Разработка технологий и исследование потребительских свойств продуктов на молочной основе с минорными компонентами функционального назначения

Во введении обоснована актуальность работы, определены цель и задачи
исследований, приведена научная концепция работы и указаны направления исследований, представлены научная новизна и основные положения, вынесенные на защиту диссертационной работы.
В первой главе «Аналитический обзор литературы» представлена актуальная информация современного состояния молочной отрасли пищевой промышленности АРЕ. Отмечена роль минорных компонентов молочного жира и растительных масел в здоровом питании. Подробно рассмотрены физико-химические свойства и состав молочного жира. В результате анализа научно-технической информации обоснована целесообразность корректировки жирно-кислотного состава молочного жира и обогащения его минорными компонентами для восполнения дефицита мононенасыщенных и полиненасыщенных жирных кислот, жирорастворимых витаминов и повышения его стойкости при хранении.
Во второй главе «Материалы и методы исследований» представлены методы исследований, дана характеристика объектов исследований, указаны исследуемые показатели и изложены методы их определений. На рис. 1 представлена схема проведения экспериментов.
Исследования были проведены на кафедре «Технология и биотехнология продуктов питания животного происхождения» ФГБОУ ВО Московского государственного университета пищевых производств, в Национальном исследовательском центре Каирского университета и во Всероссийском научно- исследовательском институте холодильной промышленности – филиале ФГБНУ «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН. Объектами исследования служили образцы молочного жира, сливочного масла, растительных масел (соевое; кукурузное; подсолнечное; масло зародышей пшеницы); минорные компоненты, полученные из масла зародышей пшеницы; композиции на их основе; модифицированный молочный жир и продукты с модифицированной жировой фракцией (спред сливочно-растительный, мороженое сливочное обогащенное).
Социологический опрос проводился в городе Гиза и ее окрестностях (Египет) методом анкетирования и интернет-опросом. Минорные компоненты для масложировой композиции получали по методике Miraliakbari & Shahidi 2008. Использовали современные методы и приборы. Жирно-кислотный состав определяли на газохроматографическом анализаторе. Термический анализ молочного жира и его фракций до и после модификации проводили дифференциальным сканирующим колориметром (ДСК) (Модель 7, Perkin Elmer, Norwalk, CT).
Анализ научной литературы Постановка цели и задач исследования
Анализ молочного рынка и потребительских предпочтений
Разработка рецептуры и технологии масложирового модуля с минорными компонентами Разработка рецептуры и технологии продуктов на молочной основе с минорными компонентами
Исследование потребительских характеристик
Рисунок 1 – Схема проведения исследований Морфологический анализ кристаллизации молочного жира проводили с применением поляризационного светового микроскопа Olympus BH (Olympus, Токио, Япония). Содержание твердого жира (СТЖ) в исследуемых образцах определяли методом ядерно-магнитной резонансной (ЯМР, модель: MARAN–SFC, компания: Resonance Instruments Ltd., England) по методике, описанной в IUPAC (1987). Использовали традиционные методы исследования, так интегральную антиоксидантную активность (АОА) определяли на приборе «Экcперт-006» кулонометрическим титрованием с использованием электрогенерированных галогенов. Антибактериальную активность ДГК определяли по отношению к референтным штаммам (тест-штаммы патогенных бактерий: Escherichia coli0157: H7 ATCC 6933; Bacillus cereus ATCC 33018; Staphylococcus aureus ATCC 20231; Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027; Listeria monocytogenes ATCC 7644 и Yersinia
Определение требований к продуктам на молочной основе с минорными компонентами животного и растительного происхождения
