Технология получения и оценка качества снеков из папоротника

Введение. Современный ритм жизни человека определяет необходимость включения между основными приемами пищи дополнительных перекусов, которые помогают поддерживать энергетический баланс, обеспечивают чувство сытости за счет питательных веществ и пищевых волокон. Перспективными продуктами питания для этих целей являются фруктовые или овощные снеки. В настоящий момент рынок снеков переживает бурный рост, предлагая все более разнообразные и инновационные продукты, которые отвечают растущему спросу на здоровое и быстрое питание. Тонко нарезанные, высушенные дольки фруктов, ягод или овощей становятся все более популярными благодаря своему хрустящей текстуре, раз- нообразным вкусам и концентрации макро- и микронутриентов.

Снеки из папоротника могут претендовать на вход в сегмент «продуктов здорового питания», так как химический состав, специфические органолептические показатели пищевого растения, произрастающего на территории Красноярского края, определяют его ценность как потенциального растительного сырья для производства «полезных продуктов для быстрого перекуса».

Папоротник (Pteridium aquilinum L.) является пищевым многолетним травянистыv растением, содержащим белки (26,4 %), сахара (19 %), крахмал (2,75 %), целлюлозу (12,5 %), лигнин (11,7 %), пектиновые вещества (5 %) и гемицеллюлозу. В химический состав папоротника определены витамины (А, В2, С, Е, РР), микро – и макроэлементы [1–4]. Содержащийся крахмал в Pteridium aquilinum L. включает в состав амилозу (22,6 и 24,7 %), которая по структуре схожа с некоторыми сортами риса, это придает папоротнику особые кулинарные свойства [5]. В проведенном нами ранее исследовании [6] установлено содержание белка до 27 % на а.с.с., идентифицирован состав аминокислот, в том числе незаменимых. Выявили незначительное влияние места промышленной заготовки папоротника на количественное содержание белка и состав аминокислот, но наибольшее количество аминокислот обнаружено в составе белка папоротника, произрастающего в южной части Западных Саян.

Качество готового продукта формирует не только используемая технология переработки растительного сырья, но и их химический состав, свойства. Изученная нами [7, 8] структура ассортимента продукции на основе папоротника позволила выявить ограниченный ассортимент (5 видов) выпускаемой продукции на территории России, из них на рынке превалирует соленый папоротник (57 %). С территории Красноярского края до 2020 г. на азиатский рынок экспортировали только соленый папоротник в значительных объемах. С 2021 г. ситуация изменилась на внешнем рынке и количество экспортируемого папоротника резко снизилось. Это стало новой задачей для производства новых видов продукции на основе папоротника, решение которой поможет диверсифицировать ассортимент продукции и удовлетворить потребности различных сегментов рынка.

Сезонный характер заготовки дикорастущих пищевых растений определяет способы консервирования растительного сырья, предпочтительным считается метод сушки, который предотвращает порчу и концентрирует полезные вещества в готовом продукте [9, 10].

В настоящее время одними из востребованных способов сушки считаются инфракрасная (ИК-сушка) и сублимационная сушки, которые гарантируют качество получаемой продукции [9, 10]. ИК-сушка обеспечивает высокую скорость удаления влаги из сырья при температуре 40–70 °С, что позволяет сохранить до 85 % нативных свойств продукта [10]. При сублимационной сушке удаление влаги из продукта происходит за счет давления в два этапа: возгонка льда из замороженного продукта и тепловая досушка в вакууме [9, 10]. Данный способ исключает негативное термическое воздействие на компоненты растительного сырья за счет того, что большая часть влаги удаляется из сырья в замороженном состоянии, а досушивание происходит при невысоких температурах. Таким образом, качественные показатели, включающие химический состав и реологические свойства получаемого продукта, приближены к показателям натурального растительного сырья [10].

Цель исследования – разработка технологии получения и оценка качества снеков из папоротника.

Задачи : обосновать выбор способа сушки подготовленного из соленого папоротника для получения снеков; определить оптимальные технологические параметры получения снеков с заданными характеристиками; исследовать химический состав, определить регламентируемые показатели качества снеков; провести анализ пищевой ценности снеков из сублимированного папоротника.

Объекты и методы. В качестве объекта исследования использован соленый папоротник орляк обыкновенный. Технологические этапы переработки соленого папоротника с целью получения снеков:

• 1)    подготовка папоротника: соленый папоротник вымачивают в холодной воде при температуре 10 °C в течение 6 ч, смену воды производят 3 раза (значение гидромодуля составляет 1 : 4), обсушивают, нарезают подготовленные стебли растения длиной 5 см;

• 2)    сушку подготовленного папоротника осуществляют двумя способами при щадящих температурных режимах для достижения влажности продукта 8–9 %: ИК-сушка в аппарате ПСК-1000-2020 – образец № 1 и сублимационная сушка в аппарате LP10 – образец № 2.

