Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Обзор литературы 10
1.1. Технологии получения гелеобразующих полисахаридов из морских водорослей 10
1.1.1.Способы получения альгината 10
1.1.2 Способы получения каррагинана 15
1.2 Структура и физико-химические свойства полисахаридов 18
1.2.1 Физико-химические свойства альгинатов 18
1.2.2 Физико-химические свойства каррагинанов 20
1.2.3 Гелеобразование в растворах полисахаридов 24
1.3 Лечебно-профилактические свойства полисахаридов водорослей 27
1.4 Использование полисахаридов водорослей при получении гелеобразных и эмульсионных продуктов 30
1.4.1 Гелеобразные продукты на основе полисахаридов водорослей 30
1.4.2 Эмульсионные продукты на основе полисахаридов водорослей 34
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследований
2.1 Методологический подход к организации исследований 41
2.2. Объекты исследований 43
2.3. Методы исследований 44
ГЛАВА 3. Разработка технологии получения полисахаридных гидрогелей из красных и бурых морских водорослей 52
3.1 Исследование влияния температуры и продолжительности экстракции на скорость и степень извлечения каррагинана из красной водоросли Chondrus armatus 52
3.2 Исследование влияния концентрации хлорида кальция в осадительной смеси на выход и физико-химические свойства альгиновых гидрогелей 62
ГЛАВА 4. Разработка технологии получения гелеобразных пищевых продуктов с использованием полисахаридных гидрогелей 70
4.1 Исследование процесса гелеобразования в каррагинановом гидрогеле 70
4.2 Исследование температуры гелеобразования и температуры плавления гидрогелей каррагинановых 75
4.3 Разработка технологии изготовления желейного изделия типа «мармелад» на основе каррагинанового гидрогеля 77
4.4 Разработка технологии изготовления желе на основе смеси альгинового и каррагинанового гидрогелей 85
ГЛАВА 5 Разработка технологии эмульсионных пищевых продуктов с использованием полисахаридных гидрогелей 94
5.1 Исследование влияния концентрации гидрогеля альгинового и растительных масел или рыбного жира на вязкостные свойства и стойкость эмульсий 94
5.2 Исследование условий получения основы для изготовления низкокалорийного соуса 97
5.3 Разработка технологии получения паштетообразных консервов «Суфле лососевое» на основе альгинового и каррагинанового гидрогелей...101
ГЛАВА 6 Практическая реализация результатов исследования 112
Выводы 114
Список использованной литературы 116
Приложения 132
- Гелеобразные продукты на основе полисахаридов водорослей
- Исследование влияния температуры и продолжительности экстракции на скорость и степень извлечения каррагинана из красной водоросли Chondrus armatus
- Разработка технологии изготовления желейного изделия типа «мармелад» на основе каррагинанового гидрогеля
- Исследование условий получения основы для изготовления низкокалорийного соуса
Введение к работе
Актуальность: Полисахариды водорослей - альгинаты и каррагинаны применяются в качестве загустителей и студнеобразователей в пищевой промышленности при изготовлении структурированных мясных, рыбных продуктов, молочных и кондитерских продуктов эмульсионного и гелеобразного типа, а также в медицине, биотехнологии и др. отраслях народного хозяйства. Назначение полисахаридов определяется их физико-химическими свойствами, такими как структурный состав, катионный состав, вязкость водных растворов, прочность гелей. Использование полисахаридов водорослей при создании пищевых продуктов наряду с требуемой структурой придает продуктам лечебно-профилактические свойства.
Основной полисахарид бурых водорослей - альгинат используется главным образом как загуститель и стабилизатор суспензий, эмульсий. Это свойство используется при изготовлении многих продуктов питания, особенно мороженого, соусов, приправ, супов, кетчупов, майонезов, маргарина, молочных коктейлей, фруктовых соков, ликеров (Нага, 1988, Macrae et al., 1993, Тамим, Робинсон, 2003).
Каррагинаны обладают широким спектром свойств от загустителя до гелеобразователя. Как гелеобразователи они используются при производстве мясных и рыбных (мясо в желе, консервы, желейные покрытия, оболочки колбас), молочных продуктов (йогурты, шоколадное молоко, сырные пасты, детское питание), кондитерских изделий, приправ, безалкогольных напитков (Lewis etal., 1988, Sandford 1985).
