Сонохимически модифицированный крахмал в технологии желейных кондитерских изделий

За последние десятилетия актуальным направлением стало применение модифицированных крахмалов в качестве пищевого ингредиента при в производстве различных продуктов питания, в том числе желейных кондитерских изделий. В данной группе продуктов мармелад имеет устойчивые позиции как кондитерское изделие, обладающее за счет основного сырья (плодов, овощей) выраженной полезностью [5, 6].

При производстве мармеладных изделий основополагающим физико-химическим процессом является студнеобразование, базирующееся на возникновении кратковремен- ных связей между длинными молекулами высокомолекулярных студнеобразователей, которые предварительно были вытеснены молекулами сахара из раствора. Студнеобразова-тели, способные к образованию при определенных условиях студней (гелей), особенность которых заключается в том, что они легко принимают любую придаваемую им форму, образуя при этом более или менее прочную структуру [9]. Кратковременные связи, первично возникающие между молекулами студнеобразователей, постепенно переходят в постоянные. В результате взаимодействия полярных групп молекул студнеобразо-вателей образуется пространственная сетка, внутри которой содержатся растворы сахаров и кислот [9].

В зависимости от студнеобразуемой основы мармелады подразделяются на три основные группы: изготовленные с применением в качестве студнеобразователя пектиносодержащего фруктового или овощного пюре – фруктово-ягодные (овощные) мармелады; изготовленные с добавлением студнеобразова-телей в чистом виде – желейные мармелады; изготовленные на основе студнеобразовате-лей в сочетании с желирующим фруктовым или овощным сырьем – желейно-фруктовые (овощные).

Изучение возможности применения модифицированного крахмала в качестве студнеобразующего вещества для приготовления мармеладных масс связано с тем, что крахмал является достаточно доступным по объемам производства сырьевой ингредиент, его производство гораздо дешевле большинства известных студнеобразователей. Однако использование его как сырья для приготовления мармеладных масс затруднительно, в связи с тем, что при застывании крахмальные студни недостаточно прочные, со слабыми сульфидными связями, которые к тому же склонны к ретроградации [7, 10]. Поэтому в мармеладном производстве используют крахмалы модифицированные, который при застывании образуют более крепкие студни и не склонные к ретроградации [1, 11, 13, 14, 16, 17]. К тому же картофельный крахмал обладает рядом преимуществ: имеет наиболее крупные зерна – от 1 до 100 мкм, при этом содержит наименьшее количество примесей; обладает более высокой желирующей способностью, и образует более прозрачные клейстеры с повышенной вязкостью [3].

На основании вышеизложенного была определена цель исследования – разработка технологии мармелада, в рецептуре которого в качестве студнеобразователя выступает сонохимически модифицированный картофельный крахмал, и оценка потребительских свойств полученных изделий.

Объекты и методы исследований

В данном исследовании для получения мармелада были взяты три вида студнеобра-зователей: желатин, агар-агар и модифицированный картофельный крахмал:

– желатин – изготовитель: ООО Компания «Витекс» Российская Федерация, г. Челябинск;

– агар-агар – изготовитель: ООО Компания «Витекс» Российская Федерация, г. Челябинск.

– крахмал был получен традиционным способом из сорта картофеля Браслет, который соответствовал требованиям ГОСТ Р 53876-2010 «Крахмал картофельный. Технические условия». Модификация крахмала проводилась на акустическом источнике упругих колебаний – ультразвуковом приборе «Волна» модель УЗТА-0,63/22-ОМ, работающем на частоте (22 ± 1,65) кГц и выходной мощности 630 Вт, согласно патенту РФ № 2708557 Способ производства модифицированного крахмала [2, 12, 15].

В качестве наполнителя был использован сок яблочный. Он содержит витамины (группы В, С, РР), минеральные вещества (магний, кальций, калий, фосфор, железо, натрий), органические кислоты (яблочную, винную, лимонную), а также сахара (глюкозу, фруктозу), клетчатку.

Технология изготовления опытных образцов мармелада проходила по одинаковой схеме (рис. 1), но с использованием разных технологических параметров и норм внесения для каждого из студнеобразователей.

Рис. 1. Обобщенная структурная схема производства мармелада

Рецептурная смесь для образцов мармелада, составлялась по традиционному рецепту с учетом вариаций внесения различных студ-необразователей.

Органолептическую оценку образцов мармелада проводили описательным и балловым методом, с привлечением потребителей, имеющих опыт дегустационной оценки кондитерских изделий.

Среди физико-химических показателей оценивали: массовую долю влаги (определяли гравиметрическим методом), титруемую кислотность (определяли титриметрически) и массовую долю редуцирующих веществ (определяли феррицианидным методом).

Для оценки структурно-механических свойств использовали прибор «Структуро-метр СТ-2».

