Влияние количества патоки на процессы влагопереноса при хранении мармелада

Патока является важнейшим компонентом сырья и используется при изготовлении многих кондитерских изделий студнеобразной консистенции. Антикристаллизационные свойства основных видов патоки в процессе хранения различных пищевых систем являются предметом интереса специалистов и кондитерской отрасли. Влагоудерживающие свойства обусловлены наличием в составе патоки, сахаров с влагоудерживающими свойствами, таких как глюкозы, мальтозы, олиго- и полисахаридов [1–3].

В соответствии с ГОСТ 32902–2014 «Крахмал и крахмалопродукты. Термины и определения» патоку подразделяют на низкоосахаренную, карамельную, мальтозную, высокомальтозную, солодовую мальтозную, высокоосахаренную и сухую, которые различаются химическим составом, реологическими свойствами и технологическими свойствами (таблица 1).

Таблица 1.

Химический состав различных видов патоки применяемых для производства кондитерских изделий Table 1.

The chemical composition of various types of molasses used for the production of confectionery

Основные виды патоки DE, % The main types of molasses DE, %	Основные компоненты патоки | The main components of caramel syrup
	Декстроза, % Dextrose, %	Мальтоза, % Maltose, %	Мальтотриоза, % Maltotriose, %	Высшие сахара, % Higher sugars, %	Фруктоза, % Fructose, %
35,0	15,0	12,0	11,0	62,0	–
42,0 (кислотная I acidic)	19,0	14,0	11,0	56,0	–
42,0 (ферментативная | enzymatic)	6,0	44,0	13,0	37,0	–
50,0	30,0	18,0	13,0	39,0	–
63,0	34,0	33,0	10,0	23,0	–
70,0 (мальтозная | maltose)	2,0	70,0	20,0	8,0	–
42,0 (глюкозно-фруктозная высокоосахаренная glucose-fructose highly sugar)	52,0	4,0	1,0	1,0	42,0
95,0 (сухая в виде порошка | dry powder)	93,0	5,0	1,0	1,0	–
35,0	15,0	12,0	11,0	62,0	–

При высоком содержании редуцирующих сахаров в патоке и в процессе получения, кондитерские изделия способны адсорбировать влагу из окружающей атмосферы с высокой скоростью. При содержании редуцирующих веществ менее 12% происходит быстрое «засахаривание» корпусов изделий студнеобразной консистенции [4–6].

Количество крахмальной патоки, использованной при изготовлении кондитерских изделий, оказывает значительное влияние на их сохранность. Важнейшим показателем качества для характеристики влагоудерживающих свойств таких изделий, в том числе желейного мармелада, является массовая доля редуцирующих веществ (декстрозный эквивалент, DE). Декстрозный эквивалент показывает содержание редуцирующих сахаров (%) к общей массе сухих веществ, в пересчете на декстрозу [7].

Состав и количество использованной патоки формирует особенности фазовых переходов сахаров и соотношение свободной и связанной влаги, которое оказывает значительное влияние на текстуру и органолептические свойства мармелада в процессе их хранения [8–10].

При оптимизации технологий получения кондитерских изделий с заданным качественными характеристиками следует использовать диаграммы фазовых переходов. Такие графические характеристики для сложных систем содержащих комбинации сахаров, зависящие от соотношения массовой доли влаги и активности воды, позволяют прогнозировать процессы кристаллизации при хранении аморфных студнеобразных образцов [11, 12].

Цель работы – исследование влияния химического состава использованного сырья на скорость процессов влагопереноса при хранении желейного мармелада.

Материалы и методы

Объектами исследования являлись образцы желейного мармелада с массовой долей влаги 22,0– 22,5%, изготовленные с использованием крахмальной карамельной патоки, упакованные в полипропиленовую пленку с различной толщиной. Содержание крахмальной карамельной патоки составило от 5,0% до 25,0% с шагом 5,0%. В составе желейного мармелада использован сахар белый песок 75,0–55.0%, причем сумма сахара и патоки для различных образцов была постоянной по сухим веществам. Также в рецептуре мармелада использованы яблочный и цитрусовый пектин 1,0–2,5%, цитрат натрия 0,2–0,3%.

Массовая доля влаги измерена по ГОСТ 5900 – 2014 «Изделия кондитерские. Методы определения массовой доли влаги и сухих веществ» с использованием сушильного лабораторного шкафа Mir – 262 (Sanyo, Япония).