Очень часто при получении гелеобразных основ каррагинан используется в смеси с другими полисахаридами. Известно, что добавление нежелирующих загустителей к гелеобразователям уменьшает синерезис, а также ведёт к улучшению стабильности геля при замораживании- оттаивании.
Альгинат и каррагинан являются ионозависимыми полисахаридами. Физико-химические свойства альгинатов и каррагинанов можно регулировать, изменяя соотношения одно- и двухвалентных катионов в системах и получая
5 вязкие растворы или прочные гели. Использование смеси полисахаридов в
различных соотношениях позволяет расширить ассортимент гелеобразных и
эмульсионных продуктов как пищевого, так и фармакологического или
косметического направления. При этом, альгинат и каррагинан не изменяют
своих функциональных свойств в составе продуктов (Подкорытова
и др., 1997).
В технологиях получения пищевых продуктов используют сухие формы полисахаридов. Применение сухих форм полисахаридов предполагает их набухание, растворение, смешивание с другими компонентами системы, желирование и т.д. На наш взгляд более целесообразным было бы использование водных растворов полисахаридов, что позволяло бы исключать такие трудоемкие этапы как набухание и растворение.
Основной объем производства полисахаридов из водорослей в мире приходится на готовые порошкообразные формы. Переработка водорослей в России также направлена на получение таких форм. Архангельский водорослевый комбинат производит порошкообразные альгинаты, Корсаковский агаровый завод - агар. Выпуск пищевого альгината составляет 35 т в год (0,6 % от существующей потребности), а агара - 100 тонн (10 % от потребности). Каррагинан в настоящее время в России не производят. Однако российский рынок широко представлен разнообразным ассортиментом импортных загустителей и гелеобразователей, которые отечественная промышленность все активнее использует при изготовлении пищевых продуктов.
Ранее в ТИНРО-центре были разработаны технологии получения порошкообразных форм альгината и каррагинана. Их технология производства - процесс довольно сложный, энерго- и водоемкий, требует дорогостоящего оборудования, особенно на стадии сушки готового продукта.
В последние годы в мировой практике четко прослеживается тенденция использования водорослевых гелей, заменяющих сухие формы полисахаридов. Все большее использование получают полисахариды и биогели очищенные или неочищенные от водорослевой клетчатки, так называемые «сырые альгинаты»
(Водорослевый симпозиум). Одним из представителей водорослевых биогелей является диетический продукт «Ламиналь».
Технология его получения в высокой степени эффективна вследствие простоты осуществления технологического процесса, большого выхода продукта и выраженного лечебно-профилактического эффекта. Ламиналь широко применяют в качестве вспомогательного средства при лечении гастроэнтерологических заболеваний, лечении антибиотиками, при химио- и радиотерапии (Патент Россия № 2041656).
Присутствие в Ламинале большого количества водорослевой клетчатки, определяющей специфический запах, вкус готового продукта, ограничивает область его применения, что вызывает необходимость разработки способа получения полисахаридных гелей с целью расширения областей использования.
С учетом изложенного целью работы является обоснование и разработка технологии полисахаридных гидрогелей из морских водорослей и пищевых продуктов на их основе.
В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:
-исследовать влияние температуры и продолжительности экстракции на скорость и степень извлечения каррагинана из красной водоросли Chondrus armatus;
изучить влияния концентрации хлорида кальция в осадительной смеси на выход и физико-химические свойства альгиновых гидрогелей из бурой водоросли Laminaria japonica;
изучить влияние солей калия на регулирование реологических свойств гидрогелей и пищевых систем на их основе;
исследовать влияние концентрации растительных масел и рыбного жира на реологические свойства и стойкость эмульсий на основе альгинового гидрогеля;
обосновать и разработать технологии гелеобразных и эмульсионных пищевых продуктов на основе полисахаридных гидрогелей и их смесей;
7 - разработать нормативно-техническую документацию на производство
гидрогелей и пищевых продуктов на их основе.
Научная новизна работы:
Впервые исследована кинетика экстрагирования каррагинана при
температурах 60-90С и с помощью эффективной жидкостной хроматографии
обоснованы параметры экстрагирования в технологии получения
каррагинанового гидрогеля из красной водоросли Chondrus armatus.