Для определения прочности образцов мармелада применялся Цилиндр 5 в следующем режиме:

– усилие контакта с пробой F к = 7 г;

– скорость движения цилиндра

V = 1 мм/с;

– глубина внедрения цилиндра в образец Нв = 25 мм;

– продолжительность стабилизации глубины внедрения t c = 100 с.

Результаты исследования и их обсуждение

Полученные образцы мармелада оценивались по комплексу показателей, который учитывал органолептические и физикохимические показатели.

Органолептическая оценка образцов проводилась по пятибалльной шкале и описательным методом, результаты представлены на рис. 2 и в табл. 1.

Органолептическая оценка образцов мармелада показала, что все они обладали хоро- шей консистенцией, поддающейся резке ножом, что является характерным признаком мармелада [4]. Форма и внешний вид был правильный, без деформации. Все образцы имели приятный вкус свойственный мармеладу данного вида, без посторонних привкусов.

Запах и цвет соответствовал мармеладу, изготовленному на основе яблочного сока. Излом у всех образцов был ровный, однородный.

Результаты исследования физико-химических показателей представлены в табл. 2.

Значения показателя массовая доля влаги всех образцов мармелада соответствовали требованиям ГОСТ 6442–2014 Мармелад. Технические условия (9–24 % для формового фруктового мармелада). Чуть выше влажность была у образца мармелада на модифицированном крахмала, однако колебания были установлены в пределах 10 %.

Редуцирующие вещества играют существенную роль при хранении мармелада. При содержании их выше нормы может происходить увлажнение образцов из-за их высокой гигроскопичности, а при сниженных показателях происходит засахаривание мармелада. Из литературных источников [8] известно, что содержание редуцирующих веществ в мармеладе должно быть не более 25 %. Все образцы укладывались в установленный диапазон значений.

Значения титруемой кислотности могут значительно варьироваться в зависимости от используемого сырья и согласно литературным данным не должны превышать 20 град для фруктового мармелада.

Рис. 2. Органолептическая оценка образцов мармелада

Органолептические показатели качества образцов мармелада

Таблица 1

Показатели качества	Образцы мармелада
	На желатине	На агар-агаре	На модифицированном крахмале
Вкус и запах	Характерны для данного вида мармелада, без постороннего привкуса и запаха
Цвет	Ровный, однородный, характерный
Консистенция	Студнеобразная, упругая, поддающаяся резке ножом	Студнеобразная, плотная, поддающаяся резке ножом	Студнеобразная, затяжи-стая, поддающаяся резке ножом
Форма и внешний вид	Правильная, без деформации	Правильная, без деформации	Правильная , без деформации
Излом	Стекловидный, ровный, глянцевый	Стекловидный, ровный, матовый	Нестекловидный, ровный, матовый

Таблица 2

Физико-химические показатели качества мармелада

Показатели	Образцы мармелада
	На желатине	На агар-агаре	На модифицированном крахмале
Массовая доля влаги, %	21,8 ± 0,3	20,3 ± 0,2	22,5 ± 0,2
Массовая доля редуцирующих веществ, %	8,3 ± 0,4	9,4 ± 0,3	11,7 ± 0,4
Титруемая кислотность, град.	9,1 ± 0,2	7,0 ± 0,1	7,6 ± 0,1

Так как при производстве мармеладных изделий определяющим этапом является процесс студнеобразования, то наиболее важными являются структурно-механические характеристики, в частности прочность в изломе (рис. 3, табл. 3).

Таблица 3 Прочность в изломе образцов мармеладного студня

Образцы мармелада	Прочность F, г
На желатине	78,60 ± 3,00
На агар-агаре	887,03 ± 40,00
На модифицированном крахмале	90,00 ± 14,00

Результаты, полученные при исследовании реологических характеристик образцов мармелада, показали, что лучшими структурно-механическими параметрами обладает мармелад, полученный на агар-агаре. Вместе с тем, образец мармелада, полученный на модифицированном крахмале, по структурномеханическим характеристикам был лучше, чем образец, полученный на желатине. Прочность в изломе данного образца была на 13 % выше, чем у образца мармелада на основе желатина. При этом мармелад на основе модифицированного крахмала обладал всеми характеристиками, свойственными желированному кондитерскому изделию.

Таким образом, подводя итог данного исследования, можно сделать выводы, что применение модифицированных крахмалов с заданными свойствами в желейных мармеладах – перспективное направление исследований. Обоснованием этому может служить то, что применение модифицированных крахмалов экономически выгодно в связи с обилием сырья и простой схемой их производства и модификации. Дальнейшие исследования по

Деформация, мм

Образец мармелада на желатине

Образец мармелада на агар-агаре

Образец мармелада на модифицированном крахмале

Рис. 3. Кривые прочностных характеристик образцов мармелада данной теме будут направлены на оптимизацию технологии производства и рецептуры для получения мармелада с оптимальными органолептическими, физико-химическими и структурно-механическими параметрами.