РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВО-УГЛЕВОДНОЙ ДОБАВКИ В ВИДЕ МУКИ
Рубрики: ТЕХНОЛОГИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ
Авторы:
1.
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт сои Россельхозакадемии
2.
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт сои Россельхозакадемии
3.
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт сои Россельхозакадемии
4.
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт сои Россельхозакадемии
Тип:
Статья
Страницы:
с 50
по 55
Статус:
Опубликован
Получено:
25.06.2014
Одобрено:
25.06.2014
Опубликовано:
25.06.2014
Классификаторы:
УДК 664.38:633.853.52
УДК 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
УДК 60 Прикладные науки. Общие вопросы
УДК 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
УДК 60 Прикладные науки. Общие вопросы
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
Белково-углеводная добавка в виде соево-имбирной и соево-цитрусовой муки, математическая модель, технология
Аннотация (русский):
Обоснована возможность и целесообразность разработки безотходной технологии соево-имбирной и соево-цитрусовой добавки в виде муки для включения в рецептуры хлеба, хлебобулочных и мучных кондитерских изделий для улучшения органолептических показателей и повышения пищевой и биологической ценности. Разработаны математические модели органолептической оценки двух видов белково-углеводной добавки в виде муки, посредством которых обоснованы параметры и режимы её получения.
Обоснована возможность и целесообразность разработки безотходной технологии соево-имбирной и соево-цитрусовой добавки в виде муки для включения в рецептуры хлеба, хлебобулочных и мучных кондитерских изделий для улучшения органолептических показателей и повышения пищевой и биологической ценности. Разработаны математические модели органолептической оценки двух видов белково-углеводной добавки в виде муки, посредством которых обоснованы параметры и режимы её получения.
Ключевые слова:
Белково-углеводная добавка в виде соево-имбирной и соево-цитрусовой муки, математическая модель, технология
Белково-углеводная добавка в виде соево-имбирной и соево-цитрусовой муки, математическая модель, технология
Введение Хлеб и хлебобулочные изделия в Российской Федерации являются традиционными, а потому незаменимыми продуктами питания. Однако хлебобулочные изделия содержат не значительное количество белка - до 8 % и достаточно много легкоусвояемых углеводов - более 45 %, что вызывает необходимость разработки новых видов хлеба и хлебобулочных изделий, обогащенных белком [1]. Пшеничная мука, применяемая в рецептурах хлебобулочных изделий, содержит в своем составе малое количество незаменимых аминокислот - лизина, аминокислотный скор которого 45-50 %, и треонина, аминокислотный скор которого 75-79 %. Кроме того, для неё характерен дисбаланс незаменимых и заменимых аминокислот. Для компенсации недостающих аминокислот необходимо вводить в рецептурный состав хлеба и хлебобулочных изделий дополнительные источники белка, среди которых более подходящими являются белки бобовых культур, например сои. Белки сои содержат в своем составе значительные количества лизина и треонина, но лимитированы по метионину и цистину, которые, в свою очередь, в достаточном количестве содержатся в белках злаков [1-4]. Оптимальное усвоение белков и углеводов хлебобулочных изделий может быть обеспечено путем введения в рецептуры новых изделий одновременно белков и пищевых волокон, которое возможно при использовании добавки в виде муки с соевой окарой, что будет существенно замедлять скорость усвоения содержащихся в хлебобулочных изделиях углеводов и обеспечивать снижение их гликемического индекса, придавая им функциональную направленность [5, 6]. Проведенные нами ранее исследования биохимического состава соевой окары, полученной из амурских сортов сои по традиционной технологии, показали, что при влажности 8-10 % она содержит до 28,0 % белков, около 15,0 % жиров, до 48,0 % углеводов и около 4,0 % минеральных веществ, а также незначительное количество витамина Е. При этом окара имеет не привлекательный внешний вид, бледно-желтый цвет с сероватым оттенком и практически обезличенные вкус и запах. Для улучшения органолептических свойств и повышения пищевой ценности соевой окары необходима её модификация какими-либо рациональными способами, например, путем совместной дезинтеграции семян сои и сырья, содержащего значительное количество биологически активных веществ, в виде корня имбиря или вторичного сырья пищевой промышленности - кожуры цитрусовых плодов. При этом особое значение имеет полное использование сырья, исключающее образование отходов. Целью исследования является разработка безотходной технологии белково-углеводной добавки в виде муки с использованием вторичного соевого сырья. Объект и методы исследования Объектом исследования являлись: семена сои по ГОСТ 