Обоснование основного и вспомогательного сырья, подбор и получение минорных компонентов животного и растительного происхождения
Мороженое сливочное с минорными компонентами
Спред сливочно-растительный с минорными компонентами
Разработка технической документации и расчет себестоимости продуктов на молочной основе с минорными компонентами функционального назначения
enterocolitica ATCC 9610) методом диффузии в агар, по Con и др., 2001, ГОСТ ISO 21871-2013, ГОСТ 31747-2012, ГОСТ Р 54755-2011. Органолептические показатели спредов и мороженого проводили дегустационной комиссией бальным методом. Результаты экспериментальных исследований статистически обработаны. Повторность опытов и анализов – 3-5-кратная, результаты проанализированы с помощью программы SAS software (SAS Inst. Inc. Cary, NC, 2016) и критерия Тьюки. Достоверная значимость была установлена на уровне р<0,05. В третьей главе «Обоснование основного и вспомогательного сырья и разработка масложирового модуля с минорными компонентами функционального назначения» представлены результаты маркетинговых исследований и изучения потребительских предпочтений в АРЕ. Описана характеристика основного и вспомогательного сырья для масложирового модуля, представлена его рецептура и способ получения. При подборе образцов растительного масла для масложирового модуля учитывали ряд факторов: ресурсы, состав, потребительские характеристики. Анализ жирно-кислотного состава растительных масел показал возможность корректировки жирно-кислотного состава при использовании не отдельного вида масла, а их смеси. Были выбраны масло из зародышей пшеницы - источник незаменимых жирных кислот, главным образом, линолевой кислоты (омега-3) и минорных компонентов (токоферолы, стиролы, фосфолипиды) и кукурузное масло как источник ПНЖК, главным образом, омега-6. Кроме того, масло зародышей пшеницы и кукурузное масло имеют приятные вкус и аромат. На основе анализа жирно-кислотного состава установлено различие по содержанию короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК), среднецепочечных жирных кислот (СЦЖК) и длинноцепочечных жирных кислот (ДЦЖК) в молочном жире (МЖ) и отобранных видах растительного масла. Так, в кукурузном масле (КМ) и масле из зародышей пшеницы (МЗП) КЦЖК и СЖКЦ отсутствуют, но содержатся ДЦЖК, причем олеиновая и линолевая кислоты превалируют. Кроме того, в МЗП и КМ большая часть жирных кислот представлена ННЖК (77,8 и 88,42 % соответственно) и меньшая часть - НЖК (22,17 и 11,58 %), в сравнении с МЖ (30,76 и 68,75%, соответственно). Был проанализирован качественный и количественный состав токоферолов, который показал, что в качестве их источника целесообразно использовать масло из зародышей пшеницы. Результаты исследований сравнительной антиоксидантной активности отобранных образцов растительных масел для масложирового модуля с минорными компонентами проводили по перекисному числу, представленных на рис. 2 60 40 20 МЖ y КМ МЗП = 0,22x2 + 0,15x + 1,2257 R2 = 0,9977 y = 0,37x2 - 0,74x + 3,0417 R2 = 0,99 y = 1,14x2 - 8,03x + 11,675 R2 = 0,9134 0 1 2 4 6 8 10 12 14 16 Сутки Рисунок 2 - Динамика перекисного числа при 60°C в молочном жире (МЖ); кукурузном масле (КМ) и масле зародышей пшеницы (МЗП) Перекисное число (мэкв O2/кг) Характер кривых перекисного окисления, представленных на рис. 2, показал, что первые 8 суток окислительный процесс нарастал незначительно, после 10-х суток наблюдения молочный жир стал активнее окисляться и к 14-м суткам значение контролируемого показателя увеличилось в 25 раз по сравнению с начальным, а далее процесс еще более интенсифицировался. Индукционный период окислительной порчи составляет: для молочного жира – 7,47±0,44 ч; для кукурузного масла – 8,33±0,63 ч; для масла зародышей пшеницы – 12,25±0,88 ч. Наиболее устойчиво к окислительной порче было масло зародышей пшеницы. Для повышения стабильности липидной фракции масложировой композиции были проведены исследования по подбору дополнительных антиоксидантов. Так, был использован дигидрокверцетин (ДГК) – биологически активное соединение, основным