Обоснованы условия осаждения альгиновой кислоты смесью соляной кислоты и хлорида кальция, позволяющие получать растворимый альгиновыи гидрогель.
Установлено влияние минимальных концентраций каррагинана, хлорида и цитрата калия на гелеобразующие свойства каррагинанового гидрогеля.
Показано влияние концентрации альгинового и каррагинанового гидрогелей или их смеси на реологические свойства и органолептическую оценку системы рыбный фарш-гидрогель.
Впервые показано влияние содержания растительных масел и рыбного жира на вязкостные свойства и стойкость эмульсий на основе альгинового гидрогеля.
Обосновано совместное использование альгинового и каррагинанового гидрогелей для регулирования структуры гелеобразных и эмульсионных систем.
Предложено графическое описание состояния систем, включающих альгиновыи и каррагинановыи гидрогель в присутствие солей калия, которое рекомендовано использовать при создании пищевых продуктов.
Практическая значимость работы: На основании результатов исследований разработаны технологии получения гидрогелей из бурой водоросли Laminariajaponica и красной водоросли Chondrus armatus.
Предложено использование полисахаридных гидрогелей в пищевых системах и разработаны технологии гелеобразных и эмульсионных продуктов, что позволяет расширить их ассортимент.
8 Разработаны и утверждены нормативные документы:
ТУ 9284-227-00472012-02 «Гидрогель альгиновый мороженый -
полуфабрикат», ТИ № 36-224-02;
ТУ 9284-228-00472012-02 «Гидрогель каррагинановый мороженый -
полуфабрикат», ТИ № 36-225-02;
ТУ 9284-245-00472012-03 Изделие желейное «Мозаика», ТИ № 36-244-03 ТУ 9284-293-00472012-05 Изделие желейное «Фантазия», ТИ№ 36-293-05 ТУ 9271-182-00472012-2000 «Суфле лососевое», ТИ № 36-133-2000 Проведен ориентировочный расчет себестоимости готовой продукции,
изготовленной в соответствии с разработанными технологиями.
Реализация результатов исследований. На опытно-экспериментальном
производстве ФГУП ТИНРО - Центра выпущены опытные партии гидрогелей,
консервов «Суфле лососевое», изделий желейных «Мозаика» и «Фантазия».
Апробация работы: Материалы диссертации представлены на
Международной конференции «ИНРЫБПРОМ-2000» (Санкт-Петербург,
2000 г.), III Международной научно-практической конференции «Наука-.
Техника-Технология на рубеже третьего тысячелетия» (Находка, 2001 г.),
Международной научно-практической конференции «Низкотемпературные
технологии и продовольственная безопасность в XXI веке» (Санкт-Петербург,
2001 г), международной научно-практической конференции «Пища. Экология.
Человек», Москва, 2001 г.), Всероссийской конференции молодых ученых
(Мурманск, 2002 г.), Всероссийской Интернет-конф. мол.ученых «21 век -
перспективы развития рыбохоз.науки» (Владивосток, 2002 г.),
1 Международная конференция «Морские прибрежные экосистемы: водоросли,
беспозвоночные и продукты их переработки» (Москва, 2002 г), Всероссийской
конференции молодых ученых «Комплексные исследования и переработка
морских и пресноводных гидробионтов» (Владивосток, 2003 г.), Второй
Всесоюзной Интернет-конференции молодых ученых «Актуальные проблемы
изучения и использования водных биоресурсов» (Владивосток, 2004 г.).
9 Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в
14 публикациях, в том числе в 5 статьях, 7 материалах конференций, 2
патентах.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения и 6 глав, выводов, списка использованной литературы и приложений Работа изложена на 170 с, включает 22 таблицы, 28 рисунков и 27 приложений. Список литературы включает 176 наименований отечественных и зарубежных авторов. В приложениях приведены: нормативная документация, акты о выпуске опытных партий, регистрационные удостоверения, патенты.
Основные положения, выносимые на защиту.
Условия экстрагирования и осаждения полисахаридов в технологиях получения каррагинанового и альгинового гидрогелей.
Регулирование структурно-механических свойств гидрогелей путем введения солей калия и кальция.
Технология изготовления эмульсионных и гелеобраных пищевых продуктов с использованием смеси гидрогелей.
