Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Литературный обзор 11
1.1 Области применения фруктанов 11
1.1.1 Типы фруктанов 13
1.1.2 Инулинподобные фруктаны 13
1.1.3 Леванподобные фруктаны 15
1.1.4 Граминанподобные фруктаны 16
1.2 Инулинсодержащее сырье, применяемое в промышленности 19
1.2.1 Цикорий 19
1.2.2 Топинамбур 20
1.2.3 Прочие источники фруктанов
1.3 Способы переработки цикория и их влияние на состав продуктов из цикория 22
1.4 Антиоксиданты, содержавшееся в цикории 31
1.5 Пребиотические свойства фруктанов 34
Заключение по обзору литературы 38
ГЛАВА 2 Методическая часть 40
2.1 Объект исследований 40
2.2 Схема экспериментальных исследований 40
2.3 Общие методы исследований 42
2.4 Обоснование параметров проведения экстракции фруктанов 42
2.5 Математическое планирование экстракции фруктанов 43
2.6 Методика определения содержания вторичных метаболитов 44
2.7 Математическое планирование экстракции полифенольных веществ и флавоноидов 48
2.8 Методика проведения ферментного анализа 49
2.9 Методики определения антиоксидантной активности 50
2.10 Методика определения влияния продуктов из цикория на рост бифидобактерий 52
2.11 Разработка технологии хлебобулочных изделий с цикорием 55
2.12 Разработка технологии пивных напитков с цикорием 57
ГЛАВА 3 Результаты и их обсуждения 60
3.1 Определение активной воды в продуктах из цикория 60
3.2 Оптимизация экстракции фруктанов 62
3.3 Оптимизация экстракции полифенольных соединений 67
3.4 Оптимизация экстракции флавоноидов 69
3.5 Оценка качества продуктов из цикория
3.5.1 Изучение углеводного состава продуктов из цикория 71
3.5.2 Исследование содержания вторичных метаболитов в продуктах из цикория
3.6 Изучение антиоксидантной активности 76
3.7 Исследование влияния продуктов из цикория на рост бифидобактерий 77
ГЛАВА 4 Разработка перспективных продуктов с цикорием
4.1 Разработка технологии получения сгущённого экстракта цикория 80
4.2 Разработка технологии диетических хлебобулочных изделий
4.2.1 Физико-химические показатели хлебобулочных изделий 81
4.2.2 Сенсорный анализ хлебобулочных изделий 82
4.3 Разработка пивных напитков с цикорием 86
4.3.1 Физико-химические параметры пивных напитков 86
4.3.2 Влияние технологических этапов производства пивных напитков на сохранность биологически активных веществ 88
4.3.3 Сенсорный анализ пивных напитков 90
Выводы 95
Список сокращений и аббревиатур 97
Список литературы 98
- Инулинсодержащее сырье, применяемое в промышленности
- Обоснование параметров проведения экстракции фруктанов
- Оптимизация экстракции полифенольных соединений
- Сенсорный анализ хлебобулочных изделий
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Расширяя ассортимент функциональных продуктов питания, производители используют пищевые волокна, антиоксиданты, витамины, пребиотики и т.д. Рост числа заболеваний сахарным диабетом приводит к необходимости создания новых диетических продуктов питания. Поэтому на сегодняшний день актуальным является использование диетических пищевых волокон в производстве продуктов питания. К этим пищевым волокнам относятся фруктаны - инулин и олигофруктоза. Фруктаны растворимые пищевые волокна, стимулирующие рост бифидобактерий, а также подавляющие рост патогенной микрофлоры. Фруктаны способствуют снижению уровня холестерина и липидов в сыворотке кров, усвоению кальция и магния, обладают низким гликемическим индексом. Наибольшее содержание фруктанов наблюдается в цикории корнеплодном, из которого в пищевой промышленности производят растворимые экстракты, жареный порошок цикория и сушеный цикорий.
Данное направление исследований обосновано и представлено в работах Lewis H.S., Roberfroid М., Gibson G.R., Praznik W., Huber A., Kelly G., Frank A. Корнеевой O.C., Ярового С.А., Корниенко A.B., Луневой Л.И и других учёных.