17109-88; корень имбиря свежий; отходы от цитрусовых плодов свежие в виде кожуры (лимона по ГОСТ 4429-82, апельсина по ГОСТ 4427-82, мандарина по ГОСТ 4428-82), соответствующих ГОСТ Р 53596-2009 (ЕЭК ООН FFV-14:2004); аскорбиновая кислота по ГОСТ 4815-76; а также технологические процессы приготовления белково-углеводной добавки в виде муки (соево-имбирной, соево-цитрусовой). В процессе исследования использовались следующие методы: биохимический и аминокислотный состав исходного сырья и готовой добавки в виде муки определяли с помощью инфракрасного сканера FOSS NIRSystem 5000 (Швеция); определение массовой доли: влаги по ГОСТ 9404-88, протеина по ГОСТ Р 54390-2011, жира по ГОСТ 29033-91; определение витамина С по ГОСТ 24556-89, ГОСТ Р ЕН 14130-2010; определение витамина Е по ГОСТ Р 54634-2011. Обработка экспериментальных данных статистическими методами анализа; построение математических моделей и их анализ (программа Appol, метод Парето-оптимального решения - программа KPS) [7]. Результаты и их обсуждение На основании проведенного анализа и принятой гипотезы одним из вариантов ценной в пищевом отношении добавки может являться соево-имбирная или соево-цитрусовая композиция, полученные путем совместной дезинтеграции семян сои и цитрусовой цедры, или семян сои и корня имбиря с последующей экстракцией физиологически ценных ингредиентов в водную среду, получением коагуляционной структуры на их основе, формованием гранул, их сушкой и получением муки. Белково-углеводную добавку в виде муки получали по следующей технологической схеме. На основе совместной дезинтеграции семян сои и частиц свежего корня имбиря, а также семян сои и кожуры цитрусовых в водной среде готовили белково-углеводную дисперсную систему. В последующем проводили в ней коагуляцию белковых веществ 5 %-ным водным раствором аскорбиновой кислоты с целью осаждения коагулята на слой нерастворимого соево-имбирного или соево-цитрусового остатка. От полученной массы отделяли сыворотку, массу тщательно перемешивали, затем формовали гранулы, которые сушили и измельчали. На этапе экспериментальных исследований с учетом разработанных подходов путем априорного ранжирования выделялись факторы процесса, опосредованно влияющие на органолептические показатели соево-имбирной и соево-цитрусовой добавки в виде муки. В качестве основных выделены три фактора: массовая доля имбиря или цитрусовой цедры - Мд, % (Х1); диаметр гранул - dг, мм (Х2); температура сушки - t0, 0С (Х3) (табл. 1). За критерий оптимизации принята органолептическая оценка показателей качества - N1,2, баллы (Y1,2). Регрессионный анализ зависимостей Y1,2=f(X1; X2; Х3) позволил получить математические модели (1, 2) органолептической оценки белково-углевод-ной добавки в виде муки и установить их адекватность по значению расчетного критерия Фишера - FR, который должен быть больше табличного - FT). Полученные математические модели органолептической оценки имеют следующий вид: - для соево-имбирной добавки: N1= 4,1623+0,0419·Мд+3,8615·дГ+0,3125·t0+ +0,0120· Мд ·дГ+0,0012· Мд ·t0-0,00158·Мд2 - - 0,9870· дГ2 - 0,0022·(t0)2 → max (25 баллов); (1) - для соево-цитрусовой добавки: N2= -6,4313+0,0864·Мд+3,2504·дГ+0,6175·t0 + +0,0009· Мд ·t0-0,0018·Мд2-0,8126· дГ2 - - 0,0041·(t0)2 → max (25 баллов). (2) Таблица 1 Уровни и интервалы варьирования факторов Уровень и интервал Факторы X1 / Мд X2 / dг X3 / t0 Верхний уровень 75,0 3 100 Основной уровень 50,0 2 80 Нижний уровень 25,0 1 60 Интервал варьирования 25,0 1 20 Анализ данных моделей показал, что оптимальными значениями параметров являются: Мд = (45±4,5) %; dГ=(2,2±0,1) мм; t0=(81±2,5) 0С, а органолептическая оценка добавки в виде муки, полученной по двум вариантам её приготовления, составляет N1,2=22,80 - - 23,16 балла. Рис. 2. Поверхность отклика и её сечения Y1=f(X1;X2=0,28;X3) Данные модели исследованы на экстремум посредством их трёхмерной графической интерпретации (рис. 1-6). Это дало наглядное представление о влиянии совокупности трех факторов на органолептические показатели модифицированной соевой муки. Рис. 1. Поверхность отклика и её сечения Y1=f(X1=0,1;X2;X3) Рис. 3. Поверхность отклика и её сечения Y1=f(X1;X2;X3=0,21) Рис. 5. Поверхность отклика и её сечения Y2=f(X1;X2=0,0;X3) Рис. 4. Поверхность отклика и её сечения Y2=f(X1= -0,27;X2;X3) Рис. 6. Поверхность отклика и её сечения Y2=f(X1;X2;X3= -0,04) Требуемые значения показателей по биохимическому составу и энергетической ценности белково-углеводной добавки в виде муки представлены в табл. 2. Таблица 2 Показатели по биохимическому составу и энергетической ценности белково-углеводной добавки в виде муки Показатель Для соево-имбирной муки Для соево-цитрусовой муки Влажность, %, не более 6,0 8,0 Белок, %, не менее 32,1 29,0 Жир, %, не менее 14,9 12,9 Углеводы, %, не менее 36,3 37,8 в том числе пищевые волокна, %, не менее 15,5 16,2 Минеральные вещества, %, не менее 10,7 12,3 Витамин