Органолептическая оценка высушенных образцов папоротника проводилась по ГОСТ 32065-2013 на кафедре технологии и организации общественного питания преподавателями и студентами. В дегустации приняли участия 80 человек – 25 преподавателей и 55 студентов.

Полученный результат по оценке органолептических показателей снеков обрабатывались методом регрессионного анализа в программе MS Excel. Влажность растительного сырья определяли в соответствии с ОФС.1.5.3.0007.15. Количество витамина С установили титрометрическим методом, А – колориметрическим. Содержание белка определяли спектрофотометрическим методом. Оптическую плотность измеряли на ФЭКе (КФК-2, «ЗОМЗ») при длине волны

350 нм в соответствии с ОФС.1.2.3.0012.15. Биологическую ценность белков рассчитывали методом, представленным в работе [11].

Определение микро- и макроэлементов, аминокислотного состава образцов проведено в аналитической лаборатории Института биофизики СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН, г. Красноярск). Элементный анализ - методом атомноэмиссионной спектрометрии с индуктивносвязанной плазмой (ИСП-АЭС). Метод определения аминокислотного состава заключался в расщеплении белков на связанные аминокислоты путем кислотного гидролиза, последующем разделении смеси аминокислот на хроматографической колонке, взаимодействии элюата с нингидрином для образования окрашенных продуктов и их детектировании с помощью фотометрического детектора. Элементный анализ проводился на автоматическом аминокислотном анализаторе LA8080 (Hitachi, Япония) методом ВЭЖХ с постколоночной дериватизацией нингидрином. Для количественной оценки концентрации аминокислот перед ним выполнялся контрольный анализ стандартной смеси амино- кислот с известной концентрацией (Pickering calibration standard, США).

Результаты и их обсуждение. Разработка технологии сушки, позволяющая максимально сохранить качество, обеспечить высокую органолептическую и пищевую ценность, является ключевой задачей. Этого можно достичь, применяя бережливые технологии сушки, которые позволяют удалить влагу из продукта, не разрушая его полезные вещества. В качестве щадящих технологий получения снеков из папоротника выбраны: ИК- и сублимационная сушка. Для обоснования выбора вида сушки определили органолептические показатели, которые являются основополагающими при выборе продукта будущим потребителем. Результаты эксперимента представлены на рисунке 1.

Оценка органолептических показателей качества была проведена согласно ГОСТ 320652013 «Овощи сушеные» (внешний вид, текстура, цвет, запах и вкус). В таблице 1 представлена шкала балльной оценки с учетом коэффициентов весомости органолептических показателей высушенного папоротника.

Образец № 1 - ИК-сушка

Образец № 2 - сублимационная сушка

Рис. 1. Внешний вид высушенного подготовленного папоротника Appearance of a dried prepared fern

Согласно данным таблицы 1, наибольшие коэффициенты весомости установлены для критериев текстура (0,35) и вкус (0,35), так как они являются определяющими органолептическими показателями для продукции в категории «снеки, «чипсы». При высушивании растительного сырья текстура должна обладать хрустящими и воздушными характеристиками, вкус соответствовать папоротнику, быть гармоничным, приятным с умеренной соленостью, так как это играет определяющую роль в сенсорном анализе. Именно данные характеристики при разжевывании снеков позволят потенциальному потребителю идентифицировать данный вид растительного сырья. При оценке внешнего вида важно учитывать однородность, целостность формы, длину кусочков (стебля папоротника) не менее 5 см, без изломов. Цвет высушенного сырья должен сохранить свою природную окраску, иметь насыщенный темно-зеленый или оливковый цвет. Запах должен быть приятным, натуральным, с выраженными травянистыми нотами, без посторонних ароматов, например, затхлости.

В таблице 2 представлены средние оценки всех экспертов, принявших участие в сенсорном анализе в зависимости от возраста и статуса.

