – время истечения жидкости, с; V – кинематическая вязкость жидкости, Па; g – ускорение свободного падения, м/с ² ; d – диаметр капилляра, 2,62 мм.

Отбор проб готового продукта и подготовка проб к анализу осуществлялся по стандартной методике.

Определение органолептических показателей качества продукта осуществлялось с помощью профильного анализа (описательного аналитического метода) [14]. Поиск оптимальных условий протекания исследуемых процессов проводили путем построения соответствующих математических моделей с последующим их анализом. Коэффициенты уравнения определяли путем постановки новой серии экспериментов, центром которых являлся предыдущий опыт с наилучшим значением критерия оптимизации. Минимизацию числа опытов на данном этапе обеспечивали посредством ротатабельного центрального композиционного планирования эксперимента. Оценку адекватности полученных математических зависимостей осуществляли с помощью критерия Фишера (F-критерия).

Найденные расчетным путем оптимальные условия протекания процессов проверяли на практике путем постановки экспериментов в точке оптимума с последующим сравнением экспериментальных и расчетных значений критерия оптимизации. Статистическая обработка результатов проводилась методом нелинейной регрессии. Коэффициенты нелинейной регрессии для экспериментальных кривых рассчитаны с помощью регрессионного анализа компьютерной программы Datafit 9.0 [15].

Количество пектиновых веществ в соусе и ягодах определялось посредством гравиметрического метода [11]. Метод основан на переводе протопектина в растворенное состояние (разрушение комплекса пектина с белком), омылении растворимых пектинов, осаждении полигалактуроновой кислоты кальцием и гравиметрическом определении осадка. Навеску продукта (25 г, взвешенную с точностью до 0,01 г) растирают с промытым песком до однородной массы, переносят в коническую колбу вместимостью 250 см3 с помощью 100 см2 дистиллированной воды, нагретой до 45 °С. При совместном определении растворимых и нерастворимых пектинов смесь нагревают в колбе с обратным холодильником с 50 мл 0,3М раствора соляной кислоты в течение 20–30 мин на кипящей водяной бане. Смесь заливают 50–70 мл 10 % цитрата аммония и нагревают еще 15–30 мин. Затем смесь охлаждают и переносят в мерную колбу на 500 мл, доводят до метки и фильтруют через сухой складчатый фильтр. К 25 мл фильтрата добавляют 100 мл 0,1М раствора NaOH, оставляют на 20–30 мин для омыления растворимого пектина. В итоге весь пектин переходит в натриевую соль полигалактуроновой кислоты. После этого к раствору добавляют 50 мл 1М уксусной кислоты. Через 5 мин к полигалактуроновой кислоте добавляют 50 см3 2М раствора хлорида кальция, в результате чего образуется осадок пектата кальция. Осадок отстаивают 0,5–1 ч, фильтруют и промывают на предварительно взвешенном фильтре горячей водой до исчезновения ионов хлора в промывных водах. Осадок высушивают на фильтре при 100 °С и взвешивают. От полученного результата отнимают 8 % (поправка на кальций), т. е. умножают на 0,925.

Для определения аскорбиновой кислоты в соусе был использован метод прямой йодометрии. Метод основан на реакции аскорбиновой кислоты с йодом, при этом 1 моль аскорбиновой кислоты реагирует с 1 моль йода. Навеску массой 50–100 г растирают в фарфоровой ступке. Ягоды количественно переносят в мерную колбу на 250 мл, доводят дистиллированной водой до 2/3 объема и настаивают при периодическом перемешивании в течение 15 мин. Содержимое колбы доводят до метки и фильтруют через сухой складчатый фильтр; 100 мл фильтрата помещают в коническую колбу на 500 мл и разводят водой до бледного, практически бесцветного состояния (особенно это касается темноокрашенных ягод). В колбу добавляют приблизительно 1–2 мл раствора крахмала и титруют 0,01 н раствором йода до появления явного усиления синего окрашивания.

Готовые образцы подвергались ультрафиолетовому облучению и отправлялись на микробиологические испытания. Микробиологические испытания проводились по стандартным методикам в научно-исследовательском центре кафедры технологии пищевых продуктов Мурманского государственного технического университета.

В процессе работы рассчитывалась бактерицидная эффективность.