В пищевой промышленности инулин и олигофруктозаны используются в качестве пищевой добавки при производстве функциональных продуктов питания. Фруктаны используются в производстве функциональных продуктов питания, в качестве заменителя жира и стабилизатора эмульсий. Фруктаны при взаимодействии с водой способны образовывать гелеобразную структуру, которая схожа со структурой жира и таким образом, быть заменителем жира. Желирующие свойства инулина снижают жирность в спредах, не ухудшая их вкус или текстуру. В молочных продуктах, таких как молоко, сыры, йогурты, добавление небольшого количества инулина улучшает баланс между вкусом и консистенцией. Известно применение фруктанов в качестве технологической добавки для стабилизации эмульсий и пены, улучшения фактуры и вкуса, замены жиров или сахаров, улучшения органолептических показателей, снижения калорийности различных продуктов питания, таких как мороженое, молочные и кисломолочные продукты, кондитерские изделия и хлебобулочные изделия, макаронные изделия, безалкогольные напитки, детское питание, растительные масла.
Для создания пивных напитков можно использовать цикорий, что позволит получить сусло с различным углеводным составом. Так же использование цикория при производстве пивных напитков позволит повысить биологическую ценность, улучшить органолептические показатели и частично заменить хмелевые продукты. В этой связи изучение качества существующих продуктов из цикория и совершенствование технологии получения данных продуктов является актуальным.
При производстве продуктов из цикория термическая обработка сырья приводит к деструкции фруктанов, происходят реакции карамелизации и меланоидинообразования, образуется цикореоль и летучие вещества.
Соответственно, является актуальным оценка качества инулинсодержащих продуктов.
Диссертационная работа выполнена в рамках программы «УМНИК» ФСР МФП НТС по теме: «Разработка способа получения экстракта цикория по энергосберегающей технологии, обладающего пребиотическими свойствами и улучшенными вкусовыми качествами» (государственный контракт №7834р/11479 от 16.04.2010 г.), «Разработка биотехнологического способа получения инулина и олигофруктозанов из цикория» (контракт №11716р/17264 от 05.04.2013 г.); программы инновационных проектов «Идея-1000» по теме: «Разработка способа выделения инулина из инулинсодержащего сырья» (договор целевого финансирования №15/99/2012 от 09.06.2012 г.); научно-исследовательского гранта в рамках программы «Михаил Ломоносов III» и государственного задания Министерства образования и науки РФ № 11.9143.2014 «Влияние экстракта цикория (Cichorium intybus) на микрофлору желудочно-кишечного тракта человека» (приказ № 1429 от 30.12.2013 г.).
Цель и задачи исследования. Целью данной работы являлось изучение свойств и совершенствование технологии производства инулинсодержащих продуктов с использованием экстрактивных веществ из цикория.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Выбрать и обосновать способ экстракции цикория. Оптимизировать экстракцию фруктанов, полифенольных соединений и флавоноидов из цикория;
Определить углеводный состав и содержания вторичных метаболитов в товарных продуктах из цикория;
Изучить антиоксидантную активность продуктов из цикория;
Исследовать влияние продуктов из цикория на рост Bifidobacterium Bifidum;
Разработать технологии получения сгущенного экстракта цикория, диетических хлебобулочных изделий и пивных напитков с продуктами переработки цикория. Провести сенсорную оценку разработанных продуктов с цикорием.
Разработать техническую документацию на опытно-промышленную апробацию разработанных продуктов из цикория.
Научная новизна. Впервые установлены параметры оптимальной экстракции из цикория фруктанов - температура 70 С в течение 102 минут; полифенольных соединений - концентрация метилового спирта 70 %, температуре экстракции 78 С, продолжительность 73 мин; флавоноидов -концентрация метилового спирта 70 %, температура 55 С, продолжительность 80 мин.
Показано, что термическая обработка цикория приводит к разрушению фруктанов и в жареных продуктах цикория, таких как растворимый цикорий фруктаны не обнаружены.
Установлено, что с увеличением продолжительности обжаривания цикория антиоксидантная активность повышается в связи с образованием
окисленных форм полифенольных веществ, а также продуктов реакции меланоидинообразования.
Показано влияние продуктов из цикория на рост бифидобактерий. Термически обработанные продукты из цикория оказывали негативное влияние на накопление биомассы Bifidobacterium Bifidum.
Обосновано положительное влияние экстракта цикория на качество и органолептические показатели хлебобулочных изделий. Установлено влияние способа обработки цикория на содержание полифенольных соединений и флавоноидов при производстве пивных напитков с цикорием.