Гелеобразные продукты на основе полисахаридов водорослей
Способность полисахаридов водорослей образовывать гели широко используют в пищевой промышленности при получении гелеобразных продуктов. Пищевые продукты являются многокомпонентными системами, в которых в структурную сетку геля включаются кроме полисахаридов частицы жира, белка, воды, твердых веществ. В таких системах гелеобразование либо подавляется, либо усиливается, а консистенция продукта сильно отличается от консистенции индивидуальных полисахаридов. При этом важна последовательность введения и продолжительность технологических операций. Также необходимо учитывать и такие факторы, как влияние полисахаридов на вкусовые и структурные характеристики продукта, на его пищевую и биологическую ценность, синергизм и антогонизм при совместном использовании компонентов, температуру и давление при технологической обработке и др. (Бобренева, 2003). Определение основных реологических характеристик дает возможность получить информацию о структурных особенностях исследуемых пищевых систем, позволяет подобрать стабилизирующую добавку, которая обеспечит необходимую структуру продуктов (Семенова и др., 2000; Батищева и др., 2001; Лисицин и др., 2002). Преимущество использования каррагинана и альгината перед другими гелеобразователями, например желатином, заключается в быстром застывании желейных основ, 15-20 мин. Регулирование температуры плавления пищевых систем возможно за счет введения различных специфических для каждого полисахарида катионов. Гели каррагинана и альгината сохраняют структуру при температуре выше 30С, что особенно актуально для регионов с высокими. летними температурами. Получение гелей альгиновой кислоты сопряжено с рядом трудностей, поскольку непосредственное введение кислоты или растворимых солей кальция ведет к моментальному образованию неоднородных сгустков геля. Для получения объемных гелей прибегают к другим методам: диализ, электродиализ и метод внутреннего желирования, в основу которого положено медленное подкисление водного раствора в результате гидролиза D-глюконо-б лактона. Выделяющаяся глюконовая кислота вызывает постепенное снижение рН, что обеспечивает замедленное выделение катионов кальция в раствор. В качестве малорастворимых солей обычно используют кислый ортофосфат или фосфат кальция, карбонат кальция (Smidsrod, Мое, 1992). Однако в пищевой промышленности D-глюконо-б-лактон используется редко. Подкисляющими агентами здесь выступают слабые органические кислоты — лимонная, яблочная, молочная и т.д. Известно получение студневой основы кондитерских изделий с использованием альгината натрия в концентрации 1,5-2,0% от массы продукта. Для индуцирования гелеобразования используют кальций фосфорнокислый двузамещенный (0,5-0,9%) и лимонную кислоту в концентрации 0,3-0,6%, которые вводят при температуре 8-13С (Патент России № 2035166). При такой температуре процесс гелеобразования альгината идет мгновенно, что предполагает очень быстрое смешивание компонентов. С целью регулирования процесса гелеобразования и получения однородных гелей дополнительно вводят гексаметафосфат натрия, цитрат натрия, которые вследствие своих буферных свойств замедляют включение кальция в гелевую сеть. При этом смешивание компонентов проводят при высокой температуре (60-90С). На этом основано получение искусственных фруктов, структурированных овощей, рыбы, мяса, где концентрация альгината варьирует от 0,3 до 1,2% (Glicksman, 1987; Patent USA № 5,997,937; Patent USA № 4,119,739). Альгинаты используют как дополнительный компонент в производстве мармеладов, пастилы для снижения расхода основного гелеобразователя -агара, желатина, фурцеларана (Патент России № 93057826; Патент России № 94007273; Патент России № 94001400). Совместное использование альгината с другими полисахаридами позволяет получать системы с новыми свойствами. Отмечен синергизм между альгинатом и пектином, проявляющийся в увеличении прочности гелей. При этом прочностные характеристики тем выше, чем ниже соотношение M/G в альгинатах и выше степень этерификации пектинов (Walkenstrom et al., 2003). Описано использование гуаровой камеди, карбоксиметилцеллюлозы или ксантановой камеди с целью получения более однородных гелей альгиновой 0-1 кислоты. Предварительно смешивается соль гелеобразующего катиона (Са ) со вспомогательным полисахаридом и только потом вводится в раствор альгината, этим достигается равномерное распределение двухвалентных катионов (Patent USA №4,693,728). Формирование геля для к-каррагинана происходит в присутствие ионов калия. В качестве калиевой соли в пищевой промышленности известно использование как хлорида калия так и сорбата калия, цитрата калия, который является буферной солью, стабилизирует концентрацию водородных ионов и задерживает гидролиз каррагинана в кислой среде (Басамаков, 1976; Piculell, 1995, Patent USA № 5,458,904, Patent USA № 6,458,405). При производстве различных гелеобразных пищевых продуктов каррагинаны имеют ряд преимуществ по сравнению с агаром: они характеризуются широким спектром реологических свойств, их гели имеют затяжистую консистенцию, обладают пластичностью и не имеют стекловидного излома, характерного для агара. Стоимость пищевого каррагинана почти в 2 раза ниже, чем у агара, что позволяет снизить себестоимость готовой продукции.