Таблица 1

Шкала балльной оценки органолептических показателей высушенного папоротника The scale for the evaluation of organoleptic parameters of dried fern

Органолептические показатели / коэффициент весомости	Оценка, баллы
	5,0–4,5 «отлично»	4,4–4,0 «хорошо»	3,9–2,0 «удовлетворительно»	Менее 1,9 «неудовлетворительно»
Внешний вид/0,1	Однородные, аккуратный внешний вид. Кусочки – стебель папоротника длиной не менее 5 см, без изломов, без видимых дефектов	Аккуратный, кусочки – стебель папоротника длиной не менее 5 см,допускаются небольшие изломы, не влияющие на качество	Имеются изломы, заметные дефекты, неравномерность	Сильные дефекты. Видимые остатки влаги или наоборот кусочки папоротника сильно пересушены
Текстура/0,35	Хрустящая, воздушная, не слишком сухая. Кусочки приятно разламываются	Достаточно хрустящая, менее воздушная. Возможно небольшая сухость или некоторая влажность	Излишне сухая, жестковатая. Неприятная текстура при разжевывании.	Жесткая, твердая. Неприятная текстура при разжевывании
Запах/0,1	Натуральный, с ярко выраженными травянистыми нотами. Отсутствуют посторонние запахи	Натуральный, но менее выраженный травянистый аромат	Слабовыра-женный аромат, с посторонними нотами аромата. Например, затхлости	Неприятный, с явным посторонним запахом
Цвет/0,1	Равномерный, насыщенный темнозеленый или оливковый, характерный для сушеного папоротника	Менее равномерный. Допускаются незначительные отклонения в оттенках (пятнистость или легкая блеклость)	Неравномерный, поблекший, с участками темных пятен	Темный или почти черный (пересушенный)
Вкус/0,35	Гармоничный, свойственный папоротнику, с приятной соленостью. Отсутствуют посторонние привкусы, сырости и затхлости	Приятный, но менее выраженный, в меру соленый. Отсутствуют посторонние привкусы, сырости и затхлости	Слабый, с по-сторенним вкусом. Излишняя соленость или пресность	Неприятный посторонний вкус

В результате органолептической оценки установлено, что папоротник после высушивания в ИК сушке получил неудовлетворительную оценку, как среди преподавателей (9,5 баллов), так и среди студентов (7,1 баллов). В дегустационных листах отмечено, что данный образец имеет отрицательные оценки по показателям внешний вид (от 1,3 до 1,8 баллов), текстура

(от 1,8 до 2,1 баллов), которая излишне сухая и жесткая, твердая, а вкус (от 1,0 до 1,6 баллов) не позволяет идентифицировать данный вид сырья. Запах имеет слабовыраженные травянистые ноты, но присутствует посторонний неприятный аромат (от 2,0 до 2,5 баллов). Цвет образца темный, не имеющий ничего общего с природным окрасом (от 1,0 до 1,5 баллов).

Таблица 2

Критерий	Преподаватели	Студенты
Образец 1 – папоротник после высушивания в ИК-сушке
Внешний вид	1,8±0,1	1,3±0,0
Текстура	2,1±0,1	1,8±0,1
Запах	2,5±0,1	2,0±0,1
Цвет	1,5±0,1	1,0±0,0
Вкус	1,6±0,1	1,0±0,0
Итого	9,5±0,3	7,1±0,2
Образец 2 – папоротник после высушивания в сублимационном аппарате
Внешний вид	4,4±0,1	4,5±0,1
Текстура	4,8±0,2	5,0±0,2
Запах	4,4±0,1	4,0±0,1
Цвет	4,4±0,1	3,8±0,1
Вкус	5,0±0,2	4,0±0,10
Итого	23,0±0,7	21,3±0,6

Результаты органолептической оценки экспертов

The results of the organoleptic assessment of experts

Папоротник после высушивания в сублимационном аппарате среди преподавателей получил общий средний балл – 23, что позволяет его отнести к оценке «отлично». Эксперты-студенты оценили данный образец на 21,3 балла, что соответствует оценки «хорошо». Вся фокус-группа отметила приятную воздушную текстуру, однородность, сохранение формы, длины стеблей папоротника, а также приятный натуральный травянистый аромат. Из недостатков отмечена легкая блеклость в цвете. Преподаватели оценили вкус на высокий балл – 5,0, отмечая, его как «интересный», представляющий гармоничный вкус папоротника с приятной соленостью. Студенты охарактеризовали вкус сублимационного папоротника как специфичный и умеренно соленый (4,0 балла), однако примерно 30 % из них указали, что в целом данный вид продукта не соответствует их вкусовым предпочтениям.

Применение сублимационной сушки для производства снеков из папоротника позволяет получить желаемые внешний вид и текстуру продукта, данные показатели являются определяющими при выборе «снеков», «чипсов». Сравнительный анализ физико-химических показателей, химического состава образцов ИК и сублимационной сушки не проводился в связи с нецелесообразностью.

