Влияние технологических факторов на сохранность витаминов в кондитерских изделиях

Дефицит микронутриентов, обусловленный особенностями рациона питания и энергозатратами населения, делает необходимым дополнительное потребление витаминов, микро- и макроэлементов и других незаменимых ингредиентов.

Для ликвидации этого дефицита используют дополнительный прием биологически активных добавок в пище, введение витаминов в пищевые продукты. Содержание витаминов и минеральных веществ в обогащаемых продуктах строго регламентируется, маркируется и контролируется [1, 2].

Многообразие использованного сырья для производства кондитерских изделий предопределяет многообразие химического состава таких изделий, содержащих ценные пищевые компоненты. Например, мука содер- жит значительное количество витамина В1, а молочные продукты содержат много витамина В2. Поэтому значительное количество витаминов в некоторых наименованиях кондитерских изделий позволяет их маркировать как источник с высоким содержанием ценных ингредиентов.

Даже при полном соблюдении технологических требований могут возникать проблемы несовпадения данных маркировки с фактическим содержанием ингредиентов в химическом составе кондитерских изделий. Расхождения по содержанию витаминов возникают из-за нестабильных свойств поступающего сырья. Такая ситуация противоречит принципу невведения потребителей в заблуждение.

Технологии кондитерских изделий предусматривают различное термическое воздействие при их изготовлении. Температура при изготовлении кондитерских изделий может варьироваться в очень широком диапазоне от 20–50 °С в процессе перемешивания кондитерских масс до 180–260 °С в процессе выпечки.

Взаимовлияние химического состава, динамика содержания витаминов в процессе хранения, условия хранения изделий и свойства упаковки определяют скорость изменения содержания витаминов в различных наименованиях кондитерских изделий, что необходимо учитывать при разработке рецептур кондитерских изделий. Поэтому расчет количества витаминов в различные кондитерские изделия проводят с учетом потерь при введении и хранении изделий.

Сохранность витаминов зависит от их химических свойств и характера технологического воздействия, рецептурного состава изделий и массовой доли жира. Длительность и условия хранения также оказывают значительное влияние на содержание витаминов в кондитерских изделиях.

Поскольку мучные кондитерские изделия нуждаются в коррекции химического состава, то необходимо увеличение содержания витаминов и минеральных элементов в их рецептурном составе. В связи с этим проблема стабильности введенных водорастворимых витаминов в процессе производства и хранения печенья является актуальной [3].

Установлено, что основное разрушение микронутриентов в хлебобулочных изделиях происходит при выпечке. Сохранность экзогенных витаминов В 1 , В 2 , В 6 снижается до 68– 72 %. Выявлена относительно высокая (90– 98 %) стабильность витаминов В 9 , В 5 , В 12 , Е, А, РР, Н [1].

При выпечке при высокой температуре происходит окисление витаминов кислородом воздуха. Так, сохранность витамина В 1 составила от 74 до 85 %, витамина В 2 – от 42 до 44 %, фолиевой кислоты – от 43 до 67 %, а β-каротина – от 84 до 95 %. Низкая сохранность тиамина в выпеченных изделиях 42–44 % связана с его неустойчивостью в щелочной среде, характерной для крекерного теста.

После выпечки выявлена относительно низкая сохранность (62–68 %) для тиамина, фолиевой кислоты; высокая сохранность (86– 99 %) – для пиридоксина, рибофлавина, ниацина. После одного месяца хранения печенья сохранность микронутриентов снизилась на 0,4–4,0%. Установлено, что потери витаминов в обогащенной продукции были значительно ниже, чем в необогащенной. Такой эффект, по-видимому, является проявлением антиоксидантных свойств аскорбиновой кислоты, что способствовало снижению окислительной порчи указанных витаминов.

В процессе хранения крекера сохранность эндогенных витаминов составила около 100 %, за исключением фолиевой кислоты, количество которой в течение 3 месяцев снизилось на 17 %. Через 3 месяца хранения изделий содержание витаминов в обогащенном крекере составило для тиамина, рибофлавина и ниацина 94–99 %, для фолиевой кислоты – 85 % от внесенного количества [2].

Объекты и методы исследований

Мармелад также можно использовать в качестве кондитерского изделия для обогащения водорастворимыми витаминами. Основным процессом, оказывающим влияние на качество мармелада и сохранность внесенных микронутриентов, является процесс студне-образования, который зависит от концентрации пектина, содержания сухих веществ и значения рН массы.

Эти факторы взаимосвязаны и влияют на прочность полученного студня, а также на температуру и скорость процесса студнеобра-зования масс. При изготовлении мармелада температура кондитерских масс не превышает 100–105 °С, что уменьшает риск потери витаминов в результате окислительных процессов. Высокая температура процесса студнеобразо-вания (80–95 °С) оказывает существенное влияние на сохранность витаминов при их внесении.