Очень часто при получении гелеобразных основ каррагинан используется в смеси с другими полисахаридами. Известно, что добавление нежелирующих загустителей к гелеобразователям уменьшает синерезис, а также ведёт к улучшению стабильности геля при замораживании-оттаивании. Например, каррагинан в присутствие солей калия даёт ломкие гели и подвержен интенсивному синерезису. Однако добавление загустителя из рожкового дерева изменяет текстуру геля каррагинана, он становится более эластичным и менее подвержен синерезису (Macrae, 1993; Levis et al., 1988). Так известно получение желе с использованием нескольких гелеобразователей -каррагинана, пектина, ксантана, рожковой камеди, и агара в количестве от 0,02 до 5% к массе продукта, цитрата калия и цитрата натрия в количестве 3,5-4,5% и лимонной кислоты - 0,7-1,5% (Patent Japan № 11180864).
Исследование влияния температуры и продолжительности экстракции на скорость и степень извлечения каррагинана из красной водоросли Chondrus armatus
При получении эмульсионных систем использовали гидрогели альгиновые с содержанием кальция 0,2% и 0,6% и гидрогели каррагинановые или их смеси. Концентрацию альгината в системах варьировали от 0,5 до 2%, каррагинана от 0,2 до 0,6%. Гидрогель каррагинановый предварительно плавили при температуре 50-60С. Хлорид калия растворяли в минимальном количестве воды и вносили в раствор каррагинана в процессе плавления. Концентрация хлорида калия в эмульсионных системах составляла 0,1 %. В качестве источника липидов использовали подсолнечное, соевое, оливковое масла, рыбный жир, эйконат в концентрациях от 5 до 70%. Эмульсии на основе каррагинананового гидрогеля или смеси альгинового и каррагинанового гидрогелей готовились взбиванием системы на гомогенизаторе (3 тыс об/мин) при температуре не менее 35-40 С.
Стойкость эмульсионных систем или % неразрушенной эмульсии определяли по ГОСТ 30004.2-93.
Паштетообразные системы получали, используя альгиновый, каррагинановый гидрогели или их смеси и фарш из мышечной ткани горбуши. Фарш готовили следующим образом: филе рыбы дважды измельчали, перемешивали, вносили соль в количестве 1% и сухое молоко - 2-2,5%. Содержание рыбного фарша в системе варьировали от 30 до 70%, гидрогеля альгинового (в расчете на сухое вещество геля) - от 1,0 до 3,0% или каррагинанового от 0,2 до 0,8 %, растительного масла - 10%. Приготовление альгинатно (и, или каррагинано)-масляной эмульсии заключалось в смешивании растительного масла (из расчета его содержания в пастообразной системе 10%) с гидрогелем альгиновым (каррагинановым) в течение 2 мин со скоростью 3 тыс. об/мин при комнатной температуре. Затем фарш смешивали с заливкой, гомогенизировали, фасовали в банку № 22 (масса нетто 140 г) и стерилизовали.
При определении режима стерилизации консервов типа суфле в качестве величины нормативного эффекта были использованы данные для консервов группы «Паштеты и икра» (F = 5,5 усл. мин) (Сборник технологических инструкций по производству рыбных консервов и пресервов, 1989). Средняя величина фактического стерилизующего эффекта была определена из пяти сходных результатов теплофизических исследований образцов. Регистрация данных проводилась на приборе фирмы «Эллаб».