Таким образом, при рекомендуемых параметрах от производителя аппарата LP10 удалось получить продукт, который по органолеп- тическим показателям имеет наивысшую оценку, чем при ИК-сушке в аппарате ПСК-1000-2020. Тем не менее, для достижения более высокой товароведной оценки необходимо проектировать заданные характеристики продукта путем поиска оптимальных технологических параметров производства посредствам проведения полного факторного эксперимента и получения математических моделей для основных исследуемых факторов процесса получения снеков из папоротника.

Для построения математической модели процесса с целью оптимизации технологии переработки папоротника, использовали регрессионный анализ – метод, который позволяет устанавливать значения факторов и диапазоны их варьирования по своему усмотрению, не нарушая хода технологического процесса, согласно техническим характеристикам применяемого оборудования, требованиям стандартов к готовой продукции и т. д. [12, 13].

В данной работе для построения математической модели процесса, проверки ее адекватности и для оценки влияния на процесс каждого учитываемого технологического фактора было изучено влияние продолжительности сушки, времени вымачивания, толщины слоя и размера частиц (длина стебля папоротника) на процентное содержание белка, влажности и органолептическую оценку готовой продукции. Входные и выходные параметры процесса представлены в таблице 3.

Таблица 3

Параметр	Обозначение
Входные параметры (управляемые факторы)
Продолжительность сушки, ч	Х 1
Вымачивание, ч	Х 2
Толщина слоя, см	Х 3
Размер частиц (длина стебля папоротника), см	Х 4
Выходные параметры (контролируемые факторы)
Влажность, %	Y 1
Органолептическая оценка, балл	Y 2
Содержание белка, %	Y 3

Параметры многофакторного эксперимента Parameters of a multi factorial experiment

Согласно реализуемому плану эксперимента, определились уровни и шаги варьирования входных параметров, которые представлены в таблице 4.

Значимость коэффициентов регрессии была проверена с помощью корреляционного анализа данных. Коэффициенты корреляции, оценивающие влияние входящих факторов процесса на отклики представлены в таблице 5.

Таблица 4

Фактор	Обозначение	Интервал варьирования фактора	Уровень варьирования фактора
			–1	0	+1
Продолжительность сушки, ч	x 1	13	13	26	39
Вымачивание, ч	x 2	3	6	9	12
Толщина слоя, см	x 3	0,5	0,5	1	1,5
Размер частиц (длина стебля папоротника), см	x 4	2	1	3	5

Таблица 5

Показатель	Влажность, %	Органолептическая оценка, балл	Содержание белка, %
Продолжительность сушки, ч	–0,99386	–0,50909	–0,885360
Вымачивание, ч	0,01382	–0,08735	–0,389558
Толщина слоя, см	0,10136	–0,09940	0
Размер частиц (длина стебля папоротника), см	0,03957	0,048198	–0,070828

Уровни и интервалы варьирования исследуемых факторов Levels and ranges of variation of the studied factors

Результаты корреляционного анализа (коэффициент корреляции)

Correlation analysis results (correlation coefficient)

Данные таблицы 5 демонстрируют, что продолжительность сушки оказывает наиболее значимое влияние на все три исследуемых показателя. Также видно, что связь между продолжительностью сушки и всеми исходящими факторами является обратно пропорциональной. Это значит, что при увеличении значения одной величины происходит уменьшение значений другой величины.

На рисунке 2 показаны зависимости управляемых факторов на контролируемые факторы процесса.

Полученные зависимости (рис. 2), подтвердили известную закономерность: с увеличением продолжительности сушки показатель влажности уменьшается. С технологической точки зрения важным является изучить влияние процесса сушки на органолептические показатели готового продукта. В результате установили, что с увеличением времени сушки органолептические показатели улучшаются и достигают максимальной оценки при сушке 26 ч, далее происходит снижение комплексной оценки за счет показателей текстура, внешний вид в результате пересушивания продукта. Определили, что с увеличением времени сушки снижается показатель содержания белка в продукте, что объясняется денатурацией белковых веществ вследствие перегрева. Чтобы исключить нежелательные изменения, которые возникают при неблагоприятных условиях сушки, в первую очередь следует регулировать время сушки, опираясь на проведенные исследования.

Результаты регрессионного анализа представлены в таблице 6.

Рис. 2. Влияние управляемых факторов на контролируемые факторы процесса The influence of controlled factors on controlled process factors

Проанализировав графики, представленные на рисунке 2, можно сделать вывод, что целее-сообразнее использовать время сушки 26 ч.

Факторы, не оказывающие влияния на отклик, не учитывались при моделировании. Адекватность полученных математических моделей определена с помощью критерия Фишера [14].

Ниже приведены разработанные математические модели для основных показателей снеков из папоротника.