Объемная бактерицидная доза (экспозиция) ⁶ – объемная плотность бактерицидной энергии излучения (Н v ) [16]:

Hv = We/V,(2)

где W e – энергия излучения;

Hv = (Фвк·t)/V,(3)

где Ф _вк – поток излучения;

Х = а^92/тУь где a – масса пектата кальция на фильтре, г; V – объем мерной колбы, см3; m – масса навески, г; V1 – объем фильтрата, взятого для анализа, см3.

Результаты и обсуждение

На начальном этапе исследований было проведено маркетинговое исследование ассортимента соусов в крупных торговых сетях Мурманской области и сетях федерального значения, таких как "Евророс", "Окей", "Магнит". Из полученных данных видно, что в исследуемой товарной группе лидирующее место занимают горчицы и майонезы, затем следуют томатные соусы. На их долю приходится 27,7 и 18,5 % соответственно от всех представленных на рынке, далее с небольшим отрывом следуют соевые соусы (15 %), заправки и маринады (15 %). Доля острых соусов составляет 12,3 %, кисло-сладких – 7,7 %. На долю сладких соусов приходится всего 3,8 %. Исследования ассортимента соусов из ягодного сырья, реализуемого на территории Мурманской области, показали, что на долю соусов из лесных ягод приходится 32,4 % от всего ассортимента соусов. При этом доля соусов из вишневого сырья составляет – 20,6 %, из клюквы – 14 %, брусники – 13 %, черники – 10,4 % и черной смородины – 9,6 %. Консерванты широко используются для изготовления соусов, они эффективны для увеличения сроков годности, но не всегда безопасны для здоровья организма. Результаты маркетинговых исследований представлены на рис. 1.

Исходя из анализа маркетинговых исследований, можно сделать вывод, что российский рынок соусов растет и активно развивается.

Ассортимент соусов

7,70 % 3,80 %

Томатные соусы

Заправки и маринады

Острые соусы

Сладкие соусы

Соевые соусы

Горчица и майонез

Кисло-сладкие соусы

12,30 %

18,50 %

Ассортимент соусов из ягодного сырья

Клюквенный

Черничный

Из черной смородины

Брусничный

Вишневый

Из лесных ягод

Соусы с консервантами и без консервантов

Соусы с добавлением консервантов

Соусы без консервантов

Рис. 1. Маркетинговые исследования

Fig. 1. Marketing research

При разработке и оптимизации рецептуры соуса брусничного с добавлением пектина за основу были взяты традиционные рецептуры № 1088 "Соус черносмородиновый"; № 1090 "Соус клюквенный"; № 1092 "Соус из экстракта ягодного" ⁷ .

Разработанная рецептура представлена в таблице (табл. 1).

Таблица 1. Рецептура брусничного соуса Table 1. Cowberry sauce formulation

Наименование продуктов	Норма закладки на 1 пор.
	Масса брутто (г)	Масса нетто (г)
Брусника	60	52
Лук репчатый	14	10
Масло подсолнечное	6	6
Вино красное	30	30
Гвоздика	0,002	0,002
Корица	0,002	0,002
Мускатный орех	0,002	0,002
Сахар	27	27
Пектин	3	3
Выход соуса	–	100

В

ходе исследований разработана технологическая схема производства соуса брусничного с добавлением пектина (рис. 2).

Рис. 2. Технологическая схема приготовления соуса брусничного с добавлением пектина Fig. 2. Technological scheme of cowberry sauce preparation with the addition of pectin

Для изучения свойств пектина для соуса были разработаны две технологии, которые различались по способу внесения пектина в полуфабрикат. В первом случае пектин, предварительно смешанный с сахаром, вносился в доведенный до кипения полуфабрикат. Во втором случае пектин, смешанный с сахаром, перед внесением в полуфабрикат был предварительно разведен в небольшом количестве отвара, а затем смешан с оставшейся частью отвара. Наиболее подходящей была выбрана первая технология приготовления, так как при добавлении пектина в горячий отвар его вкус не ощущался и соус при загустении приобретал гомогенную консистенцию.

При избытке пектина в рецептуре соуса его консистенция становится желеобразной и появляется привкус пектина. Зависимость показателя кинематической вязкости, измеренной с помощью вискозиметра, от количества вносимого пектина представлена на рис. 3.

