Автореферат - Кубанский государственный технологический
реклама
На правах рукописи СМЫЧАГИН Олег Владимирович РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУР И ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ДИЕТИЧЕСКИХ МАЙОНЕЗНЫХ СОУСОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ ЗАРОДЫШЕЙ КУКУРУЗЫ Специальность 05.18.15 – Товароведение пищевых продуктов и технология продуктов общественного питания АВТОРЕФЕРАТ диссертационной работы на соискание ученой степени кандидата технических наук Краснодар - 2009 2 Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор Мхитарьянц Любовь Алексеевна Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Зайко Галина Михайловна кандидат технических наук Багалий Татьяна Михайловна Ведущая организация: Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии Защита состоится 29 декабря 2009г. в 1200 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.03 при Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, библиотеке Кубанского ул. Московская, 2 С диссертацией можно ознакомиться в государственного технологического университета Автореферат разослан 27 ноября 2009г. Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент М.В.Жарко 3 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 1.1 Актуальность темы. В 21 веке большое значение придается разработке и производству диетических продуктов питания, которые оказывают лечебное и профилактическое действие на организм человека. Пищевые водножировые эмульсии являются перспективными системами, на основе которых возможно создание диетических майонезных соусов со сбалансированным составом физиологически ценных ингредиентов. Создание эмульсионных продуктов диетического назначения основано на снижении содержания жировой фазы, исключении холестеринсодержащего сырья, повышении физиологической ценности, предотвращении окислительной и микробиологической порчи продукта за счет подбора в качестве рецептурных компонентов биологически активных добавок, обладающих высокой физиологической активностью и содержащих природные антиоксиданты. В связи с этим разработка рецептур и технологических режимов производства диетических майонезных соусов является актуальной задачей. Особый интерес для конструирования диетических майонезных соусов в качестве рецептурных компонентов представляют продукты переработки зародышей кукурузы: рафинированное дезодорированное кукурузное масло, кукурузный лецитин и БАД, полученная из обезжиренных зародышей кукурузы. Диссертационная работа выполнялась в соответствии с НТП Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», № Госрегистрации 01200109253 и планом НИР КубГТУ. 1.2 Цель работы. Целью работы является разработка рецептур и исследование качества диетических майонезных соусов с применением продуктов переработки зародышей кукурузы. 1.3 Задачи исследования. Для достижения указанной цели были решены следующие задачи: - проведение аналитического обзора литературных источников и патентной информации по теме исследования; - исследование показателей качества, безопасности, пищевой ценности рафинированного лецитина; дезодорированного кукурузного масла и кукурузного 4 - исследование физиологически функциональных свойств кукурузного лецитина в сравнении с подсолнечным лецитином; - исследование технологически функциональных свойств кукурузного лецитина в сравнении с подсолнечным лецитином; - изучение показателей качества, безопасности и пищевой ценности БАД «Кукурузка», полученной из обезжиренных зародышей кукурузы, отделенных сухим методом; - исследование влияния предварительной подготовки кукурузного лецитина и БАД «Кукурузка» перед введением в эмульгируемую систему «масло-вода» на тип и стойкость модельных майонезных эмульсий; - исследование комплексного влияния кукурузного лецитина и БАД «Кукурузка» на стойкость реальных майонезных эмульсий и определение эффективных дозировок кукурузного лецитина и БАД «Кукурузка»; - исследование влияния альгината натрия на эффективную вязкость реальных майонезных эмульсий, содержащих комплексный эмульгатор «кукурузный лецитин – БАД «Кукурузка»; - разработка рецептур и технологических режимов производства диетических низкокалорийных майонезных соусов; - изучение показателей качества, безопасности и пищевой ценности разработанных диетических низкокалорийных майонезных соусов; - установление гарантийных сроков хранения разработанных диетических низкокалорийных майонезных соусов; - разработка комплекта технической документации на производство диетических майонезных соусов и расчет экономической эффективности от внедрения разработанных технологических решений и реализации готовой продукции. 1.4 Научная новизна. Впервые теоретически и экспериментально обоснована переработки эффективность зародышей и целесообразность кукурузы: применения рафинированного продуктов дезодорированного кукурузного масла, кукурузного лецитина и БАД «Кукурузка» для создания диетических низкокалорийных майонезных соусов, рецептурные компоненты животного происхождения. не содержащих 5 Установлено, что кукурузный лецитин по содержанию целевого компонента – фосфолипидов не уступает подсолнечному, а по содержанию наиболее физиологически ценной группы фосфолипидов – фосфатидилхолину, а также по содержанию -ситостеролов (провитамин Д) и +-токоферолов, обладающих высокой антиокислительной способностью, превосходит подсолнечный лецитин. Впервые выявлены физиологически функциональные свойства кукурузного лецитина: противовоспалительные