Уравнения регрессии для определения исследуемых факторов имеют следующий вид:

• 1.    Показатель влажности готового продукта:

• *1 = 19,279 - 0,47*1 + 0,028*2 + 1,24*3 + 0,122^4 .

• 2.    Органолептические свойства:

• 3.    Содержание белка:

^2 = 2,578 - 0,047^1 +2,1 ^1 - 6,46*3 + 0,15^1^3 + 0,73^з² .

• ^3 = 30,222 + 0,359Xi - 0,0108*1 - 0,611*2 + 0,0185^2 - 0,0128^1^2 .

  Регрессионная статистика

  Regression statistics

  
  

Таблица 6

Параметр		^2	^3
Множественный R	0,999895858	0,994972875	0,997069284
R-квадрат	0,999791727	0,989971022	0,994147157
Нормированный R-квадрат	0,999583453	0,973256058	0,984392419
Стандартная ошибка	0,108691715	0,783569704	0,509175077

Математические модели процесса имеют коэффициент детерминации 0,994–0,999, что говорит о функциональной зависимости между переменными.

Коэффициент значимости при моделировании (критерий Фишера) F , равный 0,00000013, < 0,05, что говорит об адекватности полученных регрессионных моделей.

Представленные регрессионные модели процесса сушки папоротника могут быть использованы для решения задач оптимизации, которые требуют проведения большого количества вычислений [12].

Для определения оптимальных параметров управляемых факторов воспользовались универсальным математическим процессором MathCAD. MathCAD позволяет решить поставленную задачу численным методом.

Для оптимизации условий функционирования объекта использовались регрессионные модели, полученные в результате реализации многофакторных экспериментальных исследований, представленные и описанные выше. Регрессионные модели дают информацию о влиянии варьируемых факторов на выходные величины. Имеется в виду отыскание таких значений варьируемых факторов в интервалах их варьирования, для которых значение выходной величины оказывается максимальным или минимальным [14].

В качестве параметров оптимизации процесса были выбраны следующие характеристики: влажность (Y 1 ), органолептическая оценка (Y 2 ), содержание белка в готовом продукте (Y 3 ).

Для решения задачи по определению оптимальных параметров процесса должны выполняться следующие условия: Y 1 → min; Y 2 → max; Y 3 → max.

Для численного решения задачи поиска локального максимума и минимума в Mathcad имеются встроенные функции Minimize и Maximize. Эти функции реализуют процедуру поиска экстремума функций многих переменных как при наличии, так и при отсутствии ограничений на комбинации последних. В нашем случае нужно найти максимальное или минимальное значение функции на некотором интервале, поэтому накладываем следующие ограничения области поиска в пространстве факторов:

• 39 ч ≥ X 1 ≥ 13 ч;

• 12 ч ≥ X 2 ≥ 6 ч;

• 1,5 см ≥ X 3 ≥ 0,5 см;

• X 4 = 5 см.

В результате решения поставленной задачи были определены оптимальные значения варьируемых переменных для процесса производства снеков из папоротника:

• – продолжительность сушки X 1 = 26 ч;

• – вымачивание X 2 = 6 ч;

  – толщина слоя X 3 = 0,5 см;

  – размер частиц X 4 = 5 см.

Подставив найденные значения входных факторов в уравнения регрессии получили соответствующие значения исследуемых параметров:

– влажность продукта Y 1 = 8,5 %;

– органолептическая оценка Y 2 = 24,3 балла;

– содержание белка Y 3 = 27,3 %.

Процесс изготовления снеков, проведенный при оптимальных условиях, показал следующие результаты:

– влажность продукта Y 1 = 8,4 %;

– органолептическая оценка Y 2 = 24,8 балла;

– содержание белка Y 3 = 27 %.

Таким образом, теоретические значения данных показателей, рассчитанные по уравнениям регрессии, хорошо согласуются с экспериментальными, что еще раз подтверждает адекватность полученных математических моделей процесса.

Таблица 7

Качественный и количественный состав аминокислот в снеках из папоротника Qualitative and quantitative composition of amino acids of fern snacks

В результате сушки получается новый продукт – снеки, который представляет собой хрупкие, хрустящие, воздушные высушенные стебли папоротника длиной не менее 5 см, темнозеленого или оливкового цвета, с гармоничным, свойственным папоротнику вкусом, с приятной соленостью, с влажностью 8,4 %.

Пищевую ценность снеков определяет содержание белка – 25 г в 100 продукта. Результаты исследования качественного и количественного аминокислотного состава снеков из сублимированного папоротника представлены в таблице 7.