С, мг/100 г 55,0 100,0 Витамин Е, мг/100 г 5,8 5,5 Витамин РР, мг/100 г 3,0 3,2 Энергетическая ценность, ккал/100 г 407,7 383,3 Проведенной дегустацией установлено, что разработанные белково-углеводные добавки в виде соево-имбирной и соево-цитрусовой муки имеют привлекательный внешний вид и цвет, достаточно хорошие вкусовые и ароматические характеристики (рис. 7 и 8). Рис. 7. Белково-углеводная добавка в виде соево-имбирной мука Рис. 8. Белково-углеводная добавка в виде соево-цитрусовой муки На основе проведенных исследований разработана технологическая схема получения добавок в виде муки на основе бинарной соево-имбирной и соево-цитрусовой композиции (рис. 9). Рис. 9. Технологическая схема безотходного производства белково-углеводной добавки в виде соево-имбирной и соево-цитрусовой муки Согласно разработанной технологии, семена сои моют, инспектируют и замачивают в воде с целью их набухания и размягчения, затем направляют на измельчение. Одновременно подготавливают углеводный компонент - свежий корень имбиря, который моют, очищают, ополаскивают для удаления остатков кожицы. Очищенный имбирь нарезают на мелкие кусочки. Нарезанный имбирь направляют на смешивание с набухшими семенами сои и последующее измельчение. Предварительно вымытую кожуру плодов семейства цитрусовых (лимона, или мандарина, или апельсина) смешивают с предварительно подготовленными семенами сои и направляют на последующее измельчение. Предварительно подготовленные семена сои, корень имбиря или кожуру плодов семейства цитрусовых смешивают в весовом соотношении как 1:1 и измельчают в водной среде с одновременным её нагреванием с целью проведения экстракции до получения тонкодисперсной суспензии. На основе приготовленных по первому и второму вариантам белково-углеводных суспензий получают коагулят путем внесения раствора физиологически функционального пищевого ингредиента - аскорбиновой кислоты (Е 300). В результате структурной трансформации образуется белково-углеводный продукт, который отделяется от сыворотки. После отделения сыворотки полученные соево-имбирную и соево-цитрусовую композиции определенной влажности формуют в гранулы, которые затем сушат до содержания сухих веществ 90-92 %. Высушенные гранулы измельчают до получения муки, которую просеивают, отделяют от металломагнитных примесей и направляют на фасовку. Фасуют полученную белково-углеводную муку в пакеты массой 500-5000 г. Полученная соево-имбирная добавка в виде муки имеет высокие органолептические показатели (привлекательный внешний вид, выраженные имбирный или цитрусовый аромат и привкус, приятный кремовый цвет с золотисто-желтыми оттенками) и биологическую ценность за счет наличия в ней биологически активных веществ имбиря - фенольных соединений (рутина и 6-гингерола), кожуры плодов семейства цитрусовых - пектиновых веществ, клетчатки, органических кислот, азотистых и минеральных веществ, эфирных масел, глюкозидов с Р-витаминной активностью, витамина С, витамина Е и изофлавоноидов сои, в синергизме обладающих антиоксидантными свойствами. Полученная таким способом добавка может применяться в хлебопекарной промышленности для повышения пищевой и биологической ценности хлеба, хлебобулочных и мучных кондитерских изделий. Выводы На основе проведённых исследований разработана безотходная технология производства белково-углеводной добавки в виде муки для использования в пищевых продуктах заданного состава и свойств, а также техническая документация ТУ 9146-004-00668442-13 «Мука белково-углеводная модифицированная» и ТИ на её производство.
1. Дубцов, Г.Г. Обоснование целесообразности производства и потребления высокобелкового хлеба «Протеиновый» / Г.Г. Дубцов. - Режим доступа: http://www.bosko-1.ru/48-protein/6-obosnovanie, свободный.
2. Доморощенкова, М.Л. Особенности современного этапа производства и развития рынка пищевых соевых белков в России / М. Л. Доморощенкова // Пищевая промышленность. - 2006. - № 10. - С. 68-71.
3. Петибская, В.С. Соя: химический состав и использование / В.С. Петибская. - Майкоп: ОАО «Полиграф-ЮГ», 2012. - 432 с.
4. Обоснование параметров производства белково-углеводной муки из вторичного соевого сырья / С.М. Доценко, О.В. Скрипко, Г.В. Кубанкова и др. // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2013. - № 2. - С. 12-15.
5. Бегеулов, M. Использование соевой окары в хлебопечении / М. Бегеулов // Хлебопродукты. - 2010. - № 7. - С. 40-42.
6. Кузнецова, А.А. Разработка технологии кулинарной продукции из рыбного и молочного сырья с использованием биомодифицированной соевой окары: дис. … канд. техн. наук: защищена 04.05.2012: утв. 02.10.2012 / Кузнецова А.А. - Владивосток: Изд-во ДВФУ, 2013. - 166 с.
7. Биотехнологические аспекты создания поликомпонентных продуктов с использованием математического моделирования: монография / С.М. Доценко, О.В. Скрипко, В.А. Тильба, Б.И. Ющенко. - Благовещенск: ОАО «ПКИ Зея», 2011. - 180 с.