Проведены исследования витаминов методом мицеллярной электрокинетической хроматографии.

В образцах мармелада, изготовленного с добавлением β-каротина и аскорбиновой кислоты также выявлено более высокое содержание β-каротина после хранения изделий. Это подтверждает защитные функции аскорбиновой кислоты и обеспечивает гарантированное содержание каротина в конечном продукте на уровне 5 мг/100 г изделий. Аскорбиновая кислота использована как кислотный компонент при студнеобразовании, так и в качестве антиоксиданта [2].

Результаты и обсуждение

Исследовано изменение содержания витаминов при изготовлении и хранении желейного мармелада. Наибольшая сохранность витамина В2 в мармеладе обеспечивается при внесении в изделия на стадии темперирования мармеладной массы при температуре 70 °С. После 3-х недель традиционного хранения при температуре 20 °С и равновесной относительной влажности 50 % массовая доля витамина В1 уменьшилась на 28 %, витамина В2 – на 39 %, витамина В6 – на 29 %, витамина РР – на 17 %.

При повышении температуры хранения до 30 °С и снижении равновесной относительной влажности окружающего воздуха до 30 % скорость изменения содержания витаминов значительно увеличивается и характеризуется коэффициентом «ускоренного старения». Этот коэффициент при увеличении температуры хранения до 30 °С за 3 недели хранения составил для витамина В 1 – 2,5, для В 2 – 2,6, В 6 , – 2,2, для РР – 1,7 [4, 5].

Неблагоприятные условия хранения, такие как щелочная pH, температура и содержание влаги, способствуют потере витамина В 1 (тиамина) в продуктах питания. Температура хранения и влажность оказывают наибольшее влияние на потерю тиамина. Тиамин является наиболее устойчивым к термической обработке витаминов.

Тиамин в пищевых системах более устойчив к термическому разрушению, чем чистый витамин в водном растворе, так как белки защищают тиамин. Для замороженных и обезвоженных продуктов при хранении характерны, обычно, небольшие потери тиамина. Щелочная среда во время технологических процессов способствует увеличению потерь тиамина до 50 % и более. При выпечке в кислой среде (без использования соды и углекислого аммония) такие потери снижаются до 15–25 % [6].

Диоксид серы, используемый в качестве консерванта, защищает аскорбиновую кислоту и β-каротин от окисления, но разрушает тиамин.

Витамин В 2 (Рибофлавин) обычно стабилен при термообработке без воздействия света. Щелочные условия, в которых рибофлавин нестабилен, редко встречаются в пищевых продуктах. Рибофлавин подвержен окислительным процессам при воздействии света. До 85 % содержания витамина B 2 молока окисляются через 2 часа при воздействии яркого солнечного света, при этом рибофлавин действует как сенсибилизатор при разрушении аскорбиновой кислоты [7].

Витамин B₆ нестабилен при длительной термообработке и не чувствителен к окислению воздухом. Устойчивость витамина B 6 в процессе технологической обработки и последующем хранении зависит от содержания различных химических форм витамина B 6 .

Термическая стерилизация молока привела к потерям 36–67 % естественных витаминов B 6 . При сушке молока распылением потери витамина B 6 уменьшаются. Обычная пастеризация молока не влияет на содержание витамина B 6 .

Фолиевая кислота является водорастворимым витамином, подвержена термической деградации и неустойчива к обработке продуктов водой [8]. Потери фолиевой кислоты увеличиваются с увеличением количества используемой воды.

Исследования желейного мармелада, изготовленного на основе пектина, показали существенное уменьшение содержания исследуемых витаминов в процессе изготовления и последующего хранения при различных температурных условиях. В модельный образец желейно-фруктового мармелада добавлена смесь витаминов В 2 , В 5 , В 6 и фолиевой кислоты в процессе охлаждения мармеладной массы на стадии формования при температуре 70–75 °С (после уваривания при температуре 105–108 °С).

Фрукты и ягоды, являющиеся основным сырьем для мармелада и пастильных кондитерских изделий помимо сахара и воды, содержат в своем составе витамины, макроэлементы, пищевые волокна. В группу мармеладных изделий входит также желейный мармелад, в котором не нормируется фруктовая часть. Поэтому его часто обогащают витаминными премиксами. Содержание витаминов является одним из критериев сохранности таких изделий в процессе их производства и хранения .

В то же время на сохранность функциональных ингредиентов мармелада и пастильных изделий значительное влияние оказывают технологические параметры изготовления и условия хранения.

Основной задачей наших исследований явилось обоснование оптимальных технологических параметров при внесении витаминов с целью минимизации их потерь, а также исследование сохранности витаминов в процессе хранения изделий.