источником которого является древесина сибирской лиственницы (Larix sibirica). Интегральная антиоксидантная активность ДГК составила 0,006 мг/дм3 в пересчете на аскорбиновую кислоту. Для оценки антиоксидантной активности использовали DPPH*(2,2-дифенил-1- пикрилгидразил) и ABTS*(2,2'-Азино-бис (3-этилбензотиазолин-6-сульфоновая кислота) тесты на свободные радикалы. Результаты исследования представлены соответственно на рис. 3 и 4. ДГК показал снижение свободных радикалов DPPH* выше, чем Тролокс в качестве стандартного антиоксиданта при тех же концентрациях в диапазоне 10-100 мкг/см3 (рис. 3). В DPPH* тесте количество радикалов ДГК постепенно увеличивалось вместе с увеличением концентрации ДГК. IC50 для ДГК и Тролокс в решении DPPH* составило 63,83 мкг/см3 (r2 = 0,97) и 117,02 мкг/см3 (r2= 0,99), соответственно. 90 70 50 30 10 0 y = 11x + 4,8868 R2 = 0,9928 y = 7,98x - 6,0409 R2 = 0,9731 10 20 40 60 80 100 Концентрация (мкг/см3 ) Рисунок 3 - DPPH* радикальная активность дигидрокверцетина и Тролокса в качестве стандартного антиоксиданта 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 y = 11,60x - 7,7007 R2 = 0,9858 y = 7,86x + 1,09 R2 = 0,9585 10 20 40 60 80 100 Концентрация (мкг/см3 ) Рисунок 4 - ABTS* радикальная активность дигидрокверцетина и Тролокса в качестве стандартного антиоксиданта ABTS* радикальная активность (%) DPPH* радикальная активность (%) ДГК был также эффективным ABTS* утилизатором в зависимости от концентрации (10-100 мг/дм3). При высоких концентрациях (> 40 мкг/см3) ДГК проявлял низкую ABTS* радикальную активность по сравнению с Тролоксом (Рис. 4). IC50 для ДГК и Тролокса в растворе ABTS* составлял 99,96 мкг/см3 (r2 = 0,96) и 78,93 мкг/см3 (r2 = 0,99) соответственно.
Исследована окислительная стабильность молочного жира (МЖ) сливочного масла в зависимости от концентрации ДГК. Для этого экспериментально определяли индукционный период (методом Rancimat при 110°С) и увеличение продолжительности срока годности при хранении молочного жира с различным содержанием дигидрокверцетина. Результаты представлены на рис. 5.
Стабильность к окислительной порче и увеличение срока хранения молочного жира имеет прямо пропорциональную зависимость от содержания ДГК.
В результате проведенных исследований теоретически обоснована и экспериментально подтверждена рецептура масложирового модуля, включающая на 100 г молочного жира: 15±2,0 % кукурузного масла; 1,5±0,5 % минорных компонентов (токоферолы, стерины, каротиноиды, фенольные соединения, моно- и диглицериды, фосфолипиды и свободные жирные кислоты) и 175±15 мг ДГК.
30 25 20 15 10
5 0
7.47±0,44
14.2±0,91
20.9±2,27
22.27±2,05
26.27±1,77
МЖ МЖ с 50 ppm ДГК
МЖ с 100 ppm ДГК
МЖ с 150 ppm ДГК
МЖ с 200 ppm ДГК
Рисунок 5 – Окислительная стабильность молочного жира (МЖ) в зависимости от концентрации ДГК
Исследовали влияние ДГК на рост и развитие трех штаммов грамположительных и трех штаммов грамотрицательных наиболее распространенных патогенных микроорганизмов, результаты которых представлены в табл.1.
Таблица 1 – Антибактериальная активность ДГК по зоне ингибирования, мм
Патогенные бактерии
Грамположительные – Staph. aureus
– B. cereus
– L. monocytogenes
Грамотрицательные – E. coli 0157:H7
– P. aeruginosa
– Y. enterocolitica
Концентрации дигидрокверцетина (мкг/см3)
50
9,0 ±1,0 12,0 ±1,7 11,0 ±1,7
9,0 ±1,2 8,0 ± 0,6 10,0 ±3,2
12,0 ±1,5 16,0 ±2,6 15,0 ±2,5
13,0 ±2,2 11,0 ±2,0 14,0 ±2,6
16,0 ±1,1 19,0 ±2,0 19,0 ±2,6
17,0 ±3,1 16,0 ±2,6 18,0 ±3,0
23,0 ±2,1 26,0 ±3,2 25,0 ±2,5
25,0 ±3,2 24,0 ±3,2 25,0 ±2,3
Антибактериальная активность ДГК повышалась по мере увеличения его концентрации (50 – 300 мкг/см3). Зона ингибирования колебалась от 8 мм против P. aeruginosa и 26 мм против B. cereus, с низкой (50 мкг/см3) и высокой концентрацией (300 мкг/см3), соответственно. Антимикробное действие ДГК вероятно можно
Индукционный период (ч)
объяснить его адсорбцией микробными клетками с последующими структурными или функциональными повреждениями мембраны бактериальных клеток.