Аминокислота	Содержание аминокислот, г/100 г
Валин	1,57±0,05
Изолейцин	1,14±0,03
Лейцин	2,20±0,07
Треонин	1,32±0,04
Лизин	1,74±0,05
Метионин	0,11±0,01
Фенилаланин+ тирозин	2,09±0,06
Аспарагин	2,36±0,07
Серин	1,34±0,04
Глутамин	3,18±0,10
Глицин	1,31±0,04
Аланин	1,48±0,04
Гистидин	0,58±0,02
Аргинин	1,52±0,05
Пролин	1,07±0,03
Сумма заменимых аминокислот	12,84±0,39
Сумма незаменимых аминокислот	10,17±0,31
Общая сумма аминокислот	23,01±0,69

Анализ данных, представленных в таблице 7, свидетельствует об идентичном качественном составе аминокислот как в свежем папоротнике, так и в продукте его переработки – снеках. Установлено, что сублимационная сушка позволяет сохранить весь аминокислотный профиль. При этом доля незаменимых аминокислот для снеков достигает 44 % – 10,17 г/100 г. Среди заменимых аминокислот в снеках, так же, как и в свежем сырье, доминирует глутамин (3,18 г/100 г), среди незаменимых аминокислот – фенилаланин + тирозин (2,09 г/ 100 г).

Выполняющий структурную функцию в клетках гутамин входит в состав всех белков. Он участвует в обезвреживании аммиака посредст- вом его превращения в нетоксичные соединения, а также играет важную роль в синтезе ДНК, РНК и нейромедиаторов, обеспечивающих передачу нервных импульсов. Кроме того, глутамин способствует поддержанию энергетического обмена в условиях физической нагрузки. Фенилаланин синтезирует адреналин и тирозин, способствует повышению когнитивных функций, улучшает память и оказывает положительное влияние на функциональное состояние печени и поджелудочной железы. Тирозин, в свою очередь, необходим для синтеза тироксина (гормона щитовидной железы), регулирует деятельность гипофиза и надпочечников, способствует снижению уровня стресса, усталости и раздражительности.

Для оценки биологической ценности белка снеков из сублимированного папоротника про- веден сравнительный анализ содержания незаменимых аминокислот с идеальным белком ФАО/ВОЗ, результаты которого представлены в таблице 8.

Таблица 8

Аминокислоты	Идеальный белок ФАО/ВОЗ		Снеки
	г/100г белка	Скор, %	г/100г белка	Скор, %
Валин	4,0	100	6,28	157
Изолейцин	3,0	100	4,56	152
Лейцин	6,1	100	8,8	144
Лизин	4,8	100	6,96	145
Метионин + цистин	2,3	100	0,44	19
Фенилаланин + тирозин	4,1	100	8,36	203
Треонин	2,5	100	5,28	211
Триптофан	0,66	100	–	–
КРАС (коэффициент различия аминокислотного скора), %			70
БЦ (биологическая ценность), %			30
U (коэффициент утилитарности АК состава), дол. ед.			77
ИНАК (Индекс незаменимой кислоты)			0,19

Биологическая ценность белка в снеках из папоротника The biological value of protein in fern snacks

Данные таблицы 8 свидетельствуют, что белок снеков из сублимированного папоротника обладает определенной биологической ценностью, коэффициент различия аминокислотного скора (70 %) и сравнительно низкая биологическая ценность (30 %) указывают на определенный дисбаланс аминокислотного состава. Однако входящие 7 незаменимых аминокислоты в продукт свидетельствует о потенциальной пищевой ценности данного белка. Коэффициент утилитарности аминокислотного состава (77 дол. ед.) дают основание заключить о способности организма эффективно усваивать значительную часть содержащихся аминокислот.

Индекс незаменимой кислоты (0,19) указывает на наличие лимитирующего фактора, которым является метионин+цистин. Таким образом, данный белок может способствовать поддержанию белкового баланса, особенно при употреблении в качестве здорового перекуса. С целью повышения биологической ценности возможно сочетать его с другими белковыми источниками, что позволит обогатить аминокислотный состав продукта.

Снеки из папоротника содержат жира 2,76 г в 100 г продукта. Качественный и количественный состав жирных кислот снеков из папоротника приведен в таблице 9.