и защитные при воздействии на организм животных токсических факторов, при этом степень проявления указанных свойств кукурузного лецитина более выражена по сравнению с подсолнечным лецитином. Впервые выявлено, что кукурузный лецитин обладает более высокими антиокислительными свойствами по сравнению с подсолнечным лецитином, что объясняется высоким содержанием в кукурузном лецитине +-токоферолов, обладающих высокой антиоксидантной активностью. Выявлено, что кукурузный лецитин на границе раздела фаз «масло-вода» по сравнению с подсолнечным лецитином проявляет в большей степени поверхностно-активные свойства, характеризуемые поверхностной активностью и адсорбцией Гиббса, что обусловлено высоким содержанием в его составе фосфатидилхолинов, а также оптимальным соотношением групп: фосфатидилхолины-фосфатилэтаноламины. На основании изучения показателей качества, безопасности и химического состава БАД «Кукурузка», полученной из обезжиренных зародышей кукурузы, выявлена эффективность применения указанной БАД, содержащей белки и пищевые волокна, в составе комплексного эмульгатора. Научно обоснованы низкокалорийных и майонезных разработаны соусов с рецептуры использованием диетических в качестве комплексного эмульгатора «кукурузный лецитин - БАД «Кукурузка» и в качестве стабилизатора альгината натрия. 1.5 Практическая значимость. Разработаны рецептуры диетических низкокалорийных майонезных соусов с применением комплексного эмульгатора, содержащего кукурузный лецитин и БАД «Кукурузка». 6 Разработаны технологические низкокалорийных комплект майонезных технической режимы соусов серии документации, производства диетических «Кукурузный». включающий Разработан технологическую инструкцию, техническое описание и рецептуры диетических низкокалорийных майонезных соусов серии «Кукурузный». Показано, что диетические низкокалорийные майонезные соусы, полученные по разработанным рецептурам и технологическим режимам, характеризуются высокими показателями качества и пищевой ценностью, отвечают требованиям безопасности. Установлены гарантийные сроки хранения диетических низкокалорийных майонезных соусов серии «Кукурузный» при температуре 10 0С и относительной влажности воздуха не более 75%, которые составляют не более 60 суток. 1.6 Реализация результатов исследования. Разработанные рецептуры и технологические режимы производства диетических низкокалорийных майонезных соусов приняты к внедрению в IV квартале 2009 года в условиях научно-производственной фирмы «Росма-плюс». Ожидаемый технологических экономический эффект от внедрения разработанных решений и реализации готовой продукции составит более 1 млн. рублей в год. 1.7 Апробация экспериментальных обсуждены на: III работы. исследований, Результаты полученные Международной теоретических автором, научно-практической доложены и и конференции «Производственные технологии», г. Римини, Италия, 3-10 сентября 2005г; IV Международной научно-практической конференции «Приоритеты и научное обеспечение реализации государственной политики здорового питания в России», г. Орел, 12-14 декабря 2006 г.; IV Международной научнопрактической конференции «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг», г. Орел, 4-5 декабря 2007г.; Всероссийской конференции с международным участием «Пищевые технологии» на базе факультета Пищевой инженерии Казанского гос. технологич. ун-та, г.Казань, 9-10 апреля 2008г. 1.8 Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 12 работ, в том числе 2 научных статьи в журнале, рекомендуемом ВАК, 4 материала конференций и получено 6 патентов РФ на изобретения. 7 1.9 Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора, методической части, экспериментальной части, списка литературных источников и приложений. Основная часть работы выполнена на 134 страницах, включает 34 таблицы и 17 рисунков. Список литературных источников включает 168 наименований отечественных и зарубежных авторов. 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 2.1 Методы исследования. В качестве объектов исследования выбраны продукты переработки зародышей кукурузы: рафинированное дезодорированное кукурузное масло, кукурузный лецитин и БАД «Кукурузка», полученная из обезжиренных зародышей кукурузы, отделенных сухим методом. При проведении исследований использовали методы, рекомендуемые ВНИИЖ, а также физико-химические методы, позволяющие получить наиболее полную характеристику изучаемых объектов. Исследование физиологически функциональных свойств кукурузного лецитина проводили совместно со специалистами Кубанского государственного медицинского университета на основании данных медико-биологических испытаний на животных. Антиоксидантные свойства кукурузного лецитина оценивали по изменению перекисного числа и определению индукционного периода. Поверхностно-активные свойства кукурузного лецитина изучали, определяя межфазное натяжение на модернизированном сталагмометре. Тип эмульсии определяли методом микроскопирования при разбавлении майонезной эмульсии водой при соотношении эмульсия : вода, равном 1: 300, и окрашивании водной фазы. Реологические свойства майонезных эмульсий определяли на ротационном вискозиметре «Реотест-2». Стойкость модельных эмульсий определяли по количеству нерасслоившейся эмульсии при хранении в течение 24 часов, а стойкость реальных майонезных эмульсий - по методике в соответствии ГОСТ 30004.2-93. Оценку статистической достоверности результатов применением методов математической обработки. Структурная