На следующем этапе выполнения диссертационной работы были проведены исследования по использованию масложирового модуля с минорными компонентами в производстве спреда сливочно-растительного и мороженого сливочного.
В четвертой главе «Разработка технологии спреда сливочно-растительного с использованием масложирового модуля с минорными компонентами» представлена рецептура и технология спреда с использованием разработанного масложирового модуля с минорными компонентами, которая не требует изменения аппаратурно-технологической схемы производства и дополнительных капиталовложений. Исследования проводились как со свежевыработанными образцами, так и в процессе их хранения. В образцах спреда сливочно-растительного, полученного преобразованием высокожирных сливок с добавлением кукурузного масла и минорных компонентов, определены основные физико-химические показатели, которые представлены в табл. 2.
Таблица 2 – Физико-химические свойства спреда сливочно-растительного
Показатель
СЖК (олеин. к-та %)
ПЧ (мэкв. O2/кг масла) ЙЧ (г I2/100 г)
ЧО (мг KOH/г)
ПП (при 25°C)
СМ
0,17±0,007
0,63±0,046 37,0±1,550 215,5±2,749 1,4537±0,2492
Значение показателей
СМ /КМ5 СМ /КМ10 СМ /КМ15 СМ /КМ20 КМ
0,16±0,021 0,15±0,015 0,13±0,005 0,11±0,026 0,05±0,006
0,82±0,519 0,96±0,139 1,10±0,125 1,23±0,193 2,0±0,243 44,0±16,166 52,9±1,578 53,4±0,422 59,4±1,386 130,6±3,387 214,4±2,147 210,7±1,858 209,7±0,747 206,6±2,234 190,3±3,737 1,4547±0,1741 1,4663±0,1043 1,4660±0,2181 1,4762±0,4562 1,4829±0,3451
СМ – сливочное масло; КМ – кукурузное масло; СМ/КМ5 – смесь сливочного масла с 5 % кукурузного масла; СМ/КМ10 – смесь сливочного масла с 10 % кукурузного масла; СМ/КМ15 – смесь сливочного масла с 15 % кукурузного масла; СМ/КМ20 – смесь сливочного масла с 20 % кукурузного масла.
Содержание СЖК и ЧО уменьшалось вместе с увеличением дозировки КМ, но снижение было значительным только в МЖ с 20 % КМ (p <0,01). Добавление к молочному жиру 15 % кукурузного масла не повлияло на нормальный диапазон ЧО полученной смеси. Таким образом, была определена рациональная концентрация кукурузного масла в составе спреда. Далее были исследованы химические и физические свойства спреда сливочно-растительного, содержащего минорные компоненты, в свежем виде и в процессе его хранения при температуре 5±1 °C в течение 60 суток. В результате проведенных исследований установлено, что содержание СЖК и значения показателей жира (ПЧ и ПП) снижаются по мере увеличения дозы минорных компонентов и кукурузного масла. Добавление к сливочному маслу кукурузного масла и минорных компонентов вызвало постепенное увеличение значения йодного числа (ЙЧ), которое было пропорционально уровню добавленного кукурузного масла. Увеличение ЙЧ в экспериментальных образцах по сравнению с контролем можно объяснить более высоким содержанием ПНЖК кукурузного масла, а именно олеиновой (31,4 %) и линолевой кислот (55,56 %). На рис. 6 показана высокая окислительная стабильность (ч) для спреда сливочно-растительного в сравнении с контролем в свежем виде и после 60 суток хранения при 5±1 °C (метод Rancimat при 110 °С). Индукционный период при 110 °C (ч) Контроль 40 26.5 3,0 % МК 30 20 0,5 % МК 1,0 % МК 2,0 % МК Нулевое время 1,5 % МК 31.3 28.4 10 7.4 0 17.3 21.2 Индукционный период при 110 °C (ч) Контроль 30 10 6.5 3,0%МК 26.1 2,0 % МК Через 60 суток 23.2 1,5 % МК 1,0 % МК 29.1 15.5 0,5%МК Рисунок 6 - Окислительная стабильность спреда сливочно-растительного с минорными компонентами и ДГК Определяли органолептические показатели спредов сливочно-растительных в свежем виде и при хранении при температуре 5±1°С в течение 60 суток по трем показателям бальным методом по суммарной оценке. Наилучшие органолептические показатели имели образцы спреда с 15 % кукурузного масла и 1,5 % минорных компонентов как в свежевыработанных образцах, так и в процессе хранения. На следующем этапе исследования решали задачу по определению содержания твердого жира (СТЖ) при добавлении масложировой добавки к спреду сливочно- растительному. На процесс кристаллизации молочного жира оказывают влияние фракционный состав триглицеридов и температурные режимы. СТЖ значительно снижалось по мере повышения температуры (Р<0,05), но никаких существенных различий не наблюдалось после добавления МК к МЖ при различных соотношениях