Таблица 9

Жирная кислота (ЖК)	Содержание, % от суммы ЖК
1	2
14:0 (миристиновая)	0,5±0,0
16:0 (пальмитиновая)	35,7±1,1
16:1n-9 (гексадеценовая)	0,2±0,0
16:1n-7 (пальмитолеиновая)	0,2±0,0
16:1t (транс-гексадеценовая)	0,2±0,0

Окончание табл. 9

1	2
16:3n-3 (гексадекатриеновая)	1,1±0,0
18:0 (стеариновая)	2,7±0,1
18:1n-9 (олеиновая)	6,1±0,2
18:1n-7 (вакценовая)	0,7±0,0
18:2n-6 (линолевая)	21,0±0,6
18:3n-6 (гамма-линоленовая)	2,0±0,1
18:3n-3 ( а -линоленовая)	8,0±0,2
20:0 (арахиновая)	2,0±0,1
20:3n-6 (эйкозатриеновая)	2,0±0,1
20:4n-6 (арахидоновая)	9,8±0,3
20:5n-3 (эйкозапентаеновая)	0,6±0,0
22:0 (бегеновая)	2,3±0,1
24:0 (лигноцериновая)	3,4±0,1
26:0 (гексакозановая)	0,8±0,0

Качественный и количественный жирнокислотный состав снеков

Qualitative and quantitative fatty acid composition of snacks

В процессе переработки папоротника удалось сохранить практически полный профиль жирных кислот, исключение составила только эйкозадиеновая кислота (С20:2n-6), содержание которой в свежем папоротнике было незначительным – всего 0,2 % от общей суммы жирных кислот, а в снеках она не обнаружена, вероятно, вследствие низкого исходного содержания. Основными жирными кислотами как в свежем сырье, так в сублимированном продукте являются ненасыщенная линолевая и насыщенная пальмитиновая кислота (С16:0), которая преобладает среди всех жирных кислот, на ее долю приходится 35,7 % в снеках. Линолевая кислота (С18:2n-6) представлена в количестве 21 %. Меньшую долю (6 %) занимают полиненасы-щенные арахидоновая (0,27 г) и а-линоленовая (0,22 г) жирные кислоты, а также мононенасы-щенная олеиновая кислота (0,17 г). Остальные жирные кислоты находятся в незначительном количестве, что не оказывает существенного влияния на общий липидный состав продукта.

Присутствие жира и жирных кислот играет важную роль в организме. Наиболее преобла- дающая пальмитиновая кислота является основным источником энергии, хотя ее избыток может повысить уровень холестерина, тем самым увеличить риск развития сердечнососудистых заболеваний. Линолевая кислота не синтезируется организмом и поступает только с продуктами, выполняя важные функции в организме. Арахидоновая кислота важна для иммунной системы, а-линоленовая важна для работы мозга, а олеиновая кислота улучшает липидный профиль крови, снижая уровень «плохого» холестерина.

Полученный продукт из сублимированного папоротника не является значимым источником жира и жирных кислот. Однако употребление снеков из папоротника в качестве здорового перекуса может временно восполнить потребность организма в жирах, способствуя преодолению «голодного окна» между основными приемами пищи.

Качественный и количественный состав углеводов и других соединений снеков из сублимированного папоротника представлен в таблице 10.

Содержание углеводов и других соединений в снеках The content of carbohydrates and other snack compounds

Таблица 10

Компонент	Содержание, г/100 г
Целлюлоза	20,23±0,61
Гемицеллюлоза	2,36±0,07
Пектин	5,39±0,16
Крахмал	4,28±0,13
Лигнин	12,03±0,36

Изученные компоненты, за исключением крахмала, относятся к группе пищевых волокон, в состав которых входят целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин, а также не являющийся углеводом лигнин (полимер ароматических спиртов).

Содержание целлюлозы составляет 20,23 г на 100 г в снеках, гемицеллюлозы – в 10 раз меньше. Пектин, относящейся к водорастворимой фракции пищевых волокон, составляет 25 % от количества целлюлозы. Содержание безугле-водного компонента лигнина составляет 12,03 и 11,55 г на 100 г соответственно.

Пищевые волокна не подвергаются разрушению кислотами, щелочами и ферментами в желудочно-кишечном тракте человека, однако расщепляются частично в толстом кишечнике под влиянием микрофлоры кишечника [15]. Гемицеллюлоза, в отличии от целлюлозы, частично растворима в воде и обладает способностью удерживать воду и связывать ионы металлов, включая катионы тяжелых металлов. Гемицеллюлоза и целлюлоза способствуют очищению организма от токсинов. Пектины в организме дионуклиды, образуя нерастворимые комплексы, которые выводятся из организма. Лигнин придает прочность растительной клеточной стенке и играет важную роль в снижении всасывания холестерина за счет связывания солей желчных кислот.

Количество крахмала в снеках достигает 4,28 г/100г, он нормализует микробиоту кишечника и снижает уровень холестерина в сыворотке крови.