Активность воды определена методом в соответствии с ГОСТ ISO 21807 – 2015 «Микробиология пищевой продукции и кормов. Определение активности воды» на приборе AquaLab 3ТЕ (США).

Результаты и обсуждение

Исследования массовой доли патоки на изменение показателей влагопереноса мармелада, изготовленного с использованием цитрусового пектина, в процессе его хранения показали, что наибольшая скорость влагопереноса характерна для образца мармелада с ЦП, упакованного в БОПП плёнку толщиной 20 мкм и содержащего 25% крахмальной карамельной патоки (рисунок 1) [13–15].

• Образец с 5 % патоки (Sample with 5% molasses)

* Образец с 10 % патоки (Sample with 10% molasse s)

—*— Образец с 15 % патоки (Sample with 15% molasses)

Образец с 20 % патоки (Sample with 20 % molasses)

Образец с 25 % патоки (Sample with25% molasses)

0  1  2  3  4  5  6  7  8  9 10 11 12

Длительность хранения , нед.

Storage duration, weeks

Рисунок 1. Влияние массовой доли патоки на изменение массовой доли влаги желейного мармелада на цитрусовом пектине в полипропиленовой пленке с толщиной 20 мкм

Figure 1. Influence of the mass fraction of molasses on the change in the mass fraction of moisture in jelly marmalade on citrus pectin in a polypropylene film with a thickness of 20 microns

За 12 недель хранения массовая доля влаги образца на цитрусовом пектине содержащего 5% патоки уменьшилась от 22,0% до 19,6%, скорость уменьшения массовой доли влаги составила 0,2% в неделю. Для образца, содержащего 25% патоки скорость уменьшения массовой доли влаги составила 0,4% в неделю.

При использовании яблочного пектина скорость процессов влагопереноса при хранении мармелада с различным содержанием патоки различается незначительно (рисунок 2).

За 12 недель хранения массовая доля влаги образца желейного мармелада на яблочном пектине содержащего 25% патоки уменьшилась от 22,0% до 19,6%. Таким образом, для образца мармелада, изготовленного с использованием яблочного пектина, содержащего 25% патоки, скорость уменьшения массовой доли влаги составила 0,2% в неделю, а содержащего 5% патоки – всего 0,1% в неделю.

♦ Образец с 5 % патоки (Sample with 5% molasses)

24   * Образец с 10 % патоки (Sample with 10% molasses )

-*—Образец с 15 % патоки (Sample with 15% molasses)

Образец с 20 % патоки (Sample with 20 % molasses)

16 -I......................... I

0  1  2  3  4  5  6  7  8  9 10 11 12

Длительность хранения , нед.

Storage duration, weeks

Рисунок 2. Влияние массовой доли патоки на изменение массовой доли влаги желейного мармелада на яблочном пектине в полипропиленовой пленке с толщиной 20 мкм

Figure 2. The influence of the mass fraction of molasses on the change in the mass fraction of moisture in jelly marmalade on apple pectin in a polypropylene film with a thickness of 20 microns

Активность воды мармелада, изготовленного с использованием яблочного и цитрусового пектина, упакованного в полипропиленовую пленку с толщиной 20 мкм, практически не изменяется в процессе хранения, однако, значения активности воды мармелада, изготовленного с использованием яблочного пектина меньше по сравнению с активностью воды мармелада на цитрусовом пектине на 0,02 – 0,03 (рисунки 3, 4) [16, 17].

• Образец с 5 % патоки (Sample with 5% molasses)

—*— Образец с 10 % патоки (Sample with 10% molasses)

—A— Образец с 15 % патоки (Sample with 15% molasses)

Образец с 20 % патоки (Sample with 20% molasses)

—I— Образец с 25 % патоки (Sample with 25% molasses)

£0,65

0,6 I......................... I

0  1  2  3  4  5  6  7  8  9 10 11 12

Длительность хранения , нед. Storage duration, weeks

Рисунок 3. Влияние массовой доли патоки на изменение активности воды желейного мармелада на цитрусовом пектине в полипропиленовой пленке с толщиной 20 мкм

Figure 3. Influence of the mass fraction of molasses on the change in the water activity of jelly marmalade on citrus pectin in a polypropylene film with a thickness of 20 microns

• Образец с 5 % патоки (Sample with 5% molasses)

—A— Образец с 10 % патоки (Sample with 10% molasses)

♦ Образец с 5 % патоки (Sample with 5% molasses)

—*— Образец с 10 % патоки (Sample with 10 % molasses)

0,8

Образец с 20 % патоки (Sample with 20% molasses)

Образец с 25 % патоки (Sample with 25% molasses)

—A— Образец с 15 % патоки (Sample with 15% molasses) 0,85

£0,75

та 0,7

£ 0,65

0,6

0 1  2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12

Длительность хранения , нед.