схема исследования приведена на рисунке 1. проводили с 8 Анализ, обобщение и систематизация научной литературы и патентной информации по исследуемой проблеме Экспериментальное обоснование выбора объектов исследования Рафинированное дезодорированное кукурузное масло Исследование физиологически функциональных свойств Исследование показателей качества, безопасности и пищевой ценности Кукурузный лецитин БАД «Кукурузка» Исследование технологически функциональных свойств Исследование влияния кукурузного лецитина на тип и стойкость модельных майонезных эмульсий Исследование комплексного влияния кукурузного лецитина и БАД «Кукурузка» на стойкость реальных майонезных эмульсий Разработка рецептур диетических низкокалорийных майонезных соусов Разработка технологических режимов получения диетических низкокалорийных майонезных соусов Выработка опытных партий и исследование качества, безопасности и пищевой ценности диетических низкокалорийных майонезных соусов Разработка комплекта технической документации, включающего технологическую инструкцию, техническое описание и рецептуры Расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения разработанных технологических решений Рисунок 1 – Структурная схема исследования 9 2.2 Экспериментальное обоснование выбора объектов исследования. Основными объектами исследования выбраны майонезные эмульсии различной жирности с целью получения майонезных соусов диетического назначения, не содержащих рецептурные компоненты животного происхождения, являющиеся источником холестерина (яичный порошок), а также источником микробиологической порчи (яичный порошок и сухое обезжиренное молоко). Основным жировым компонентом майонезных эмульсий было выбрано рафинированное дезодорированное кукурузное масло. Для создания диетических майонезных соусов в качестве эмульгаторов использовали кукурузный лецитин и БАД «Кукурузка. 2.2.1 Изучение показателей качества и безопасности кукурузного лецитина. В таблице 1 приведены физико-химические показатели качества кукурузного лецитина. Для сравнения приведены также показатели качества подсолнечного лецитина, который, как было ранее показано в работах кафедры, эффективно применяется для создания майонезных эмульсий и соусов. Таблица 1 - Физико-химические показатели качества лецитинов Значение показателя Наименование показателя подсолнечный кукурузный лецитин лецитин 30-32 29-30 0,35-0,50 0,35-0,40 фосфолипидов 63,70-65,80 63,30-65,00 масла 32,35-34,30 33,15-34,80 27,50-28,65 23,10-24,30 5,85-6,80 3,80-4,57 1,05-1,20 0,10-0,20 Цветное число 10%-ного раствора продукта в гексане, мг йода Массовая доля, %: влаги и летучих веществ Кислотное число продукта, мг КОН/г Перекисное число продукта, ммоль активного кислорода/кг Массовая доля веществ, нерастворимых в гексане, % Из приведенных в таблице 1 данных видно, что содержание целевого компонента – фосфолипидов - в кукурузном лецитине находится на уровне 10 подсолнечного лецитина, а перекисное число, характеризующее степень окисленности продукта, кукурузного лецитина ниже, чем подсолнечного. Установлено, что по показателям безопасности и микробиологическим показателям кукурузные лецитины соответствуют требованиям, предъявляемым СанПиН. 2.2.2 Исследование пищевой ценности функциональных свойств кукурузного лецитина. и физиологически Для исследования пищевой ценности и физиологически функциональных свойств кукурузного лецитина на первом этапе определяли состав и содержание в нем физиологически функциональных ингредиентов, а на втором этапе изучали его физиологические свойства на опытах с животными. В таблице 2 приведен состав и содержание физиологически функциональных ингредиентов в кукурузном лецитине. Таблица 2 - Состав и содержание физиологически ценных ингредиентов в лецитинах Содержание ингредиента Наименование ингредиента подсолнечный кукурузный лецитин лецитин Массовая доля, %: фосфатидилхолинов 19,50-22,50 29,50-32,50 фосфатидилэтаноламинов 13,00-14,00 14,50-16,50 фосфатидилсеринов 7,00-8,00 5,50-7,00 фосфатидилинозитолов 7,00-8,00 7,00-7,50 дифосфатидилглицеринов 5,00-6,00 отсутствие фосфатидных кислот 9,00-11,00 3,00-3,50 Массовая доля, мг/100г: витамина Е, в том числе: 45,80-49,50 117,50-123,00 -токоферолов 38,10-41,25 14,10-14,90 +-токоферолов 5,10-5,45 94,00-98,40 -токоферолов 2,60-2,80 9,40-9,70 -каротина 0,025-0,030 0,045-0,068 Массовая доля, %: стеролов, в том числе: 0,23-0,29 0,98-1,10 -ситостеролов 0,16-0,19 0,68-0,77 Массовая доля сквалена, мг/100г отсутствие 25,10-30,40 Массовая доля витамина К, мг/100г отсутствие 18,35-19,10 Сравнительная оценка физиологически ценных ингредиентов в лецитинах показала, что кукурузные лецитины в своем составе содержат в большем 11 количестве: фосфатидилхолинов, являющихся одной из наиболее физиологически важных групп фосфолипидов, +-токоферолов, обладающих высокой антиоксидантной способностью, и -ситостерола (провитамина Д). Следует отметить, что в составе кукурузных лецитинов, в отличие от подсолнечных, содержится сквален, обладающий антиканцерогенными и антисептическими свойствами, а также витамин К, обладающий способностью нормализовать и ускорять свертывание крови. Таким образом, кукурузный лецитин обладает высокой пищевой ценностью, а групповой состав фосфолипидов позволяет сделать вывод о том, что кукурузный лецитин должен проявлять физиологически функциональные свойства. Учитывая это, на следующем этапе изучали физиологически функциональные свойства кукурузных лецитинов, которые определяют его