Зависимость показателя кинематической вязкости от количества пектина

1                 1,05                1,1                1,15                1,2

Количество пектина, г

I Зависимость показателя кинематической вязкости от количества пектина

Рис. 3. Зависимость показателя кинематической вязкости от вносимого количества пектина

Fig. 3. The dependence of the kinematic viscosity index on the introduced amount of pectin

Для создания модели соуса проведен ряд экспериментов, в которых прослеживалось изменение органолептических показателей в зависимости от добавления пектина и лимонной кислоты (табл. 2).

Таблица 2. Зависимость органолептических показателей соуса брусничного от количества пектина и лимонной кислоты

Table 2. The dependence of organoleptic parameters of cowberry sauce on the amount of pectin and citric acid

Номер образца	Количество пектина, г	Количество лимонной кислоты, г	Органолептическая оценка, баллы	Органолептические показатели
1	1,1	0	2,5	Соус мутный, краснофиолетового цвета, кислый вкус, консистенция, свойственная соусу
2	1,05	0,4	4	Соус прозрачный, краснофиолетового цвета, сладкопряный вкус, консистенция, растекающаяся по поверхности
3	1,15	0,4	4,5	Соус прозрачный, краснофиолетового цвета, сладкопряный вкус, консистенция вязкая
4	1,05	0,6	3,5	Соус прозрачный, яркокрасного цвета, имеет кисловатый привкус, консистенция, растекающаяся по поверхности
5	1,15	0,6	4	Соус прозрачный, яркокрасного цвета, имеет кисловатый привкус, консистенция вязкая
6	1	0,5	3	Соус прозрачный, яркокрасного цвета, сладко-пряный вкус, консистенция жидкая
7	1,2	0,5	3,5	Соус прозрачный, яркокрасного цвета, сладко-пряный вкус, консистенция густая

8	1,1	0,3	3	Соус мутный, краснофиолетового цвета, сладкопряный вкус, консистенция соответствует данному виду соуса
9	1,1	0,7	3	Соус прозрачный, яркокрасного цвета, имеет ярко выраженный кислый привкус, консистенция соответствует данному виду соуса
10	1,1	0,5	5	Соус прозрачный, яркокрасного цвета, сладко-пряный вкус, консистенция соответствует данному виду соуса	—

В рецептуру соуса наряду с пектином вводили лимонную кислоту, которая в большей степени влияет на вкус и цвет, чем на консистенцию готового продукта, поэтому для определения близкого к оптимальному композиционного состава соуса разработан план двухфакторного эксперимента.

Функцией отклика являлась обобщенная численная характеристика качества брусничного соуса Y, включающая значения кинематической вязкости Y 1 , Па и величина органолептической оценки Y 2 , баллы. Варьируемые факторы – количество пектина Х ₁ , г, количество лимонной кислоты Х ₂ , г.

Факторы, фиксируемые на постоянном уровне: масса полуфабриката – 38 г, масса сахара – 12 г. Исследования проводились на интервале варьирования: Х ₁ – от 1 до 5, основной интервал варьирования – 1; Х ₂ – от 0,08 до 28, основной интервал варьирования – 1.

Измерения величин кинематической вязкости и органолептической оценки проводили в трехкратной повторности. В результате измерений было рассчитано среднее значение показателей для каждого исследуемого образца.

Графическая интерпретация композиционного состава брусничного соуса представлена на рис. 4.

Рис. 4. Зависимость обобщенной численной характеристики качества соуса от варьируемых факторов Fig. 4. The dependence of the generalized quantitative quality of the sauce characteristics on variable factors

Реализация плана эксперимента и обработка полученных данных позволила получить следующее уравнение регрессии, адекватно описывающее влияние изменения композиционного состава соуса на обобщенную численную характеристику качества:

Y = - 73,77 + 128,72 x 1 - 56,75x 12 + 7,89x ₂ - 8,43x ₂ ² . (5)

Продифференцировав уравнение, получили следующие значения переменных: х ₁ = 1,13 г; х ₂ = 0,47 г. В процентном соотношении полученные результаты выглядят следующим образом: на 100 г полуфабриката соуса рекомендуется использовать 3 % пектина и 1,2 % лимонной кислоты. Решение дифференциального уравнения позволило уточнить рецептуру брусничного соуса, компонентный состав которого был разработан с учетом только органолептических показателей.

