Разработка технологий и рецептур творожного полуфабриката функционального назначения

Введение. Среди высококалорийных продуктов, входящих в ежедневный рацион населения, одно из первых мест занимают мучные кондитерские изделия, которые содержат недостаточное количество полезных для организма веществ (пищевых волокон, витаминов, антиоксидантов и т.д.). В связи с этим целесообразно разрабатывать новые технологии и рецептуры мучных кондитерских изделий специального назначения.

К пищевым волокнам, представляющим интерес в плане повышения пищевой ценности мучных кондитерских изделий, можно отнести различные виды клетчатки, в том числе и гречневую.

Суточное потребление пищевых волокон должно составлять не менее 25–30 г, причём растворимых волокон должно быть не более 6 г от этого количества. Установлено, что увеличение потребления нерастворимых пищевых волокон минимум на 10 г/сут способно существенным образом уменьшить частоту возникновения и развития многих заболеваний, нормализовать обмен веществ, снизить концентрацию холестерина в сыворотке крови и т.д. [1].

Кроме того, при употреблении пищевых волокон создаются благоприятные условия для развития полезных лактобацилл, что благотворно влияет на усвояемость пищи. Это указывает на необходимость увеличения потребления в пищу злаковых и продуктов их переработки [2, 3].

Согласно результатам многочисленных исследований, установлено, что продукты переработки гречихи отличаются высокой пищевой ценностью, быстрой усвояемостью и ценными вкусовыми качествами. Они удовлетворяют физиологические потребности организма человека в питательных компонентах и энергии; выполняют профилактические и лечебные функции; являются незаменимым продуктом для питания детей и пожилых людей, диетической пищей при многих заболеваниях, в частности при глютеновой энтеропатии [4].

Основным источником гречневой клетчатки являются оболочки зерна гречихи, которые также называют гречневая лузга или шелуха. Известно, что лузга гречихи составляет 16–22 % от массы зерна, окрашена в темно-коричневый цвет и состоит из грубых толстостенных клеток, частично заполненных водорастворимым коричневым пигментом – фагопирином. Отличительной особенностью шелухи гречихи является высокое содержание макро- и микроэлементов и антиоксидантов, необходимых для организма. Согласно литературным данным, в составе гречневой лузги обнаружены такие элементы, как калий, натрий, медь, магний, железо, цинк и др. Их концентрация зависит от сорта и места произрастания гречихи, однако во всех случаях содержание калия и магния является доминирующим. Наибольший интерес из этих элементов представляет магний, который необходим для обеспечения работы сердечно-сосудистой системы организма [5].

Цель работы . Разработка технологии и рецептуры творожного полуфабриката с использованием комплексных добавок, обладающих функциональными свойствами.

Данный вид изделия был выбран потому, что творог является источником полноценного молочного белка (содержание 14–18%), в состав которого входят все незаменимые аминокислоты, в т.ч. метионин, обладающий липотропным свойством, а также ряд минеральных веществ: кальций, калий, натрий, железо, магний, фосфор и др. Соотношение кальция и фосфора в твороге составляет 2:1, что способствует их оптимальному усвоению. Все вышесказанное позволяет использовать творог в составе мучных кондитерских изделий для детского, геронтологического и диетического питания [6].

Задачи :

– обосновать выбор и целесообразность внесения различных видов клетчаток в мучное кондитерское изделие «Творожный полуфабрикат» (рецептура № 12 [7]);

– разработать рецептуры данных видов изделий с помощью метода математического моделирования и технологии их приготовления;

– определить органолептические, физикохимические и микробиологические показатели качества готовых изделий и обосновать их функциональные свойства.

Методы и результаты исследования. На кафедре технологии и организации пищевых производств Новосибирского государственного технического университета была разработана линейка творожных полуфабрикатов для широкого круга потребителей и для людей с ограниченным потреблением сахара со следующими видами комплексных добавок, в т.ч. стевиозида, использованного в качестве сахарозаменителя:

№ 1 – «Творожный полуфабрикат» (рецептура № 12 [7]; контрольный)

№ 2 – «Творожный полуфабрикат с гречневой клетчаткой, свекольным пюре и сахаром»;

№ 3 – «Творожный полуфабрикат с гречневой клетчаткой, свекольным пюре и стевиози-дом»;

№ 4 – «Творожный полуфабрикат с гречневой клетчаткой, порошком свеклы ИК-сушки и сахаром»;

№ 5 – «Творожный полуфабрикат с гречневой клетчаткой, порошком свеклы ИК-сушки и стевиозидом».