физиологическую активность, в опытах на животных (таблицы 3 и 4). Исследования проводили в два этапа: на первом этапе животных – белых крыс линии Вистар – 3 группы животных по 15 особей кормили в течение 3 месяцев рационом, в котором 25% была заменена: в контрольной группе – на рафинированное экспериментальной дезодорированное группе – на кукурузное подсолнечный масло; в I-ой лецитин; во II-ой экспериментальной – на кукурузный лецитин. На втором этапе 3 других группы животных по 15 особей предварительно затравливали трихотеценовым микотоксином Т-2 в течение 9 суток, а затем животные получали пищевой рацион, как и на первом этапе. Таблица 3 – Характеристика противовоспалительных свойств лецитинов Значение показателя для групп животных Наименование показателя Массовая доля в сыворотке крови малонового диальдегида, нмоль/мл Массовая доля в сыворотке крови диеновых коньюгатов, % Устойчивость эритроцитов к перекисному гемолизу, % Контрольная (рафинированное дезодорированное кукурузное масло) I группа (подсолнечный лецитин) II группа (кукурузный лецитин) 6,38 4,95 3,50 0,87 0,59 0,46 1,05 1,25 1,52 12 Показано, что кукурузный лецитин обладает более выраженными по сравнению с подсолнечным лецитином противовоспалительными свойствами, что подтверждается снижением содержания продуктов окисления в сыворотке крови животных и увеличением устойчивости эритроцитов сыворотки крови к перекисному гемолизу. Таблица 4 – Характеристика защитных свойств лецитинов Значение показателя для групп животных Наименование показателя Контрольная (рафинированное дезодорированное кукурузное масло) I группа (подсолнечный лецитин) II группа (кукурузный лецитин) 245,5 225,0 210,6 13,8 15,7 11,5 12,9 9,7 10,8 3,5 4,3 5,0 5,3 5,8 6,5 Массовая доля малонового диальдегида в печени, нмоль/мл Процент экспрессии антигена СД-95 Гемолиз эритроцитов, % Активность ферментов лизосом печени, % от общей: арилсульфатазы бета-галактидазы Кроме этого, кукурузный лецитин также обладает более выраженными по сравнению с подсолнечным лецитином защитными от токсичных факторов свойствами, что подтверждается снижением содержания малонового диальдегида в печени, снижением гемолиза эритроцитов, снижением процента экспрессии антигена СД-95 и увеличением активности ферментов лизосом печени. Таким образом, кукурузный лецитин является физиологически ценным продуктом и может быть рекомендован для создания пищевых продуктов диетического и лечебно-профилактического назначения. Однако, наряду с физиологически функциональными свойствами, рецептурный компонент диетических майонезных соусов должен обладать и технологически функциональными свойствами, и, прежде антиокислительной способностью и поверхностной активностью. Учитывая это, на следующем этапе изучали указанные свойства. всего, 13 2.2.3 Исследование кукурузного лецитина. технологически Известно, функциональными свойствами функциональных что фосфолипидных свойств важными технологически БАД и фосфолипидных продуктов, к которым относятся и лецитины, являются антиокислительные свойства, позволяющие повысить сохраняемость жиросодержащих продуктов, а также поверхностно-активные свойства, обеспечивающие эмульгирующую способность лецитинов, а следовательно, устойчивость к расслоению водножировых эмульсий и требуемую однородную консистенцию эмульсий. На рисунке 2 приведены данные по влиянию лецитинов на величину индукционного периода рафинированного дезодорированного кукурузного масла и рафинированного дезодорированного подсолнечного масла. Рисунок 2 – Влияние лецитинов (1% к массе масла) на величину индукционного периода рафинированного дезодорированного кукурузного масла (1) и рафинированного дезодорированного подсолнечного масла (2): - подсолнечный лецитин; Индукционный период, час 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 - кукурузный лецитин 1,0 0,5 0,0 1 2 Показано, что введение кукурузного лецитина в рафинированные дезодорированные кукурузное и подсолнечное масла позволяет увеличить величину индукционного периода по сравнению с введением подсолнечного лецитина соответственно на 1,5 и 1час, при этом наибольшей стойкостью к окислению обладает система «рафинированное дезодорированное кукурузное масло-кукурузный лецитин». Это может быть объяснено присутствием в кукурузном лецитине и в рафинированном дезодорированном кукурузном масле большего количества по сравнению с подсолнечным лецитином и рафинированным дезодорированным подсолнечным маслом +-токоферолов, обладающих наиболее высокой антиокислительной способностью из всех групп токоферолов. Для исследования поверхностно-активных свойств лецитинов определяли межфазное натяжение на границе раздела фаз «раствор лецитина в 14 рафинированном дезодорированном кукурузном масле - вода» в интервале температур от 30 до 600С и полученные данные обрабатывали с помощью уравнения Шишковского (таблица 5). Таблица 5 – Основные показатели, характеризующие поверхностноактивные свойства лецитинов Значение показателя подсолнечный кукурузный лецитин лецитин Наименование показателя Максимальная адсорбция Гиббса, 2 6 0 (моль/м )10 , при температуре, С: 30 40 50 60 Поверхностная активность, (Н/м)/(моль/дм3), при температуре, 0С: 30 40 50 60 1,130 1,150 1,168 1,180 1,189 1,198 1,210 1,350 910 930 940 955 970 980 990 1020 Показано, что кукурузный лецитин имеет более высокую поверхностную активность и максимальную адсорбцию Гиббса по сравнению с подсолнечным лецитином, что связано с более высоким содержанием в кукурузном лецитине