Расчет количества пектиновых веществ в соусе и ягодах с помощью гравиметрического метода осуществляли по формуле

Х = aV-92/mV_b                                    (6)

где a - масса пектата кальция на фильтре, г; V - объем мерной колбы, см 3 ; m - масса навески, г; V 1 - объем фильтрата, взятого для анализа, см ³ .

Количество пектиновых веществ в ягодах брусники составило 0,31 %, в готовом соусе – 4,94 %. Традиционно соус к блюду подается в порционном соуснике (30 г), такое количество соуса покрывает почти 30 % суточной потребности в пектине, исходя из этого данный продукт можно отнести к обогащенным пищевым продуктам согласно ГОСТ Р 52349-2005 "Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения" ⁸ .

Расчет аскорбиновой кислоты в соусе методом прямой йодометрии осуществляли по формуле

Х = (V-K-V_r100)/(m-V ₂ ),                                        (7)

где V- объем 0,01 н раствора йода, пошедший на титрование; K - поправка к концентрации раствора йода; V 1 - объем мерной колбы; V 2 - объем вытяжки, взятой для титрования; m - масса навески.

В настоящее время особым спросом у потребителей пользуются замороженные и охлажденные полуфабрикаты высокой степени готовности. Часто в их состав входят и соусы, поэтому для изучения изменения содержания витамина С брусничный соус был охлажден до температуры 4 ± 2 ° С и заморожен шоковым способом до температуры минус 18 ° С. Изменение содержание этого важного для организма человека витамина представлено на рис. 5.

Содержание витамина С в охлажденном соусе, мг %

Содержание витамина С в замороженном соусе, мг %

Рис. 5. Изменение содержания витамина С в процессе хранения соуса

Fig. 5. The change in the content of vitamin C during the sauce storage

Аскорбиновая кислота является одним из наименее стойких витаминов. Однако она относительно устойчива к низким температурам. На графике видно, что в замороженном состоянии витамин С сохраняется лучше, чем в охлажденном. Употребление 100 г брусники покрывает 25 % суточной дозы витамина С, а употребление порции свежего соуса в 30 г покрывает 11 % от суточной дозы, в процессе хранения на 2-й месяц снижается до 7 %.

Облучение соуса, изготовленного в лаборатории с высокими уровнями риска, осуществляли с помощью УФ-лампы при постоянном перемешивании средней интенсивности в течение 30 с, 1 и 2 мин для расчета нормативного времени облучения. Применяли так называемое объемное облучение. Высота от облучателя до поверхности соуса составляла 20 см. Объем посуды, в которой осуществлялось облучение: V = 0,01 м 3 .

Бактерицидную эффективность рассчитывали по формуле

J 6k = (МЖ>100 %,                                (8)

где ^ _п - отношение числа погибших микроорганизмов; ^ _н - начальное число микроорганизмов до облучения.

Бактерицидная эффективность, исходя из расчетов, составила 90 %, объемная бактерицидная доза (экспозиция) равна 38,25 Дж/м ² .

Нормативные показатели объемной бактерицидной дозы при J = 99,9 % и рассчитанное нормативное время облучения представлены в табл. 3.

Таблица 3. Нормативная объемная бактерицидная доза и время облучения Table 3. Normative volumetric bactericidal dose and time of irradiation

Вид микроорганизма	Hv, Дж/м 2	t норм , сек
Salmonella	886	2
Clostridium	1 283	3
Staphylococcus aureus	385	1
E. Coli	385	1

Таким образом, исходя из полученных расчетов и результатов микробиологических исследований, можно сделать вывод, что для достижения требуемой бактерицидной эффективности время экспозиции составляет 3 с. Эксперимент был продублирован с учетом расчетных данных. Графическое изображение результатов микробиологических исследований представлено на рис. 6.