Полученные результаты указывают на высокое содержание пищевых волокон – 40,01 г на 100 г снеков. Сочетание углеводных и неуглеводных компонентов обеспечивает выраженные сорбционные и регуляторные свойства, нормализацию функции желудочно-кишечного тракта, снижение уровня холестерина и выведение токсичных соединений.

Среднесуточная степень удовлетворения в основных пищевых веществах, с учетом рекомендуемого уровня согласно ТР ТС 022/2011, содержащихся в 100 г снеков из папоротника, представлена в таблице 11.

человека связывают токсичные элементы, ра-

Таблица 11

Степень удовлетворения в основных пищевых веществах от содержащихся в 100 г снеков из сублимированного папоротника The degree of satisfaction in essential nutrients from the freeze dried fern snacks contained in 100 g

Пищевое вещество	Рекомендуемый уровень суточного потребления ТР ТС 022/2011	Содержание	Степень удовлетворения от рекомендуемого суточного уровня потребления, %
Белки, г	75	25,0	33
Жиры, г	83	2,8	3
Углеводы, г	365	46,4	13
Пищевые волокна, г	30	40,01	133
Пектин, г	2*	5,39	270
Энергетическая ценность, кДж/ккал	10467/2500	1302/311	12
Кальций, мг	1000	129,6	13
Фосфор, мг	800	325,0	41
Железо, мг	14	8,6	61
Магний, мг	400	41,2	10
Цинк, мг	15	4,7	31
Калий, мг	3500	92,5	3
Витамин А, мкг	800	159,61	20
Витамин С, мг	60	21,24	35
Витамин РР, мг	20*	4,33	22

* Методические рекомендации МР 2.3.1.1915-04.

Результаты исследования химического состава снеков и расчет степени удовлетворения суточной потребности в основных веществах, представленные в таблице 11, показывают, что в 100 г продукта содержится 25 г белка, это обеспечивает 33 % степени удовлетворения, которая указывает на значительный белковый потенциал данного продукта, особенно для людей с ограниченным потреблением животного белка в рационе. Низкое содержание жира в снеках (2,8 г) удовлетворяет 3 % от суточной нормы. Содержание пищевых волокон – до 40 г на 100 г снеков, что обеспечивает 133 % их суточной потребности, а пектиновых веществ – 270 %. Снеки характеризуются значительным количеством макро-, микроэлементов, что позволяет считать их потенциально полезными для организма в качестве источника минеральных веществ в рационе человека. Степень удовлетворения суточной потребности составляет: в отношении кальция – 13 %; цинка – 31; фосфора – 41; железа – 61 % при употреблении 100 г снеков из папоротника. В снеках сохраняются витамины С, А, РР на 69, 83 и 79 % соответственно по сравнению со свежим папоротником. Содержание идентифицированных водорастворимых витаминов С, РР и жирорастворимого витамина А удовлетворяет суточную потребность от 20 до 35 %, позволяет рассматривать их как потенциальный источник указанных нутриентов.

Заключение. Обоснование выбора между инфракрасной и сублимационной сушкой образцов, подготовленных из соленого папоротника, для получения снеков основывалось на оп- ределении органолептических показателей высушенных образцов фокус-группой, высокие значения комплексной оценки от 21 до 23 баллов демонстрируют превосходство сублимационной сушки и неудовлетворительную оценку образца ИК-сушки (от 7,0 до 9,5 баллов).

Определены оптимальные технологические параметры получения снеков из папоротника: вымачивание соленого папоротника – 6 ч; продолжительность сублимационной сушки – 26 ч; толщина слоя – 0,5 см; размер частиц (длина стеблей) – 5 см, – при которых достигаются значения заданных показателей качества: влажность продукта Y 1 = 8,4 %, органолептическая оценка Y 2 = 24,8 балла, содержание белка – Y 3 = 27 %.

Результаты изучения химического состава снеков позволяют отнести их к группе функциональных продуктов, согласно требованиям ГОСТ Р 52349-2005 «Продукты пищевые функциональные. Термины и определения», так как результаты определения степени удовлетворения суточной потребности в некоторых пищевых веществах составляют более 15 %: белки – 33 %; пищевые волокна – 133; пектин – 270; цинк – 31; фосфор – 41; железо – 61; витамин А – 20; витамин РР – 22; витамин С – 35 %.

Таким образом, проведенное исследование позволяет заключить, что метод сублимационной сушки открывает новые возможности для переработки соленого папоротника и создания нового продукта – снеков, который может пополнить ассортиментный ряд полезных перекусов за счет входящих эссенциальных нутриентов и пищевых волокон.