по сравнению с контрольным образцом. Установлено, что МК не изменяют равновесное содержание твердого жира и не влияют на явление полиморфизма. Введение растительных масел в молочный жир изменяет его физико-химические и органолептические показатели, поэтому были исследованы константы жира, проведен термический анализ молочного жира и его фракций до и после модификации и морфологический анализ кристаллизации спреда сливочно-растительного. Термические профили объясняют переход температур и нагрев с точки зрения поведения плавления и кристаллизации жиров и масел и показывают интегральные значения для липидного профиля. Кривые плавления и кристаллизации спреда сливочно-растительного, принятого в качестве контроля, и опытных образцов спреда сливочно-растительного при различных дозировках МК (0,5; 1,0; 1,5; 2,0 и 3,0 %) представлены на рис.7. В целом на экзотермическую термограмму влияет только липидный профиль масел и жиров. Как показано на рис. 7, термограмма охлаждения ДСК спреда сливочно-растительного с началом кристаллизации 54,85 °С показала два пика при 35,88 °С (пик 1) и 49,49 °С (пик 2), представляющих собой высокоплавкие фракции, с изменением энтальпии (ΔH, Дж/г) 28,54 и 4,65 Дж/г соответственно. После добавления МК в различных дозировках (0,5; 1,0; 1,5; 2,0 и 3,0 %) начало кристаллизации спреда сливочно-растительного снижалось с 52,51 до 41,55; 50,01; 45,02 и 47,51 °С (Р<0,05). С другой стороны, смещение пиков было замечено при различных дозировках МК (0,5; 1,0; 1,5; 2,0 и 3,0 %) до 32,36; 46,13 °С (два пика), 33,34°С (один пик), 32,29; 44,60 °С (два пика), 29,99; 39,11 °С (два пика), и 29,76; 39,95 °С (два пика), соответственно. Из результатов следует, что добавление МК привело к небольшому сдвигу эндотермических пиков в сторону более низкой температуры. Рисунок 7 - Дифференциальная сканирующая колориметрия, температуры пика плавления и энтальпии спреда сливочно-растительного с МК (0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0 %) Причем ΔH первого пика уменьшилось с 15,00 до 16,21; 27,2; 17,34 и 22,50 Дж/г соответственно, а второго уменьшилось с 5,15 до 4,46; 2,97 и 3,33 Дж/г при дозировках МК 0,5; 1,5; 2,0 и 3,0 % соответственно, исключение составлял вариант с 1,0 % МК, имевший один пик. Добавленные минорные компоненты в молочный жир повлияли на температуру плавления и равновесное состояние кристаллической фракции спреда сливочно-растительного. Однако, минорные компоненты задерживают начало кристаллизации при низких температурах. Из полученных результатов следует, что изменения в характере плавления могут свидетельствовать об изменениях в полиморфизме жировой фракции. Это позволило предположить, что добавление МК приводит к полиморфизму спреда сливочно- растительного. Для подтверждения этих наблюдений проводили морфологические исследования кристаллов в опытных образцах. Кристаллизацию молочного жира с добавлением кукурузного масла и МК в количестве от 0,5 до 3,0 % исследовали микроскопированием. Морфологический анализ проводили в сравнении с контролем. Кристаллизацию проводили в течение 24 ч при 25 °С. Микрофотографии, полученные после кристаллизации, показаны на фотографиях (рис.8). Рисунок 8 - Кристаллическая структура образцов спреда сливочно-растительного с МК Морфологический анализ кристаллов в опытных образцах в сравнении с контролем показал, что минорные компоненты могут участвовать в кристаллизации и стимулировать процесс зарождения и роста кристаллов. При добавлении МК в концентрации не более 1,5 % молочный жир из грубой кристаллической формы переходит в унифицированную кристаллическую форму. В пятой главе «Разработка технологии мороженого, обогащенного минорными компонентами» представлена рецептура мороженого обогащенного, в которую включены минорные компоненты животного и растительного происхождения. Для этого не требуется существенного изменения аппаратурно- технологической схемы производства как мягкого, так и закаленного мороженого. Обоснована дополнительная операция внесения минорных компонентов на стадии приготовления смеси. Минорные компоненты вносятся в смесь мороженого вместе с жидкими компонентами перед операцией гомогенизации. На первом этапе была 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 y = 350,2x + 939,8 R2 = 0,9076 y = 275,57x + 