Практическая значимость. Применение продуктов из цикория в производстве пивных напитков и хлебобулочных изделий позволит расширить ассортимент продукции функционального назначения.
Разработана и утверждена техническая документация на: сдобные булочки с инулином; сдобные булочки со сгущенным экстрактом цикория; пивной напиток «Chicory White»; пивной напиток «Chicory Dark». Технологии апробированы в производственных условиях ОАО «Булочно-кондитерский комбинат» (г. Казань).
Теоретические и практические положения диссертационного исследования используются в учебном процессе подготовки бакалавров по дисциплинам «Биотехнологические производства пищевых продуктов», «Технология продуктов питания на основе растительного сырья» и «Технология пива и безалкогольных напитков» по направлениям 19.03.01 «Пищевая биотехнология» и 19.03.02 «Технология бродильных производств».
Основные положения, выносимые на защиту:
Параметры оптимизации экстракции фруктанов, полифенольных соединений и флавоноидов из продуктов переработки цикория;
Экспериментально установленное влияние способов получения продуктов из цикория на углеводный состав и содержание вторичных метаболитов в продуктах из цикория;
Установленное влияние способов получения продуктов из цикория на антиоксидантную активность продуктов из цикория;
Установленное влияние продуктов из цикория на рост Bifidobacterium Bifidum;
- Нормативно-техническая документация и результаты проведения
опытной апробации технологии производства хлебобулочных изделий и
пивных напитков с продуктами из цикория и их органолептическая оценка.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на международных научно-практических конференциях и конгрессах, в том числе: Научная конференция по итогам научно-исследовательской работы (Казань, КНИТУ, 2012-2015 гг.); II Научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Нугаевские чтения» (Казань, КНИТУ, 2009 г.); XI, XIII-XV Международная конференция молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, КНИТУ, 2010 г., 2014-2016 г.); Международная научно-практическая
конференция «Теоретические и прикладные вопросы науки и образования» (Тамбов, 2013 г.); VIII Московский Международный конгресс «Биотехнология: Состояние и перспективы развития» (Москва, РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2015 г.); Международная научно-практическая конференция «Наука и образование в
XXI веке» (Тамбов, 2016 г.).
Разработка «Инулинсодержащие продукты из цикория и их применение в хлебобулочных изделиях» отмечена серебряной медалью IX Международного биотехнологического форума- выставки «РосБиоТех-2015» (Москва, 2015 г.).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 23 научных работ, в том числе 8 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов, списка использованных источников и приложений. Основное содержание работы изложено на 114 страницах машинописного текста, который включает 36 рисунков, 24 таблицы, 21 формулу, приложения. Список литературы содержит 167 источников, из которых 88 иностранных.
Инулинсодержащее сырье, применяемое в промышленности
Инулинподобные фруктаны обнаружены в большом количестве в растениях, таких как цикорий, топинамбур, артишок, лук репчатый, чеснок и лук-порей. Они содержат трисахарид 1-кестозу, который является наиболее короткой цепочкой инулина и состоит из (21) связи между остатками фруктозы и заканчивается молекулой глюкозы (Рисунок 1.1а) [165].
Инулинподобные фруктаны в основном состоят из (21) соединенных фруктофуранозидных связей с остатком глюкопиранозила. Степень полимеризации инулина зависит от вида растений и условий их вегетации. Среднее значение степени полимеризации для инулина, выделенного из цикория, от 2 до 60 [102] и инулина, выделенного из георгины, от 15 до 30 для [148], а степень полимеризации инулина из артишока достигает 200 [3].