по сравнению с подсолнечным лецитином фосфатидилхолинов (до 50% от общего содержания фосфолипидов), а также с оптимальным соотношением фосфатидилхолинов и фосфатидилэтаноламинов (2:1). На основании комплекса полученных данных можно сделать вывод, что кукурузный лецитин проявляет физиологически и технологически функциональные свойства и применение его для создания диетических майонезных соусов является перспективным и эффективным. Однако, для получения комплексного эмульгатора, проявляющего не только эмульгирующие, но и стабилизирующие свойства, необходима дополнительно к лецитину биологически активная добавка, содержащая белки и пищевые волокна, что позволит получить стабильную водно-жировую эмульсию, имеющую требуемую консистенцию. Учитывая это, на следующем этапе изучали возможность целесообразность применения в качестве такой добавки БАД «Кукурузка». и 15 2.3 Исследование качества и пищевой ценности БАД «Кукурузка». В таблице 6 приведены показатели качества и содержание физиологически ценных ингредиентов в БАД «Кукурузка». Таблица 6 - Показатели качества и содержание физиологически функциональных ингредиентов в БАД «Кукурузка» Наименование ингредиента Содержание ингредиента Массовая доля, %: влага липиды белки углеводы, в том числе: пищевые волокна крахмал минеральные вещества Массовая доля витаминов, мг/100г: -каротин (провитамин А) витамин Е -ситостерол (провитамин Д) витамин РР витамин В1 витамин В2 6,0-7,0 7,0-8,5 22,9-25,8 51,0-54,8 20,0-22,5 28,5-30,0 7,8-9,2 0,3-0,4 45,0-57,2 157,0-170,5 91,0-95,0 89,0-97,0 60,0-63,8 Из приведенных данных видно, что БАД «Кукурузка» содержит в своем составе до 26% белков. Наряду с белками, в БАД «Кукурузка» отмечено присутствие пищевых волокон и крахмала, которые обладают частично эмульгирующими и высокими структурирующими свойствами, что является очень важным с точки зрения применения указанной добавки в составе комплексного эмульгатора при создании низкокалорийных майонезных соусов. Таким образом, БАД «Кукурузка» может быть использована в качестве второго компонента в составе комплексного эмульгатора для создания майонезных соусов. 2.4 Исследование влияния подготовки кукурузного лецитина перед введением в эмульгируемую систему на тип и стойкость молельных майонезных эмульсий. Известно, что на эмульгирующую способность поверхностно-активных веществ значительное влияние оказывают технологические режимы его подготовки перед введением в эмульгируемую 16 систему, причем для создания водно-жировой эмульсии типа «масло в воде» или «вода в масле» эмульгатор в зависимости от его состава и свойств предварительно необходимо растворять в воде или в масле. Учитывая это, исследовали влияние предварительной подготовки кукурузного лецитина на тип и стойкость эмульсий, полученных из модельных систем, представляющих собой рафинированное дезодорированное кукурузное масло и воду, в соотношении, равном 50:50. Кукурузный лецитин в количестве 1% к массе эмульсии растворяли в воде или в рафинированном дезодорированном кукурузном масле при температурах 40, 50 и 60 0С, при этом эмульгирование водной и масляной фаз осуществляли одновременно. Эмульгирование осуществляли на смесителе, обеспечивающем интенсивность контактирования фаз, соответствующую частоте вращения мешалки 10с-1. Предварительными опытами показано, что наиболее эффективно в обоих случаях лецитин растворять при температуре 400С в течение 20 минут при интенсивном перемешивании. На рисунке 3 приведены данные по влиянию способа предварительной подготовки лецитина на тип и стойкость модельных 1 а) 2 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Стойкость, % нерасслоившейся эмульсии через 24 часа Содержание эмульсии определенного типа, % от общего 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Стойкость, % нерасслоившейся эмульсии через 24 часа Содержание эмульсии определенного типа, % от общего эмульсий. 1 б) 2 Рисунок 3 – Влияние способа предварительной подготовки кукурузного лецитина на тип и стойкость модельных эмульсий: а) растворение в воде; б) растворение в рафинированном дезодорированном кукурузном масле: - тип эмульсии «масло в воде»; - тип эмульсии «вода в масле»; 1 – тип эмульсии после 24 часов хранения; 2- стойкость эмульсии через 24 часа хранения Показано, что предварительное растворение кукурузного лецитина в масле приводит к образованию эмульсии преимущественно прямого типа – «масло в воде», а также к образованию более стойкой эмульсии. 17 Учитывая, что целью работы является создание низкокалорийных майонезных соусов, при определении эффективного количества кукурузного лецитина соотношение масло-вода варьировали в интервале от 20:80 до 50:50. Стойкость эмульсий определяли по количеству нерасслоившейся эмульсии Количество кукурузного лецитина, % к массе эмульсии после 24 часов ее хранения при температуре 200С (рисунок 4). 2,0 Рисунок 4 – Влияние кукурузного лецитина на стойкость модельных эмульсии с различным соотношением фаз «рафинированное дезодорированное кукурузное масловода»: - область эмульсии со стойкостью более 98% нерасслоившейся эмульсии в течение 24 часов 1,6 1,2 0,8 0,4 0,0 20 25 30 35 40 45 50 Массовая доля масла, % (дисперсная фаза) 80 75 70 65 60 55 50 Массовая доля воды, % (дисперсионная среда) На следующем этапе определяли эффективные соотношения кукурузного лецитина и БАД «Кукурузка», обеспечивающие высокую стойкость реальных эмульсии. 