1196,3 R2 = 0,8131 определена рациональная доза минорных компонентов. Критериями оценки служили совокупность функционально-технологических свойств смеси мороженого до и после фризерования, закаливания и хранения закаленного мороженого при температуре минус 20±2 °C, а также органолептические показатели. В экспериментальные образцы вносили от 0,5 до 3,0 % МК. В образцах определяли динамическую вязкость смеси мороженого при температуре созревания смеси (6±2°C). В мороженом определяли взбитость, формоустойчивость и скорость плавления. Добавление минорных компонентов (МК) вызывало незначительное (Р>0,05) повышение кислотности и снижение рН смесей для мороженого, обусловленное наличием некоторых свободных жирных кислот и взаимодействием фенольных соединений в МК с молочными белками смеси. На рис. 9 представлены данные по влиянию содержания минорных компонентов на величину динамической вязкости смесей для мороженого сливочного.
Установлено, что до и после созревания все смеси для мороженого сливочного с МК были значительно более вязкими (Р<0,05), чем контрольная смесь. В процессе созревания динамическая вязкость постепенно увеличивалась (Р≤0,05) с 1057 до 2913 МПа•с. Ее увеличение может быть связано с присутствием среди МК некоторых компонентов (моно- и диглицеридов, фосфолипидов), которые повышают эмульгирующие свойства. В процессе созревания смеси происходит гидратация белков, проявляются гидроколлоидные свойства стабилизаторов, которые вносятся в соответствии с рецептурой, что приводит к повышению ее вязкости. Увеличение значения динамической вязкости наблюдалось в образцах содержащих 0,5 и 1,0 % МК и в контроле (без минорных компонентов). До созревание После созревание 0.0 0.5 1.0 1.5 Содержание минорных компонентов , % 3.0 Рисунок 9 – Динамическая вязкость смесей для мороженого с разным содержанием МК При этом в образцах, содержащих 1,5; 2,0 и 3,0 % минорных компонентов, отмечалось снижение вязкости в процессе созревания, соответственно: с 2420; 2603 и 2917 мПа•с до 2409, 2426 и 2735 мПа•с. Снижение вязкости смеси после созревания возможно обусловлено снижением поверхностного натяжения на оболочках жировых шариков молочного жира, что вызывает их агломерацию и приводит к изменению устойчивости эмульсии «жир в воде». Таким образом, рациональной дозировкой минорных компонентов для мороженого является 1,0 %. Важным показателем потребительских свойств мороженого является взбитость, которая характеризуется степенью насыщения воздухом и размером воздушных ячеек. На рис. 10 показано влияние внесения МК на эти свойства мягкого мороженого после фризерования. Показатель взбитости - самый высокий в образце мороженого, содержащем 1,0 % МК, а затем в контрольном образце и образце, содержащем 0,5 % 2.0 Вязкость, мПа•с 0.0 0.5 Содержание минорных компонентов % МК, но различия между образцами не были статистически значимыми (Р>0,05). Незначительное увеличение вязкости могло быть связано с добавлением МК до 1,0 %, улучшающим вязкость смеси, что создавало стабильную пену. Однако при добавлении МК в дозировках более 1,0 % наблюдалось достоверное снижение взбитости (Р<0,05). Снижение взбитости мягкого мороженого при высоких дозировках МК может быть связано с вязкостью данных смесей и снижением насыщения мороженого воздухом. 100 80 60 40 20 0 Рисунок 10 - Взбитость мягкого мороженого в зависимости от содержания минорных компонентов Вязкость смеси оказывает воздействие на увеличение силы сдвига во время ее замораживания, способствуя взаимодействию жировых глобул и коалесценции жира. Влияние добавления различных дозировок МК на средний размер воздушной ячейки мороженого показано на рис.11. В целом, средний размер воздушной ячейки был больше в образцах мороженого, содержащих МК (30,0±1,9 - 37,0±2,2 мкм), чем в контрольном образце (26,0±1,7 мкм). Средний размер воздушной ячейки образцов мороженого увеличивается с 26,0±1,7 до 37,0±2,2 мкм по мере увеличения МК с 0 до 1,0 %. Выше 1,0 % МК средний размер воздушной ячейки уменьшался до 30,0±1,9 - 32,0±2,2 мкм, что было обусловлено самыми высокими значениями динамической вязкости и напряжением сдвига, от которых зависит разрушение воздушных пузырьков в мороженом. При добавлении в низкой дозировке (≤ 1,0 %) МК могут действовать как эмульгаторы, которые помогают