Инулин имеет несколько товарных форм: - -инулин, белый порошок, получают вымораживанием из водных растворов (при -3…-10С в течение 5-10 дней), растворим в воде при 37С; - -инулин, бесцветные кристаллы, получают осаждением из водных растворов органическим растворителем (95% спиртом этиловым или ацетоном в соотношении 1:2). Хорошо растворим в воде при 23С; - -инулин, полиморфная форма, образуется из растворов - и -инулина в виде аморфного осадка. Растворим в воде при 70-80С [1]. Они отличаются между собой молекулярной массой, степенью полимеризации, способом получения и температурой растворения. Все формы инулина могут превращаться друг в друга [95]. Основная роль (21) гликозидной связи в инулине это образование спиральных структур, подобных (14) связи в амилозы крахмала. С возрастанием степени полимеризации такие молекулы склонны к образованию комплексов, для которых отмечается тенденция к медленной ретроградации, при растворении при повышенной температуре в водной среде. Образовавшийся осадок представляет устойчивую форму -инулина, который плохо повторно растворяется в холодной воде, но если нагреть до температуры 80 С повторное растворение происходит немедленно из-за перегруппировки к менее стабильной форме -инулина, который склонен к растворению в холодной воде. Стандартные условия хранения способствуют образованию -инулина и поэтому его растворимость соответственно уменьшается с увеличением срока хранения этого продукта [12].
В зернах пшеницы (Triticum aestivum L.), ржи (Secale cereale L.), овса (Avena sativa L.), ячменя (Hordeum vulgare L.) и преимущественно в траве Ежа сборнаяя (Dactylis glomerata L) содержатся леванподобыне фруктаны с (26) связанных фруктофуранозильных остатков и концевых остатков глюкозила [90,139]. В период роста корневой системы, листьев и стеблей фруктаны являются запасными метаболитами зерновых (злаковых) и необходимы как запасные полисахариды для глютенов в зернах (зерновке). Их полимеризация начинается в основном из 1-кестозы и незначительного количества 6-кестозы [3].
Фруктаны из пшеницы и ржи в основном имеют незначительную степень полимеризации. При этом доля фруктанов в пшенице и ржи с СП 10 составляет от 50 до 70 % [12].
На рисунке 1.2 представлен леванподобный фруктан неокестоза. С ростом степени полимеризации большая часть фруктанов в пшенице и ржи приобретает разветвленность, образуя смесь фруктанов. В начальной стадии роста зерновка пшеницы содержит 2-4 % фруктанов от сухих веществ, а в созревших зернах пшеницы содержание фруктанов уменьшается примерно до 1,3-2,5 % [12].
После размола содержание фруктанов в пшеничной муке составляет 1,0-1,3 % и в отрубях около 3 %. Созревшие зерна ржи содержат 4-6 % фруктанов с 2,5-4 % содержанием в муке и 7% содержанием в отрубях после размола. Зерна ячменя содержат 0,5-1,5 %, зерна овса примерно 0,5 % фруктанов (Таблица 1.5) [141].
Граминанподобные фруктаны содержатся в основном в луке репчатом, луке-порее, чесноке (семейство луковых Liliaceae). В таблице 1.6 представлен состав сельскохозяйственных культур, содержащих граминанподобные фруктаны.
Содержание сухих веществ в репчатом луке колеблется от 9 до 14 % с 60-80 % содержанием водорастворимых углеводов. Растворимые углеводы это в основном фруктоолигосахариды со степенью полимеризации от 3 до 10. Значительные различия в содержании фруктозы, глюкозы, сахарозы и фруктанов, обнаруженных в разных культурах, варьируется от периода уборки урожая и условий хранения. В частности, концентрация моно- и дисахаридов возрастает в 2-3 раза с одновременным снижением фруктанов с высокой степенью полимеризации в случае хранения при температуре от комнатной до 2 С [88].
Содержание сухих веществ в шнитт-луке и луке-порее от 10-14 % и соответствует содержанию сухих веществ в луке репчатом и чесноке, с содержание растворимых углеводов от 60-80 %. Однако, содержание высокомолекулярных фруктанов со СП 10 в шнитт-луке и луке-порей примерно в 3 раза меньше, чем в репчатом луке [12].
Содержание сухих веществ в свежесобранных чесночных луковицах от 32-45 % с небольшими изменениями в зависимости от условий культивирования и хранения. Содержание фруктанов примерно 22-24 % от свежесобранной массы и, следовательно, примерно в 6 раз больше, чем в репчатом луке. Концентрация моносахаридов (фруктозы и глюкозы) менее 1 %, сахарозы 4-7 %. Углеводный состав чеснока представлено в таблице 1.3.
Средневзвешенное значение степени полимеризации фруктанов в чесноке равно 19. В течение одного вегетационного периода наблюдается значительное возрастание степени полимеризации фруктоолигосахаридов между маем (СП=14) и сентябрем (СП=40). Отмечается предпочтительное образование фруктоолигосахаридов в высокой степенью полимеризации в период повышения фотосинтетической активности растения. После 3-х месяцев хранения в луковицах чеснока степень полимеризации снижается до 30, что указывает на деполимеризацию фруктанов для поддержки энергетических процессов в растении при хранении [88].