Источником гречневой клетчатки служили оболочки зерна гречихи, измельченные в тонкодисперсный порошок в Институте химии твердого тела и механохимии СО РАН. Данный порошок обладает темно-серым цветом, ярко выраженным вкусом и запахом гречневой крупы, поэтому рекомендуется вводить его в рецептуры в комплексе с растительными добавками, такими как продукты переработки свеклы (пюре, порошки ИК-сушки), которые обладают высокими органолептическими показателями (яркобордовый цвет, нейтральный вкус), содержат значительное количество биологически активных веществ: бетанина, бетаина, витаминов B 1 , B 2 , PP, C и органических кислот.

На кафедре совместно с лабораторией биохимии Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий РАН был определен химический состав функциональных добавок (воды – по ГОСТ 21094-75, белка – по ГОСТ 13496.4-93, жира – по ГОСТ 13496.15-2016, клетчатки – по ГОСТ 13496.2-91, золы – по ГОСТ Р 52189-2003, кальция – по ГОСТ 26570-95, калия – по ГОСТ 30504-97, натрия – по ГОСТ 30503-97, железа – по ГОСТ 27998-88, марганца – по ГОСТ 27997-88, меди – по ГОСТ 27995-88, цинка – по ГОСТ 27996-88), представленный в таблице 1.

Таблица 1

Химический состав функциональных добавок, используемых при приготовлении мучного кондитерского изделия «Творожный полуфабрикат»

Показатель	Содержание веществ в 100 г
	Порошок из оболочек зерен гречихи	Свекольное пюре	ИК-порошок свеклы
Вода, %	7,0	86,87	8,8
Белки, %	4,83	1,5	14,51
Сырой жир, %	Следы	0,1	0,96
Сахара, %	41,34	8,8	50,92
Клетчатка , %	36,27	0,85	4,3
Органические кислоты, %	-	0,1	-
Крахмал, %	-	-	3,32
Пектин, %	3,74	-	8,72
Сырая зола, %	6,82	1,3	8,47
Минеральные вещества, мг%:
Na	1000,0	135,87	35,85
К	840,0	341,78	54,08
Са	260,0	71,56	2,05
Mg	-	51,14	2,36
Fe	48,0	1,5	0,06

Соотношение ингредиентов в рецептуре было определено на основе решения систем линейных уравнений и неравенств в программе Matlab. При этом целевой функцией являлось определение содержания в готовых образцах пищевых веществ (белков, кальция, клетчатки)

в количествах, обеспечивающих функциональность изделий [8]. В качестве примера приведем расчет рецептуры образца № 4. В таблице 2 представлена информационная матрица данных для проектирования рецептуры данного образца.

Таблица 2

Информационная матрица данных для проектирования рецептуры образца № 4

Рецептурный ингредиент	Диапазон варьирования, %		Содержание белка, %	Индекс Х i	Массовая доля пищевых волокон (клетчатки), %	Энергетическая ценность, ккал	Содержание Са, мг/100 г
Мука пшеничная	2…	8	9,2	Х 5	2,7	342	24
Яйцо куриное	2…	8	12,7	Х 2	-	157	55
Масло сливочное	2…	8	0,5	Х 3	-	748	24
Творог нежирный	55…	75	17,2	Х 1	-	120	164
Сода пищевая	0,5	2	-	Х 5	-	-	-
Стевиозид	0,05	0,1	-	Х 6	-	2	-
ИК-порошок	3…	8	14,51	Х 7	4,3	270	2,05
Гречневая клетчатка	0,5	2	4,83	Х 6	36,27	342	0.26

Обозначим через Х1, Х2, Х3, Х4, Х5, Х6, Х7, Х8 соответственно искомый удельный вес включения в состав изделия каждого вида сырья. Тогда задачу можно записать в следующем виде: найти искомые значения Х1, Х2, Х3, Х4, Х5, Х6, Х7, Х8, при которых F(x) = min {342· Х1 +157· Х2

+748· Х 3 +120· Х 4 +0· Х 5 +2· Х 6 +270· Х 7 +342· Х 8 } при соблюдении следующих условий:

• 1.    Наличие пищевых волокон не менее 3 г (10 % от рекомендуемого суточного потребления (РСП))

• 2.    Наличие кальция не менее 0,15 г (15 % от рекомендуемого суточного потребления (РСП))

• 3.    Содержание белка не менее 9 г (10 % от рекомендуемого суточного потребления)

• 4.    Получение единицы продукта

0,0027· Х 1 + 0,0043· Х 7 + 0,03627· Х 8 ≥ 4,5.

0,024· Х 1 + 0,055· Х 2 + 0,024· Х 3 + 0,164· Х 4 +

0· Х 5 + 0· Х 6 + 0,002· Х 7 +0,00026· Х 8 ≥ 0,15.