стабилизировать оболочку воздушной ячейки и предотвратить ее разрушение. Важными показателями качества закаленного мороженого являются устойчивость к таянию и скорость плавления. Результаты исследования данных показателей представлены на рис. 12. Из полученных данных следует, что мороженое, изготовленное с добавлением минорных компонентов в дозировке 0,5 % и 1,0 % имело небольшую разницу в значениях показателя – скорость таяния по сравнению с мороженым, изготовленным без МК. Скорость плавления постепенно увеличивалась по мере увеличения дозировки МК. На следующем этапе провели оценку формоустойчивости опытных и контрольных образцов закаленного мороженого. Образцы мороженого помещали в термостат при температуре 20 °С и отмечали время в течение которого происходило плавление мороженого с потерей формоустойчивости. На рис. 13 представлены результаты этих исследований. Установлено, что при термостатировании формоустойчивость контрольного образца была более стабильной (меньший размер оплава), чем у образцов, содержащих минорные компоненты. Эти данные корреспондируются с представленными результатами испытаний (рис.12). Существуют явные различия в скорости плавления, чем больше дозировка МК в опытных образцах, тем быстрее плавится мороженное. Но y = -0,09x3 + 0,03x2 + 0,24x + 74,717 R2 = 0,8834 1.0 1.5 2.0 3.0 Взбитость % формоустойчивость образцов меняется незначительно при дозировках МК до 1,0 %, далее показатель – формоустойчивость ухудшается. а] Воздушные ячейки после 1 суток хранения при температуре -20 °C Кон 500 мкм 1,5% МК 500 мкм 0,5% МК 500 мкм 2,0% МК 500 мкм 1,0% МК 500 мкм 3,0 % МК 500 мкм б] Воздушные ячейки после 90 суток хранения при температуре -20 °C Кон 500 мкм 1,5% МК 500 мкм 0,5% МК 500 мкм 2,0% МК 500 мкм 1,0% МК 500 мкм 3,0 % МК 500 мкм Рисунок 11 - Микроструктура мороженого после закаливания и после 90 суток хранения при температуре минус 20 °С 80 40 0 Контроль 0,5% МК 1,0% МК 1,5% МК 2,0% МК 3,0% МК y = 12,46x + 10,143 R2 = 0,9923 60 70 80 90 100 110 120 Время (минут) y = 9,46x - 7,2857 R2 = 0,9775 y = 12,25x + 3,1429 R2 = 0,9974 y = 11,93x - 4,5714 R2 = 0,986 y = 6,25x - 5,1429 R2 = 0,9638 y = 4,09x - 7,3429 R2 = 0,9087 Рисунок 12 - Доля расплавленного мороженого в зависимости от содержания МК Расплавление (%) Таким образом, полученные результаты указывают на то, что компоненты МК, внесенные в дозировке более 1,0 % оказывали отрицательное влияние на скорость плавления, а также на взбитость, частичную коалесценцию, формоустойчивость мороженого, обогащенного минорными компонентами. Рисунок 13 - Фотографии образцов закаленного мороженого без и с добавлением минорных компонентов в процессе их термостатирования при температуре 20 °C На заключительном этапе была проведена органолептическая оценка контрольных и опытных образцов мороженого дегустационной комиссией. Органолептические характеристики оценивали баллами по следующим основным показателям: вкус и аромат; консистенция; цвет. В результате органолептической экспертизы дегустаторами отмечено отсутствие существенного влияния минорных компонентов на цвет и внешний вид всех образцов мороженого в различных концентрациях. Тело и текстура, вкус и аромат контрольных образцов и образцов мороженого, содержащих 0,5 и 1,0 % МК, были аналогичны, при добавлении МК более 1,5 % органолептические показатели ухудшались. В целом, контрольные образцы и образцы мороженого, содержащие 0,5 и 1,0 % МК, показали сходство друг с другом по суммарным баллам, выставленным по сладости, гладкости и вкусу. Однако самые низкие общие суммарные баллы (Р>0,05) были даны образцам, содержащим 2,0 % и 3,0 % МК, соответственно. Таким образом, органолептический анализ подтвердил значение рациональной дозировки минорных компонентов при производстве мороженого сливочного с модифицированной жировой фракцией, которая составляет 1,0±0,5 % минорных компонентов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1.На основе маркетинговых исследований и изучения потребительских
предпочтений выявлена необходимость корректировки жирнокислотного состава рациона питания населения АРЕ, для чего предложено использовать масложировой модуль в производстве спреда сливочно-растительного и минорные компоненты функционального назначения для мороженого сливочного обогащенного.