Представители семейства агавовые (Agavaceae) содержат примерно 30-32 % сухих веществ, углеводов 22-24 % и 20-23 %. Фруктаны состоят на 25-35 % из фруктоолигосахаридов (3 СП 10), около 40% фруктанов со средней степенью полимеризации (1 СП 30) и около 30% фруктанов со степенью полимеризации от 20 до 100. Выращиваются сорта агавы, содержащие фруктаны со степенью полимеризации до 200 [126]. Содержание моносахаридов и сахарозы очень незначительно (0,5-1,5 %) [141].
Обоснование параметров проведения экстракции фруктанов
Определение содержания сухих веществ в продуктах из цикория проводили на анализаторе влажности МХ-50 [63].
Для характеристики состояния воды в продуктах также применяется такой показатель как активность воды аw- Активность воды оказывает влияние на жизнедеятельность микроорганизмов, на физико-химические, биохимические реакции протекающие в продуктах [50].
Активность воды играет важную роль в выживаемости микроорганизмов при стерилизации и пастеризации пищевых продуктов. Понижение активности воды продукта приводит к повышению устойчивости микроорганизмов к термическому воздействию, что необходимо учитывать при разработке режимов стерилизации. Особый интерес представляют данные о жизнедеятельности микроорганизмов при различных уровнях aw. Для большого числа бактерий, плесеней, дрожжей установлены значения aw, ниже которых они не развиваются: развитие бактерий прекращается при aw ниже 0,9, плесеней – при aw ниже 0,7, дрожжей – при aw ниже 0,6 [17]. Определения активной воды проводили на анализаторе Novasina LabMaster-aw [62].
Цикорий сушеный должен соответствовать ГОСТ 13031-67 [19], цикорий растворимый ГОСТ 55512-2013 [28], также использовали стандартные методы исследований [20-23].
Концентрация HCl. Для того чтобы найти оптимальную концентрацию HCl для гидролиза инулина до простых сахаров использовали инулин (Spinnrad GmbH, Германия).
В пробирку с плотно закручивающейся пробкой помещали 100 мкг инулина, добавляли 1 мл раствора HCl (концентрация 0,5-2 М), перемешивали и помещали в водяную баню (100 С) на 1 час. После охлаждения до комнатной температуры, 100 мкл гидролизата разбавляли (1:50), отбирали 150 мкл для определения содержания фруктозы.
Температура. Измельченный сушеный цикорий (1 г) смешивали с дистиллированной водой (гидромодуль 1:5), помещали в 5 проб, закрывали парафильмом (минимизация испарения при нагревании), помещали в водяную баню при различных температурах (30, 40, 50, 60, 70 С) на 1 час, периодически помешивая. Затем экстракты охлаждали до комнатной температуры, фильтровали через складчатый фильтр. Определяли содержание фруктозы до и после гидролиза.
Продолжительность. Для дальнейших исследований значение температурного фактора было принято 70 С, при котором исследовали влияние продолжительности экстрагирования на эффективность извлечения фруктозы. Продолжительность экстракции была выбрана в интервале от 20 до 180 мин. Нижняя граница интервала соответствовала минимальной продолжительности экстракции, которой необходимо для извлечения инулина из цикория. Верхняя граница интервала была выбрана, учитывая технологическую и экономическую целесообразность. Остальные точки были выбраны с интервалом 10 мин и 30 мин.
Продолжительность экстракции -20, 30, 60, 90, 120, 180 мин. Математическое моделирование позволяет определить влияние различных факторов, которые определяют состояние и поведение системы, изменения количественных показателей в системе и таким образом, формируя функцию отклика системы на направленное внешнее воздействие [58].
Для определения оптимальных условий проведения экстракции цикория, была проведена оптимизация экстракции. Эксперименты проводились с использованием математического планирования эксперимента по плану Бокса-Бенкена второго порядка с помощью пакета программы STATGRAPHICS Plus [8]. Этот метод позволяет отсеивать максимальное число главных эффектов при возможно меньшем числе опытов, он является экономичным и особенно актуальным в тех случаях, когда необходимо провести наименьшее число опытов [58].