Проведены исследования образцов желейного мармелада, не имеющих фруктовой части и обогащенных комплексом водорастворимых витаминов (В 1 , В 2 , В 6 и РР) в количестве, необходимом, чтобы указать изделие при маркировке как «источник» витаминов в соответствии с условием маркирования информации об отличительных признаках пищевой продукции по ТР ТС 022/2011 «Пищевая продукция в части ее маркировки».

При проведении исследований использован комплекс витаминов группы В, в состав которого входят витамины В1, В2, В6 и РР в количестве 25 мг, 44 мг, 35 мг и 488 мг, соответственно. Установлено, что оптимальное количество добавляемого витаминного комплекса в рецептуру должно составлять не менее 20 мг на 100 г продукта, для обеспечения 20 % суточной нормы содержания витаминов в продукте, с учетом потерь при приготовлении.

В суточном рационе допустимо потреблять 30–40 г сахаров, что соответствует трем – четырем конфетам. Рассчитывали количество добавляемого витаминного комплекса исходя из того, что суточная потребность в витаминах для взрослых составляет для витаминов В1 – 1,5 мг, В2 – 1,8 мг, В6 – 2,0 мг, никотиновой кислоты 20 мг в сутки согласно МР 2.3.1.2432-08 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации».

Существующая технология производства желейного формового мармелада с использованием в качестве структурообразователя пектина предусматривает приготовление мармеладной массы путем смешивания пектино-сахаро-паточного сиропа с лимонной кислотой, ароматизатором и красителем при температуре (85 ± 5) °С.

Обоснован порядок введения и температурный режим внесения витаминного комплекса. Сохранность витаминов определялась в готовых изделиях (в % от внесенного количества) в зависимости от следующих условий внесения: температура введения витаминного комплекса, массовая доля лимонной кислоты, массовая доля витаминного комплекса.

Установлены оптимальные технологические условия внесения водорастворимых витаминов группы В (см. рисунок).

Выявлено существенное влияние технологических условий ввода витаминов на их содержание в готовых изделиях (см. таблицу). Замена лимонной кислоты на аскорбиновую приводит к существенному повышению сохранности витаминов. Массовая доля добавляемого витаминного комплекса составила 20 мг на 100 г продукта.

Технологическая схема изготовления мармелада с добавленными витаминами

Влияние технологических факторов на сохранность витаминов при изготовлении желейного мармелада

Температура внесения витаминного комплекса, ºС	Массовая доля, %		Массовая доля витаминов в мармеладе, % от внесенного количества
	аскорбиновой кислоты	лимонной кислоты	В 1	B 2	B 6	PP
90	–	1	52	51	71	83
90	1	–	55	56	74	87
80	–	1	58	55	74	85
80	1	–	62	61	77	89
70	–	1	65	62	76	88
70	1	–	68	64	81	92

При температуре внесения витаминного комплекса 90 °С происходят потери до 50 % витаминов В1 и В2. Наибольшая сохранность витаминов обеспечивается при внесении витаминного комплекса в желейную массу на последнем этапе приготовления, на конечной стадии темперирования, при возможно низкой температуре 70–73 °С. Это позволило снизить потери витаминов до 8–36 % при их введении в изделия, и избежать падения прочности агарового студня от воздействия кислот.

Исследования изменения содержания витаминов в ходе хранения проведены в условиях традиционного хранения (20 °С, равновесная относительная влажность 80 %) и в условиях «ускоренного старения» (30 °С, равновесная относительная влажность 30 %). При повышении температуры хранения и снижении равновесной относительной влажности процессы изменения состава происходят с повышенной скоростью, которая характеризуется расчетным коэффициентом потери витаминов.

При хранении во всех образцах наблюдается постепенное снижение содержания витаминов в результате их окисления и перехода в более устойчивые формы, причем более интенсивно закономерности выражаются при повышенной температуре. В условиях «ускоренного старения» выше сохранность витамина РР, быстрее всего разрушается витамин В 2 . При использовании этого метода становится возможным прогнозировать сохранность содержания витаминов при традиционном хранении. Это сокращает продолжительность исследований в 2–3 раза.

Заключение

Таким образом, для повышения сохранности витаминов в кондитерских изделиях необходимо изначально учитывать потери витаминов при введении и хранении, а также акцентировать внимание на условия хранения и характеристики упаковки.

Закономерности изменения содержания витаминов в мармеладе в условиях «ускоренного старения» и традиционного хранения позволяют прогнозировать ориентировочный срок годности изделий и рассчитывать вводимое количество витаминов с учетом их потерь при введении и дальнейшем хранении. Коэффициенты «ускоренного старения» по содержанию витаминов находятся в диапазоне от 2 до 3, что позволяет прогнозировать ориентировочный срок годности и уменьшить длительность проведения исследований.