Storage duration, weeks

0,85

0,8

0,75

0,7

та 0,65

^

0,6

Образец с 15 % патоки (Sample with 15% molasses)

Образец с 20 % патоки (Sample with 20 % molasses)

Образец с 25 % патоки (Sample with 25 % molasses)

0  1  2  3  4  5  6  7  8  9 10 11 12

Длительность хранения , нед.

Storage duration, weeks

Рисунок 4. Влияние массовой доли патоки на изменение активности воды желейного мармелада на яблочном пектине в полипропиленовой пленке с толщиной 20 мкм

• Figure 4.    Влияние массовой доли патоки на изменение активности воды желейного мармелада на яблочном пектине в полипропиленовой пленке с толщиной 20 мкм

Яблочный пектин обладает более сильной влагоудерживающей способностью по сравнению с цитрусовым, что связано с его молекулярным весом и химическим составом (содержанием ангидроуроновой кислоты, соотношением блоков полимеров неразветвлённой (гомогалак-туронан) и разветвлённой (рамногалактуронан с боковыми цепями молекул нейтрального сахара) структуры).

При использовании полипропиленовой упаковки толщиной 40 мкм для упаковки желейного мармелада установлено, что активность воды в процессе хранения изделий практически не изменяется (рисунки 5, 6).

—Ф— Образец с 5 % патоки (Sample with 5% molasses)

—A— Образец с 10 % патоки (Sample with 10 % molasses)

0,8

Образец с 20 % патоки (Sample with 20 % molasses)

Образец с 25 % патоки (Sample with 25 % molasses )

—A— Образец с 15 % патоки (Sample with 15% molasses) 0,85 T

0,75

0,7

«5 0,65

0,6

0  1  2  3  4  5  6  7  8  9 10 11 12

Длительность хранения , нед.

Storage duration, weeks

Рисунок 5. Влияние массовой доли патоки на изменение активности воды желейного мармелада на цитрусовом пектине в полипропиленовой пленке с толщиной 40 мкм

• Figure 5.    Influence of the mass fraction of molasses on the change in the water activity of jelly marmalade on citrus pectin in a polypropylene film with a thickness of 40 microns

Рисунок 6. Влияние массовой доли патоки на изменение активности воды желейного мармелада на яблочном пектине в полипропиленовой пленке с толщиной 40 мкм

• Figure 6.    The influence of the mass fraction of molasses on the change in the water activity of jelly marmalade on apple pectin in a polypropylene film with a thickness of 40 microns

Таким образом, толщина полипропиленовой пленки, использованной для упаковки желейного мармелада, практически не влияет на величину активности воды изделий, однако оказывает существенное влияние на скорость влагопереноса.

Заключение

Количество крахмальной патоки, использованной при изготовлении изделий, оказывает существенное влияние на прочностные характеристики и активность воды образцов желейного мармелада, изготовленного с использованием вы-сокометоксилированного яблочного и цитрусового пектина. Максимальная прочность мармелада достигается при использовании 15,0% патоки.

Наибольшая активность воды также выявлена при использовании 15,0% патоки, что позволяет прогнозировать наибольшую скорость влагопереноса и образования кристаллической «корочки».

При повышении количества патоки до 20,0% увеличивается адгезия и упруго-пластичные свойства желейного мармелада, что может быть использовано для корректировки срока годности изделий этой группы. Улучшение прочностных характеристик сопровождается повышением активности воды, что прогнозирует увеличение скорости процессов влагопереноса и уменьшение срока годности желейного мармелада.

Увеличение массовой доли патоки от 5,0 до 25,0% в химическом составе мармелада приводит к увеличению скорости процесса влаго-переноса, приблизительно, в два раза, при этом активность воды изделий практически не изменяется при хранении и составляет 0,750–0,760.