Факторами эксперимента были выбраны: Х1 – концентрация соляной кислоты, М; Х2 – температура, С; Х3 – продолжительность экстракции, мин. В качестве выходного параметра использовали Y1 – содержание фруктозы в экстракте, мг/мл. В таблице 2.2 представлены основные факторы эксперимента и уровни их варьирования. Таблица 2.2 – Основные факторы и уровни их варьирования Характеристика плана Переменные факторы Х1, М Х2, С Х3, мин Верхний уровень, Хi+ (+1) 2,0 70 180 Нижний уровень, Хi-(-1) 0,5 ЗО 20 Для обеспечения адекватности полученных результатов все эксперименты проводили в пятикратной повторности с отсеиванием статически ненадежных результатов. 2.6 Методика определения содержания вторичных метаболитов Фитохимический анализ некоторых фитохимических компонентов проводили с использованием водных и спиртовых экстрактов цикория, используя стандартные методики [59,80,151]. Определение танинов. К пробе (0,25 г) добавляли дистиллированную воду, 80 % этиловый спирт или 80 % метиловый спирт (10 мл) и помещали в водяную баню, затем фильтровали. Добавляли в фильтрату несколько капель 0,1% раствора FeCl3, изменение окраски на коричнево-зеленый или темно-синий цвет подтверждает наличие танинов [80,151]. Определение сапонинов. К пробе (1 г) добавляли дистиллированную воду (20 мл) и помещали в водяную баню, затем фильтровали. Фильтрат смешивали с дистиллированной водой (2,5 мл) и интенсивно встряхивали до образования стабильной пены. Затем добавляли несколько капель оливкового масла и интенсивно встряхивали. Образование эмульсии свидетельствует о наличии сапонинов [80,156].
Определение фенолов. К 1 мл экстракта добавляли дистиллированную воду, 80 % этиловый спирт или 80 % метиловый спирт (2 мл) и несколько капель 10% FeCl3. Появление голубой или зеленой окраски свидетельствует о наличии фенолов [97].
Определение флавоноидов. К пробе (0,25 г) добавляли 80% этиловый спирт или 80 % метиловый спирт (2,5 мл), оставляли на 3 дня, периодически помешивая [136]. Экстракты фильтровали, к спиртовому экстракту каждого образца добавляли несколько капель 1% раствора AlCl3 в 95 % растворе этилового спирта. Образование окрашенных соединений (желтой, зеленой окраски) подтверждает наличие флавоноидов [80,151].
Определение терпеноидов (тест Libermann-Burchard). Пробу (0,25 г) смешивали с 80% этиловым спиртом или с 80 % метиловым спиртом (2,5 мл). Спиртовой экстракт (1 мл) смещивали с хлороформом (0,4 мл) осторожно по стенке пробирки добавляли H2SO4 (0,6 мл). Появление коричневого кольцо на поверхности свидетельствует о наличии терпеноидов [80,151].
Определение гликозидов (тест Keller-Kiliani). Пробу (0,25 г) смешивали с 80% этиловым спиртом или с 80 % метиловым спиртом (2,5 мл). Спиртовой экстракт (1мл) обрабатывали CH3COOH (0,4мл) и раствором FeCl3 (1 капля), осторожно по стенке пробирки добавляли H2SO4 (0,2). Появление коричневого кольцо на поверхности свидетельствует о наличии гликозидов [135].
Оптимизация экстракции полифенольных соединений
Результаты определения углеводного состава продуктов из цикория представлены на рисунке 3.10 и в таблице 3.6.