Водоудерживающую способность (ВУС) образцов определяли методом прессования. Навеску массой 300 мг помещали на полиэтиленовый кружок и располагали его на стеклянной пластине. Затем накрывали фильтром и стеклянной пластиной с грузом, массой в 1 кг. Прессование проводили в течение 10 мин, после чего навеску взвешивали. Процентное содержание отжатой воды (ОЖ) определяли по отношению разности массы навески до и после прессования к массе навески до прессования. Водоудерживаюшую способность определяли по разности общего процентного содержания воды в фарше и количества отжатой воды. Проводили 3 параллельных определения и вычисляли среднеарифметическое значение и стандартную ошибку (Мельникова, 1977).
Исследование качества консервов проводили профильным методом (Сафронова, 1998). Для этого предварительно составили перечень признаков запах, вкус, консистенция, отделение жидкости и дали их подробное описание и индивидуальную оценку (табл 1). Полученные результаты выразили в виде профилограмм. Для установления сроков хранения: -полисахаридных гидрогелей: гидрогели расфасовывали в полиэтиленовые пакеты по 100 г, замораживали и хранили при температуре минус 18 С в течение 12 мес. В продукте определяли содержание сухих веществ, вязкость 0,2%-ных растворов стандартными методами, проводили органолептическую оценку гидрогелей; - желейных изделий: желейное изделие «Мозаика» упаковывали в банки металлические предельной массой продукта 0,5 кг и хранили в помещении, не имеющего постороннего запаха, при температуре от 10 до 20 С и относительной влажности воздуха не более 80%. желейное изделие «Фантазия» упаковывали при температуре 75-80С в банки из полимерных материалов по ОСТ 15-393-95 со съемной крышкой с предварительным запаиванием алюминиевой фольгой. Образцы хранили при температуре 5С. В процессе хранения желейных изделий контролировали содержание сухих веществ, кислотность, микробиологические показатели, проводили органолептическую оценку. - паштетообразных рыбных консервов: консервы хранили при температуре окружающей среды. Микробиологические исследования проводили согласно «Инструкции по санитарно-микробиологическому контролю производства пищевой продукции из рыбы и морских беспозвоночных», утвержденной Министерством рыбного хозяйства СССР 18.11.90 г и Министерством здравоохранения СССР 22.02.91, № 5319-91, ГОСТ 10444.15-94, ГОСТ 26668-85, ГОСТ 26669-85, ГОСТ 28805-90, ГОСТ 30518-97 и СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов». Статистическую обработку результатов полученных данных проводили на основе подсчета средних значений показателей и стандартной средней ошибки. Все цифровые величины, использованные при построении таблиц и графиков, являются среднеарифметическими (х), включая среднюю ошибку (±о\) из результатов 3-5 параллельных определений, надежность которых установлена доверительным интервалом (Р) (Грачев, 1979). Доверительный интервал различий между средними величинами полученных результатов подсчитывали с помощью критерия Стьюдента-Фишера (Урбах, 1962; Кенуй , 1979).
Для математической обработки результатов экспериментов использовали пакет прикладных программ по статистической обработке экспериментальных данных «Microsoft Excel»-2000 и Statistica 5.5.
Разработка технологии изготовления желейного изделия типа «мармелад» на основе каррагинанового гидрогеля
Структура гелей определяется содержанием и типом гелеобразующих полисахаридов, присутствием катионов, участвующих в гелеобразовании, рН среды, использованием различных пищевых добавок и характеризуется прочностью, эластичностью и т.д. (Мое, 1995; Chapman, 1980). Как правило, содержание каррагинана в пищевых продуктах не превышает 2% (Piculell, 1995).
Прочностные характеристики гелей 1% раствора каррагинана позволяют использовать его при получении изделий типа мармелада. При разработке условий получения гелеобразного продукта исследовали физико-химические свойства пищевых систем на основе каррагинанового гидрогеля. Концентрация каррагинана в пищевых системах составляла 1%, аналогично рецептуре желейных изделий с использованием агара.
Рецептуры желейно-мармеладных изделий обычно включают до 70% сахара. Согласно концепции здорового питания при получении диетических продуктов необходимо стремиться к снижению содержания сахара и кислоты в готовом продукте. Исследование влияния сахара на гелеобразующие свойства каррагинанового гидрогеля показало, что добавление от 30 до 70% сахара увеличивает прочность геля от 70 до 2500 г/см2 (рис 15). При содержании сахара 50% прочность продукта составляет 1400 г/см . По прочности эта система соответствует прочности агара с сахаром (70%) (ГОСТ 16280-88 Агар пищевой).