2.5 Исследование влияния соотношения кукурузного лецитина и БАД «Кукурузка» на стойкость реальных майонезных эмульсий. Для выявления эффективного соотношения кукурузного лецитина и БАД «Кукурузка», обеспечивающего высокую стойкость майонезных эмульсий, на первом этапе определяли технологические режимы подготовки БАД «Кукурузка» перед введением в эмульгируемую систему. Специальными опытами были установлены наиболее эффективные режимы подготовки БАД «Кукурузка»: температура – 600С; соотношение «БАД-вода» - 1:4; время экспозиции – 20 минут. Указанные режимы подготовки БАД «Кукурузка» использовали при получении майонезных соусов. Для определения эффективного соотношения кукурузного лецитина и БАД «Кукурузка» проводили ряд экспериментов по созданию низкокалоийных 18 майонезных соусов (с массовой долей масла 38% и 30%), в рецептурах которых варьировали содержание кукурузного лецитина от 0 до 2% и БАД «Кукурузка» от 0 до 10%, при этом верхнее значение содержания эмульгаторов соответствовало содержанию фосфолипидов и белков в низкокалорийных майонезах, стабилизированных яичным порошком. В полученных майонезных эмульсиях после их экспозиции в течение 30 минут определяли стойкость по ГОСТ, эффективную вязкость при скорости сдвига 3с-1 согласно ГОСТ, а также органолептические показатели (рисунки 5 и 6). Количество кукурузного лецитина, % к массе эмульсии 2,0 Рисунок 5 – Влияние соотношения эмульгаторов на стойкость реальной майонезной эмульсии 38%-ной жирности: - область эмульсии со стойкостью не менее 98% неразрушенной эмульсии 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 Количество кукурузного лецитина, % к массе эмульсии Количество БАД "Кукурузка", % к массе эмульсии 2,0 Рисунок 6 – Влияние соотношения эмульгаторов на стойкость реальной майонезной эмульсии 30%-ной жирности: - область эмульсии со стойкостью не менее 98% неразрушенной эмульсии 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 Количество БАД "Кукурузка", % к массе эмульсии 19 Из полученных графиков можно определить необходимое количество и соотношение кукурузного лецитина и БАД «Кукурузка», обеспечивающее высокую стойкость эмульсии. Однако, при этом необходимо учитывать и органолептические показатели получаемых эмульсий. Учитывая органолептические показатели в результате дегустационной оценки полученных эмульсий, нами были выбраны следующие количества эмульгаторов: для майонезной эмульсии 38%-ной жирности: кукурузный лецитин – 1,0%; БАД «Кукурузка» - 2,5%; для майонезной эмульсии 30%-ной жирности: кукурузный лецитин – 0,9 %; БАД «Кукурузка» - 3,0%. Следует отметить, что указанное количество эмульгаторов обеспечивает получение низкокалорийных майонезных соусов со стойкостью более 98% неразрушенной эмульсии, однако, их эффективная вязкость при скорости сдвига 3с-1 (ГОСТ) составляет не более 10Пас, что не позволяет получить продукт с консистенцией, близкой к консистенции классического майонезного продукта «Провансаль». Учитывая это, на следующем этапе определяли необходимое количество структуратора, в качестве которого был выбран альгинат натрия, обладающий не только технологически функциональными свойствами, но и физиологически функциональными свойствами. Установлено, что для обеспечения эффективной вязкости майонезных эмульсий 30%-ной жирности от 15 до 20 Пас, количество альгината натрия составляет 0,5-0,6%, а для обеспечения указанной эффективной вязкости для майонезных эмульсий 38%-ной жирности – 0,3-0,4%. 2.6 Разработка рецептур и технологических режимов производства диетических майонезных соусов. На основании комплекса выполненных исследований разработаны рецептуры диетических низкокалорийных майонезных соусов, не содержащих компоненты животного происхождения (таблица 7). В условиях научно-производственной фирмы «Росма-плюс» были выработаны опытные партии диетических низкокалорийных майонезных соусов и уточнены технологические режимы их производства. Разработанным майонезным соусам присвоено наименование «Кукурузный». 20 Таблица 7 – Рецептуры диетических низкокалорийных майонезных соусов Содержание рецептурного компонента, % в майонезном соусе Наименование рецептурного компонента 30%-ной 38%-ной жирности жирности Масло кукурузное рафинированное дезодорированное 28,86 36,80 Кукурузный лецитин 0,90 1,00 БАД «Кукурузка» 3,00 2,50 Альгинат натрия 0,50 0,40 Сахарозаменитель (сироп (экстракт) из листьев стевии) 0,025 0,025 Соль поваренная сорт «Экстра» 1,10 1,10 Горчичный ароматизатор 0,05 0,05 Натрий двууглекислый 0,05 0,05 Уксусная кислота 80%-ная 0,65 0,65 Вода 64,865 57,425 В таблице 8 приведены технологические режимы производства диетических низкокалорийных майонезных соусов серии «Кукурузный». Таблица 8 - Технологические режимы получения майонезных соусов серии «Кукурузный» Характеристика технологического Наименование технологической стадии и режима режима для производства майонезных соусов 1 2 1 Подготовка эмульгатора (смешивание кукурузного лецитина с рафинированным дезодорированным кукурузным маслом): соотношение кукурузный лецитин-масло 1:5 0 температура, С 40 время перемешивания, мин 20 2 Подготовка структуратора (смешивание БАД «Кукурузка» с водой, совмещенное с пастеризацией): соотношение БАД «Кукурузка»-вода 1:4 0 температура, С 60 время перемешивания, мин 20 21 Продолжение таблицы 8 1 3 Подготовка рецептурных компонентов (двууглекислого натрия, соли, стевиозида и горчичного порошка) смешивание с водой при температуре, 0С 4 Подготовка водного раствора уксусной кислоты: концентрация раствора, % температура, 0С 5 Подготовка рафинированного