0,0092· Х 1 + 0,0127· Х 2 + 0,0005· Х 3 + 0,0172·

Х 4 + 0,01451 Х 7 + 0,00483· Х 8 ≥ 9.

Х 1 + Х 2 + Х 3 + Х 4 + Х 5 +Х 6 + Х 7 + Х 8 = 1.

Приведённая задача является задачей линейного программирования, решение которой определяет удельный вес участия каждого вида сырья в производстве единицы искомого изде- лия. На основе информационной матрицы данных формируется система линейных балансовых уравнений.

Результатом решения системы являются следующие значения переменных: Х 1 = 2,02; Х 2 = 2,07; Х 3 = 2,00; Х 4 = 57,91; Х 5 = 0,5; Х 6 = 0,05; Х 7 = 3,00; Х 8 = 0,55. Таким образом, данная модель подтверждает оптимальность выбранной рецептуры.

По остальным экспериментальным образцам (№ 2, 3, 5) системы уравнений составлены и решены аналогичным образом.

Все образцы исследовались по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям.

Результаты исследования. Результаты исследования показали, что полученные образцы обладают высокими качественными характеристиками, балльная оценка наглядно представлена в виде профилограмм на рисунке 1.

5,0

Внешний вид 5,0

4,9

5,0 Вкус

Консистенция 5,0

Вид на разрезе

5,0

5,0 Цвет

Запах 5,0

• — •— Образец № 1

• - ■- Образец № 2

• — A— Образец № 3

Образец № 4

Образец № 5

Рис. 1. Профилограмма органолептических показателей изделия «Творожный полуфабрикат»

Внесение комплексных растительных добавок улучшило цвет и вкус готовых изделий по сравнению с контрольным образцом, при том, что гречневая клетчатка придает изделиям специфический привкус гречневой крупы, что не портит качество готовой продукции. Наличие стевии в образцах придало им приятную сладость, не ухудшая вкусовых достоинств.

В таблице 3 представлены результаты исследования физико-химических показателей образцов изделий.

Таблица 3

Физико-химические показатели образцов изделия «Творожный полуфабрикат», %

Образец	Влажность	Массовая доля белка	Массовая доля клетчатки	Содержание кальция	Массовая доля золы
№ 1	32,6±0,14	10,1±0,32	0,03±0,003	0,12±0,01	0,8±0,07
№ 2	33,7±0,39	13,3±0,17	0,85±0,01	0,17±0,01	1,2±0,02
№ 3	27,1±0,27	13,3±0,07	0,85±0,01	0,21±0,01	1,2±0,01
№ 4	33,5±0,4	12,8±0,26	3,55±0,1	0,17±0,01	1,7±0,02
№ 5	30,3±0,47	12,8±0,16	3,52±0,03	0,21±0,01	1,7±0,01

Результаты экспериментальных данных свидетельствуют об обогащении изделий пищевыми волокнами, минеральными веществами, кальцием и белком, причем образцы № 3 и № 5 обладают функциональными свойствами по всем вышеперечисленным показателям, т.е. они составляют 15 % и выше от суточной нормы при их употреблении в количестве 100 г в сутки. У образцов № 2 и № 4 функциональные свой- ства при употреблении в количестве 100 г в сутки достигаются только по содержанию белка и кальция. Для достижения функциональности по всем видам показателей их необходимо употребить в количестве 200 г.

На рисунках 2, 3 показаны результаты определения массовой доли белка и клетчатки соответственно в образцах изделий и обозначен порог их функциональности.

Массовая доля белка, %

10,1

13,3

13,3

12,8

12,8

Порог функциональности

Образец № 1 Образец № 2 Образец № 3 Образец № 4 Образец № 5

Рис. 2. Результаты определения массовой доли белка в образцах изделий

Массовая доля клетчатки, %

0,03

0,85

0,85

3,55

3,52

н

Порог функциональности

Образец № 1 Образец № 2 Образец № 3 Образец № 4 Образец № 5

Рис. 3. Результаты определения массовой доли клетчатки в образцах изделий

Результаты микробиологических исследований по содержанию КМАФАнМ, БГКП и плесеней показали соответствие образцов требованиям технического регламента ТР ТС 021/2011.

Выводы . Проведенные экспериментальные исследования показали, что обогащение мучного кондитерского изделия «Творожный полуфабрикат» комплексными растительными добавками, содержащими различные виды клетчатки, оказывает положительное влияние на химический состав изделий по содержанию белков, пищевых волокон и кальция. По содержанию данных веществ можно позиционировать разработанные изделия как функциональные, рекомендовать для использования в детском и геронтологическом питании. Замена сахара на стевиозид также позволит рекомендовать данные изделия для людей, ограничивающих употребление сахара.