2. На основе исследования физико-химических и биохимических свойств липидов молочного и растительного жира и синергический свойств их композиций обоснован состав масложирового модуля с минорными компонентами (α-токоферол, γ-токоферол,
Кон
1,5
0,5
2,0
1,0
3,0
Кон
1,5
0,5
1,0
2,0
3,0
Кон 0,5
1,5
1,0
2,0
3,0
Кон
0,5 1,0
2,0
1,5
3,0

β-ситостерин, холестерин, стигмастерол, кампестерол, фенольные соединения, моно- и диглицериды, фосфолипиды и свободные жирные кислоты) и разработана его рецептура, включающая кукурузное масло (15,0±2,0 %), минорные компоненты (1,5±0,5 % ) и дигидрокверцетин (175 мг±15 мг/кг).
3. Разработана технология и рецептура спреда сливочно-растительного, включающая: сухое обезжиренное молоко (1,8%), молочный жир (68,1%), кукурузное масло (12,0%), минорные компоненты (1,5 %), соль поваренная (0,6 %), эмульгатор (0,4%), стабилизатор (0,1%) и вода (15,5%). Разработана технология и рецептура мороженого сливочного обогащенного: сухое обезжиренное молоко (11,58 %), масло сливочное (13,8%), сахар (15,0%), кремодан (0,5 %), минорные компоненты (1,0 %), ваниль (0,01 %) и вода (58,11 %).
4.На основе анализа структурных изменений молочного жира установлено положительное влияние минорных жирорастворимых компонентов на структурно- механические свойства спреда сливочно-растительного и мороженого сливочного обогащенного. Внесение МК 1,0±0,5 % в мороженое сливочное позволяет достичь увеличение взбитости продукта до 77,2 %, а также увеличить размер воздушных ячеек до 37,0±2,2 мкм. При внесении МК в спред сливочно-растительный пролонгация срока годности увеличилась в 4,2 раза по сравнению с контрольным образцом.
5. Доказано, что использование масложирового модуля и минорных компонентов в рациональных количествах не ухудшает органолептические показатели разработанных продуктов. Минорные компоненты в количестве 1,0±0,5 % способствуют образованию мягкой и гладкой текстуры как мягкого, так и закаленного мороженого. Использование дигидрокверцетина в количестве 175±15 мг/кг молочного жира в спреде сливочно- растительном с добавлением масложирового модуля с минорными компонентами достоверно снижает окисление липидов и, таким образом, увеличивает срок годности продукта.
6. Разработана и утверждена техническая документация ТУ 10.51.30-004-02068634– 2020 «Спред сливочно-растительный. Технические условия», ТУ 10.52.10-005- 02068634-2020 «Мороженое сливочное обогащенное. Технические условия». Рассчитана себестоимость произведенной продукции, которая составила: 311,892 руб/кг спреда сливочно-растительного и 107,558 руб/кг мороженого сливочного обогащенного. Проведена опытно-промышленная выработка спреда сливочно- растительного на ООО «НОВАЯ ИЗИДА» и масложирового модуля на основе минорных компонентов растительного и животного происхождения на ООО «ПЕЦ- ХАСС»