дезодорированного кукурузного масла: охлаждение до температуры, 0С 6 Приготовление смеси рецептурных компонентов: температура, 0С время, мин 7 Пастеризация смеси рецептурных компонентов: температура, 0С время, мин 8 Охлаждение смеси рецептурных компонентов до температуры, 0С 9 Эмульгирование: температура, 0С время, мин 2.7 Исследование качества и пищевой 2 50 9,0 25-30 20-25 45-50 10-15 65-70 15-20 40 30 10-15 ценности диетическх майонезных соусов. В таблице 9 приведены органолептические и физикохимические показатели качества разработанных свежевыработанных диетических низкокалорийных майонезных соусов серии «Кукурузный». Таблица 9 - Показатели качества свежевыработанных диетических низкокалорийных майонезных соусов Характеристика и значение показателя майонезного соуса «Кукурузный» Наименование показателя 30%-ной 38%-ной жирности жирности 1 2 3 Вкус и запах Приятный, кисловатый Цвет Кремовый, однородный по всей массе Внешний вид, консистенция Однородная, сметанообразная с единичными пузырьками воздуха 22 Продолжение таблицы 9 1 Массовая доля жира, % Кислотность, % в пересчете на уксусную кислоту Стойкость эмульсии, % неразрушенной эмульсии Эффективная вязкость при 200С и скорости сдвига 3 с-1, Пас Перекисное число, ммоль активного кислорода/кг 2 30,00 3 38,00 0,62 0,62 100 100 15,50 17,00 2,50 2,48 Перекисное число, ммоль активного кислорода/кг Для выявления гарантированных сроков хранения разработанных майонезных соусов их расфасовывали в баночки из полимерного материала массой нетто 250 г и хранили при температуре 100С и относительной влажности воздуха не более 75% (рисунки 7 и 8). 10 1 2 8 6 4 Рисунок 7 – Влияние сроков хранения на перекисное число жировой фазы диетических низкокалорийных майонезных соусов: 1 – 30%-ной жирности; 2 – 38%-ной жирности 2 0 0 10 20 30 40 50 60 Сроки хранения, сутки Дрожжи, КОЕ/г 40,0 30,0 1 2 20,0 10,0 0,0 0 10 20 30 40 50 Сроки хранения, сутки 60 Рисунок 8 – Влияние сроков хранения на микробиологические показатели диетических низкокалорийных майонезных соусов: 1 – 30%-ной жирности; 2 – 38%-ной жирности 23 Показано, что гарантийный срок хранения разработанных майонезных соусов при указанных режимах хранения составляет не более 60 суток, т.к. в течение этого времени перекисное число жировой фазы не превышает 10 ммоль активного кислорода/кг, а количество дрожжей не превышает 5102 КОЕ/г. В таблице 10 приведена пищевая ценность разработанных диетических низкокалорийных майонезных соусов. Таблица Пищевая ценность диетических низкокалорийных майонезных соусов серии «Кукурузный» Содержание ингредиента в майонезном соусе Наименование ингредиента 30%-ной 38%-ной жирности жирности Фосфолипиды, г/100г, в том числе 0,58 0,65 фосфатидилхолины 0,29 0,32 Полиненасыщенные жирные кислоты, г/100г 14,85 18,87 Пищевые волокна, г/100г 0,66 0,55 -ситостерол (провитамин Д), г/100г 0,14 0,18 Сквален, мг/100г 5,30 6,70 Витамины, мг/100г: Е 32,25 40,94 РР 2,85 2,38 К 4,70 5,97 В1 2,43 2,25 В2 1,87 1,56 Микроэлементы, мкг/100г: кремний 1875,0 1500,00 йод 575,0 460,0 Из 10 - приведенных данных видно, что разработанные диетические низкокалорийные майонезные соусы содержат в своем составе ингредиенты, обладающие высокой физиологической активностью. Выполненные исследования легли в основу разработки комплекта технической документации (технологическая инструкция, техническое описание и рецептура) на диетические низкокалорийные майонезные соусы серии «Кукурузный». Разработанные рецептуры и технологические режимы производства диетических низкокалорийных майонезных соусов серии «Кукурузный» приняты к внедрению в IV квартале 2009 года в условиях научнопроизводственной фирмы «Росма-плюс». 24 Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанных технологических решений и реализации готовой продукции составит более 1 млн. рублей в год. ВЫВОДЫ Комплекс выполненных исследований позволил теоретически и экспериментально обосновать эффективность и целесообразность применения продуктов переработки зародышей кукурузы: рафинированного дезодорированного кукурузного масла, кукурузного лецитина и БАД «Кукурузка» для создания диетических низкокалорийных майонезных соусов, не содержащих рецептурные компоненты животного происхождения. 1. Установлено, что кукурузный лецитин по содержанию целевого компонента – фосфолипидов не уступает подсолнечному, а по содержанию наиболее физиологически ценной группы фосфолипидов – фосфатидилхолину, а также по содержанию -ситостеролов (провитамин Д) и +-токоферолов, обладающих высокой антиокислительной способностью, превосходит подсолнечный лецитин. 2. В результате медико-биологических исследований кукурузного лецитина впервые выявлены его физиологически функциональные свойства: противовоспалительные и защитные свойства при воздействии на организм животных токсических факторов, при этом степень проявления указанных свойств кукурузного лецитина более выражена по сравнению с подсолнечным лецитином. 3. Сравнительная оценка антиокислительных свойств кукурузного и подсолнечного лецитинов показала, что кукурузный лецитин обладает более высокими антиокислительными свойствами по сравнению с подсолнечным лецитином, что объясняется высоким содержанием в кукурузном лецитине +токоферолов, обладающих высокой антиоксидантной активностью. 4. Установлено, что кукурузный лецитин на границе раздела фаз «масловода» по сравнению с подсолнечным лецитином проявляет в большей степени поверхностно-активные свойства, характеризуемые поверхностной активностью и адсорбцией Гиббса, что обусловлено высоким содержанием в его составе фосфатидилхолинов (до 50%), а также оптимальным соотношением групп: фосфатидилхолины-фосфатилэтаноламины (2:1). 