Положительный эффект сахарозы обусловлен образованием водородных связей между гидроксильными группами полисахарида и сахара и снижением активности воды (Rees, 1972; Nishinari et al., 1995). Поскольку каррагинан и агар отличаются по степени сульфатирования (у каррагинана более высокое содержание SO3 " групп), то и количество образуемых ими водородных связей различно (Nishinari, Watase, 1992; Nishinari et al., 1995). Соответственно взаимодействие каррагинана с сахаром выражено сильнее, а содержание сахара 50% в системе с каррагинаном обеспечивает получение достаточно прочных гелей. Органолептическая оценка систем, содержащих 1% каррагинана и 50% сахара, показала, что они имели затяжистую консистенцию без стекловидного излома, как в желейных изделиях с использованием агара. Таким образом, прочностные характеристики пищевой системы каррагинановый гидрогель-сахар позволяют использовать её для получения желейной продукции с содержанием сахара 50%. Введение пищевых кислот смягчает приторно сладкий вкус желейных изделий, приближая его к приятному кисло-сладкому вкусу фруктов и ягод. Для желейных изделий типа мармелад обычно используют лимонную кислоту в количестве 0,7-1,1% к массе продукта. Добавление лимонной кислоты в концентрации 0,6-0,8% в систему каррагинановый гидрогель-сахар в процессе уваривания при температуре 98С в течение 15-20 мин. приводит практически к полной потере прочности, в результате чего образуется вязкая, тягучая масса (рис. 16). Гелеобразующие свойства каррагинана при уваривании в присутствии кислоты теряются, вероятно, вследствие деполимеризации макромолекул каррагинана. Поэтому внесение лимонной кислоты до уваривания, как при производстве мармелада на основе агара, нецелесообразно для систем с каррагинаном. С целью снижения влияния кислоты на прочностные характеристики системы каррагинановый гидрогель-сахар-лимонная лимонную кислоту вносили в конце процесса уваривания с последующим быстрым охлаждением. Добавление лимонной кислоты в концентрации 0,6% без последующего уваривания желейной массы снижает прочность до 250 г/см (рис. 16). Органолептическая оценка желейных образцов с разным количеством кислоты показала, что наиболее приятный кисловатый привкус имеют образцы с концентрацией кислоты 0,5-0,6%. (а - внесение кислоты в процессе уваривания; б - внесение кислоты в конце уваривания) Таким образом, было установлено, что лимонную кислоту следует вносить после уваривания в количестве 0,5-0,6% к массе желейной массы, что позволяет сохранить структуру желейной массы. Из литературных источников известно, что цитрат калия, являясь буферной солью, стабилизирует концентрацию водородных ионов и задерживает гидролиз макромолекул, снижая тем самым скорость деполимеризации (Басамаков, 1976; Patent USA№ 5,458,904). Кроме того, эта соль также является источником специфичного для к-каррагинана катиона калия, что способствует формированию прочной структуры геля. Поэтому для снижения степени деградации каррагинана в кислой среде использовали цитрат калия.