3,7   •---•---•---•---•---•---•---•---•---•---•---•---•

• Облучение

30 секунд

3,2

5    10   15   20   25   30   35   40   45   50   55   60   65

Сутки, τ

—•— Облучение

1 минуту е Облучение

2 минуты

е Облучение 3 секунды (исходя из расчётных данных)

е Без облучения е Значение показателя по НД

Рис. 6. Изменение микробиологических показателей соуса брусничного Fig. 6. The сhange of microbiological indicators of cowberry sauce

При облучении образцов в течение 3 с наблюдается бактерицидный эффект, при увеличении экспозиции с 3 до 30 с не наблюдается значительных различий в бактерицидной эффективности опытных образцов, при увеличении экспозиции с 30 до 120 с значительного бактерицидного эффекта также не наблюдается. Для промышленного использования можно рекомендовать время экспозиции 3 с при объемном облучении. Установлено, что показатель КМФАнМ опытных облученных образцов увеличивается плавно при заданных условиях, и на 60-е сутки не достигает допустимого нормативного значения. При этом обработка соусов УФ-облучением позволяет снизить показатель КМФАнМ по сравнению с контрольным образцом в несколько раз.

В дополнение к микробиологическим исследованиям охлажденной готовой продукции экспертами-дегустаторами проводился анализ органолептических показателей качества продукции. Оценивались такие показатели, как внешний вид, цвет, вкус, запах и консистенция готового соуса брусничного. Результаты органолептического анализа представлены в табл. 4.

Таблица 4. Результаты органолептической оценки разработанного кулинарного изделия "Соус брусничный с добавлением пектина" в процессе хранения

Table 4. The results of the organoleptic evaluation of the developed culinary product "Cowberry sauce with the addition of pectin" during storage

Сутки	Внешний вид	Консистенция	Цвет	Запах	Вкус	Комментарии
5	5	5	5	5	5	Без замечаний
10	5	5	5	5	5	Без замечаний
15	5	4	5	5	5	Появилось незначительное расслаивание соуса
20	4	4	5	5	4	Незначительное расслаивание, менее выраженный вкус
25	4	4	5	5	4	Незначительное расслаивание, менее выраженный вкус
30	4	3	5	4	4	Расслаивание соуса, менее выраженный вкус и аромат
35	3	3	5	4	4	Расслаивание соуса, менее выраженный вкус и аромат
40	3	3	5	4	4	Расслаивание соуса, менее выраженный вкус и аромат
45	3	3	5	3	3	Расслаивание соуса, менее выраженный аромат, нежелательный привкус
50	3	3	4	3	3	Расслаивание соуса, менее выраженный аромат, нежелательный привкус, потемнение
55	3	3	4	3	3	Расслаивание соуса, менее выраженный аромат, нежелательный привкус, потемнение
60	3	3	4	3	3	Расслаивание соуса, менее выраженный аромат, нежелательный привкус, потемнение
65	3	3	4	3	3	Расслаивание соуса, менее выраженный аромат, нежелательный привкус, потемнение

Результаты исследований выражены контурными графиками – профилограммами в виде многолучевой звезды и представлены на рис. 7.

Рис. 7. Профилограммы органолептических показателей образцов

Fig. 7. The profilograms of organoleptic characteristics of the samples

Из полученных данных видно, что на 15 сутки появляется незначительное расслаивание, при последующем хранении вкус и запах становятся менее выраженными. На 45 сутки появляется нежелательный привкус, а после 50 суток соус темнеет. Исходя из полученных данных, можно сделать вывод, что несмотря на хорошие микробиологические показатели, употребление соуса после двух месяцев хранения не рекомендуется.

Заключение

В результате проведенного исследования была разработана технологическая схема и рецептура брусничного соуса на основе яблочного пектина.

Рассчитано количество пектиновых веществ в сырье и готовом соусе. Количество пектиновых веществ в ягодах брусники составило 0,46 %, в готовом соусе – 4,94 %.

Изучены изменения количества аскорбиновой кислоты в готовом соусе в процессе хранения. В замороженном состоянии витамин С сохраняется лучше, чем в охлажденном. Употребление 100 г брусники покрывает 25 % суточной дозы витамина С, употребление порции свежего соуса в 30 г покрывает 11 % от суточной дозы, в процессе хранения на 2-й месяц снижается до 7 %.

Изучено влияние ультрафиолетового облучения на микробиологические показатели готового продукта в процессе хранения. Ориентировочные сроки годности соуса брусничного – 60 суток.