5. На основании изучения показателей качества, безопасности и химического состава БАД «Кукурузка», полученной из обезжиренных 25 зародышей кукурузы, выявлена эффективность применения указанной БАД, содержащей белки и пищевые волокна, в составе комплексного эмульгатора. 6.Определены эффективные технологические режимы предварительной подготовки кукурузного лецитина для введения в эмульгируемую систему, обеспечивающие создание необходимого типа эмульсии - «масло-вода», а также ее стойкости. 7. Выявлены эффективные технологические режимы предварительной подготовки белоксодержащей БАД «Кукурузка» для введения в эмульгируемую систему и установлены дозировки кукурузного лецитина и БАД «Кукурузка» в комплексном эмульгаторе «кукурузный лецитин - БАД «Кукурузка» для майонезных эмульсий 30%-ной и 38%-ной жирности. 8. Научно обоснованы и разработаны рецептуры диетических низкокалорийных майонезных соусов с использованием в качестве комплексного эмульгатора «кукурузный лецитин - БАД «Кукурузка» и в качестве стабилизатора альгината натрия. Разработаны технологические режимы производства диетических низкокалорийных майонезных соусов серии «Кукурузный», обогащенных кукурузным лецитином и БАД «Кукурузка». Разработан комплект технической документации, включающий технологическую инструкцию, техническое описание и рецептуры диетических низкокалорийных майонезных соусов серии «Кукурузный». 9. Показано, что диетические низкокалорийные майонезные соусы, полученные по разработанным рецептурам и технологическим режимам, характеризуются высокими показателями качества и пищевой ценностью, отвечают требованиям безопасности. Гарантийные сроки хранения диетических низкокалорийных майонезных соусов серии «Кукурузный» при температуре 100С и относительной влажности воздуха не более 75% составляют не более 60 суток. 10. Разработанные рецептуры и технологические режимы производства диетических низкокалорийных майонезных соусов приняты к внедрению в IV квартале 2009 года в условиях научно-производственной фирмы «Росма-плюс». Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанных технологических решений и реализации готовой продукции составит более 1 млн. рублей в год. 26 Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: 1. Смычагин О.В. Исследование медико-биологических свойств фосфолипидов, полученных из кукурузных масел / Смычагин О.В., Илларионова В.В., Бальзамова Т.И., Щипанова А.А., Ханферян Р.А., Боровиков О.В. // Известия Вузов. Пищевая технология – Краснодар: 2006. - №6. С.104-105. 2. Смычагин О.В. Оценка эффективности применения фосфолипидных концентратов, полученных из кукурузных масел / Смычагин О.В., Бальзамова Т.И., Лобанов А.В., Шаззо А.Ю., Илларионова В.В. // Известия Вузов. Пищевая технология – Краснодар: 2006. - № 5. С.28-30. 3. Пищевой функциональный продукт. Патент РФ № 2264117 по заявке № 2004109782. Опубл. 20.11.2005. Бюл. №32 / Смычагин О.В., Пахомов А.Н., Казанцев А.В. и др. 4. Пищевой функциональный продукт. Патент РФ № 2252597 по заявке № 2004109783. Опубл. 27.05.2005. Бюл. № 15 / Смычагин О.В., Пахомов А.Н., Казанцев А.В. и др. 5. Пищевой функциональный фосфолипидный продукт, имеющий антиоксидантные свойства. Патент РФ № 2266667 по заявке № 2004113968. Опубл. 27.12.2005. Бюл. №36 / Смычагин О.В., Пахомов А.Н., Казанцев А.В. и др. 6. Пищевой функциональный фосфолипидный продукт, имеющий иммуномоделирующие свойства. Патент РФ № 2266669 по заявке №2004113970. Опубл. 27.12.2005. Бюл. №36 / Смычагин О.В., Пахомов А.Н., Казанцев А.В. и др. 7. Пищевой функциональный фосфолипидный продукт, имеющий гиполипидемические свойства. Патент РФ № 2266671 по заявке № 2004113972. Опубл. 27.12.2005. Бюл. №36 / Смычагин О.В., Пахомов А.Н., Казанцев А.В. и др. 8. Пищевой функциональный фосфолипидный продукт, имеющий гипохолестеринемические свойства. Патент РФ № 2266665 по заявке №2004113877. Опубл. 27.12.2005. Бюл. №36 / Смычагин О.В., Пахомов А.Н., Казанцев А.В. и др. 9. Смычагин О.В. Разработка рекомендаций по применению фосфолипидов кукурузных лецитинов в производстве водно-жировых эмульсий / Смычагин О.В., Корнена Е.П., Мхитарьянц Л.А. // III Международная научно-практическая конференция «Производственные технологии», г. Римини, Италия, 3-10 сентября 2005г. С. 257-259. 10. Смычагин О.В. Эффективность применения фосфолипидных концентратов, полученных из кукурузных масел / Смычагин О.В., Мхитарьянц Л.А., Лобанов А.В., Шаззо А.Ю., Илларионова В.В. // IV Международная научно-практическая конференция «Приоритеты и научное обеспечение реализации государственной политики здорового питания в России», г. Орел, 12-14 декабря 2006 г. С. 58-61. 11. Смычагин О.В. Формирование потребительских свойств пищевых водножировых эмульсий с применением кукурузных лецитинов / Смычагин О.В., Мхитарьянц Л.А. // IV Международная научно-практическая конференция «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг», г. Орел, 4-5 декабря 2007г. С. 159-160. 12. Смычагин О.В. Исследование потребительских свойств пищевых фосфолипидов, полученных из кукурузных масел / Смычагин О.В., Юхвид И.М., Кесаева К.О., Мхитарьянц Л.А. // Всероссийская конференция с международным участием «пищевые технологии» на базе факультета Пищевой инженерии Казанского гос. технологич. ун-та, г. Казань,9-10 апреля 2008г. С. 121-123.