Исследование условий получения основы для изготовления низкокалорийного соуса
Исследовали влияние лимонной кислоты в концентрации 0,1-0,5% на прочностные свойства желе. Кислоту вводили в виде 3-4%-ного раствора по окончании процесса растворения полисахаридов и сахара, аналогично условиям получения мармелада. Для системы, содержащей гидрогель каррагинановый и альгиновый, отмечали падение прочности с 57,5 до 50,0 г/см2 при содержании лимонной кислоты 0,1% (рис 20). Дальнейшее увеличение концентрации кислоты до 0,5% ведет к незначительному повышению прочности до 52,5 г/см . По сравнению со смешанными системами прочность систем, включающих только гидрогель каррагинановый в концентрации 0,6%, с увеличением концентрации кислоты до 0,5% плавно увеличивается до 82 г/см. Полученные данные подтверждают исследования Баранова B.C. по влиянию лимонной кислоты. Им было показано, что введение в 2%-х растворы агароида лимонной кислоты в концентрации 0,2-1,0% при температуре 40-60С с последующим быстрым охлаждением, незначительно повышает прочность образующегося геля. Резкое падение прочностных характеристик при введении 0,1% кислоты в системе гидрогель каррагинановый (0,6%)- гидрогель альгиновый (0,4%), вероятно, связано с присутствием альгината, который при понижении рН переходит в гелеобразную форму, что препятствует процессу гелеобразования каррагинана, за счет которого в основном и формируется структура желе. Органолептическая оценка полученного желе показала, что наиболее приятным вкусом обладает желе следующего состава: гидрогель каррагинановый - 0,6%, гидрогель альгиновый - 0,4%, лимонная кислота 0,3%, цитрат калия - 0,3%, сахар - 10-15%. Таким образом, исследованы условия гелеобразования системы гидрогель каррагинановыи-гидрогель альгиновыи в присутствии пищевых добавок (сахар, лимонная кислота). Установлено, что прочностные характеристики пищевой системы гидрогели каррагинановый-альгиновый-сахар-лимонная кислота зависят в большей степени от концентрации гидрогеля альгинового, и в меньшей степени от содержания сахара и лимонной кислоты. Наилучшим органолептическим и прочностным свойствам соответствует желе следующего состава: гидрогель карррагинановый с концентрацией полисахарида - 0,6%, гидрогель альгиновыи с концентрацией полисахарида - 0,4%, лимонная кислота -0,3 %, цитрат калия - 0,3%, сахар - 10-15%. Использование альгинового гидрогеля при получении желе позволяет создавать продукты с новой, нежной структурой и придать ему статус лечебно-профилактического.
С целью улучшения вкуса и потребительских качеств желе при его изготовлении использовали свежие, консервированные и сушеные фрукты, а. также свежие и мороженые ягоды с различным содержанием сахара и органических кислот (брусника, клюква, малина, смородина и др.). Органолептическая оценка желе с использованием фруктов показало, что предпочтительно использовать фрукты, обладающие выраженным ароматом - киви, ананасы, нектарины, персики. При этом не требуется дополнительного внесения фруктовых эссенций. Использование ягод позволяет исключить внесение пищевых красителей, благодаря окрашиванию желе.
Подготовка фруктов включает мойку, удаление косточки, нарезание и бланширование. После бланширования и стекания фрукты или ягоды фасуют в коробочки и стаканы и заливают желе. Исследовали прочность желе без добавления фруктов, ягод и с их использованием. Прочность желе без фруктов и с содержанием фруктов или ягод 20% сразу после получения составляла 61 г/Валента. Через месяц хранения прочность желе с фруктами или ягодами уменьшилась до 57 г/Валента, что вероятно связано с перераспределением воды между фруктами и желейной основой. При дальнейшем хранении прочность практически не изменялась и через 3 мес составила 56 г/Валента. Синерезис увеличивается от 0 до 4,2% в первый месяц и не изменяется при последующем хранении. Таким образом, присутствие фруктов в желе практически не влияет на прочностные показатели при хранении. С целью предотвращения микробной порчи и увеличения срока хранения использовали сорбат калия в концентрации 0,05%, что соответствует минимально рекомендуемой для кондитерских изделий (Сарафанова, 2002). При этом консервант вносили в конце процесса растворения компонентов желейной основы вместе с лимонной кислотой. Это является оптимальным моментом внесения, поскольку в процессе растворения полисахаридов происходит одновременно и пастеризация, снижается уровень обсемененности микроорганизмами, а добавка консерванта позволяет сохранять его достаточно долго. Для установления сроков хранения была изготовлена опытная партия желейного изделия с фруктами с использованием консерванта - сорбата калия и без него. Из таблицы 16 видно, что свежеприготовленные образцы желе как с сорбатом калия, так и без него, характеризуются практически полным отсутствием обсемененности. Образцы желейного изделия без добавления консерванта через 2 мес хранения не соответствуют требованиям СанПиН по микробиологическим показателям - КМАФАнМ и плесени. В желейном изделии с сорбатом калия по истечению 3-х мес хранения наблюдался рост КМАФАнМ до 750 КОЕ/г (при норме 1x103) и плесени - 5. Органолептическая оценка желе в течение 3-х мес хранения показала, что консистенция, цвет и вкусовые качества продукта не изменились.