Анализ результатов исследования углеводного состава продуктов цикория показывает, что в жареных продуктах цикория (образцы 3-8) содержание глюкозы составляет 1,68-2,49 %. А в образцах продуктов 1 и 2 содержание глюкозы значительно больше - 8,08 и 10,04 %, а в образце 9 наименьшее - 0,55 %. Это можно объяснить разным содержание глюкозы в исходном сырье и степенью обжарки цикория - при длительной термической обработке содержание глюкозы увеличивается вследствие гидролиза фруктанов. 7 5 3 1 20 10 0
В сушеных продуктах цикория (образцы 10-14) содержание глюкозы незначительное - менее 1 % от сухих веществ. В таких продуктах из цикория как, инулин и олигофруктоза также содержится глюкоза в незначительном количестве до 0,5 % от сухих веществ. Содержание фруктозы а образцах 3-8 составляет 5,61-11,67 % от сухих веществ, а в образцах 1 и 2 - 19,14 и 24,81 %. Достаточно высокое содержание фруктозы и глюкозы в образцах 1 и 2 свидетельствует о высокой температурной обработке цикория, при которой образуются карамелен и друге продукты распада сахаров. Содержание фруктозы в сушеных продуктах из цикория, в том числе в инулине, (образцы 10-15) составляет 1,09-1,93 %, а в олигофруктозе содержание фруктозы достигает 3 % от сухих веществ. Следует также отметить, что в образцах растворимого цикория (образцы 8 и 9) содержание фруктозы незначительно - 0,09 %.
В жареных продуктах из цикория (образцы 1-9) содержится 0,75-2,12 % сахарозы, а в сушеных продуктах (образцы 10-14)- примерно до 6 % сахарозы, что свидетельствует о низкотемпературной обработке сырья и таким образом сохраняется большее содержание сахарозы по сравнению с жареными продуктами. В инулине и олигофруктозе также содержится сахароза в количестве 4,3 %. 12 8 4 100 80 бо 40 20 0
Исследуя содержание фруктанов в продуктах из цикория (Рисунок 3.11), можно сделать вывод, что в жареных продуктах из цикория (образцы 1-9) содержание фруктанов менее 26 % от сухих веществ и средняя их степень полимеризации составляет 1, т.е. фруктаны содержащиеся в этих продуктах представляют собой низкомолекулярные формы, которые по своему строению близки к сахарозе.
В образцах 10-13 содержание фруктанов достигает 68 % со средней степенью полимеризации 2-6. Следует отметить что в образцах 11-13 сушеного цикория с увеличением продолжительности сушки цикория средняя степень полимеризации фруктанов уменьшается.
В инулине (образец 15) содержание фруктанов составляет 93,29 % со средней степенью полимеризации 8, а в олигофруктозе - 79,13 % и степень полимеризации 9.
Результаты качественного анализа образцов цикория представлены в таблице 3.6. Для контроля качественный реакций использовали качественных реакций были использованы растворы (±) катехина (Sigma Aldrich CAS 154-23-4) , танина (Sigma Aldrich CAS 1401-55-4), рутина (Molekula CAS 153-18-4), кверцитина (Sigma Aldrich CAS 6151-25-3).
Фенольные соединения с 1% спиртовым раствором FeCl3 дают коричневую (3-ОН-группа) или зеленую (5-ОН-группа) или синюю (3-, 4-, 5-OH-группы) окраски.
При проведении качественного теста на содержание танинов и полифенольных соединений, образцы проб жареных продуктов цикория (образцы 1,3,6, 11,12) изменяли окраску раствора на коричнево-зеленую, что свидетельствует о наличии этих групп соединений. Образование гидросильных групп происходит при термической обработке сырья в следствии протекания реакций меланоидинообразования. Флавоноиды с 1 - 2% спиртовым раствором алюминия хлорида образуют окрашенные соединения (желтая, зеленая окраска), имеющие желто-зеленую флуоресценцию при длине волны 366 нм (батохромный сдвиг). Следует отметить, что в образовании батохромного комплекса прежде всего принимают участие свободные 3- и 5-ОН -группы флавоноидов. Наличие флавоноидов в растворах проб было отмечено только в образцах сушеного цикория (образцы 2,4).
Установлено содержание терпеноидов (образцы 5,6,8-14) при этом в сушеных продуктах их наличие не отмечено (образцы 2,4).
Гликозиды содержатся практически во всех образцах продуктов из цикория (образцы 2,4-14).
Полифенольные соединения и танины. Полифенольные соединения в составе цикория представлены группой полифенольных веществ содержащих танины и не содержащих танины. Результаты определения содержания полифенольных соединений и танинов представлены на рисунке 3.12.
Сенсорный анализ хлебобулочных изделий
На рисунке 4.7 представлены результаты определения содержания полифенольных соединений в пробах пивных напитков на разных технологических этапах. После процесса затирания содержание полифенольных веществ во всех образцах почти одинаково, а после варки значительно уменьшилось в пробе 3 и возросло в остальных пробах. Это объясняется тем, что при высокой температуре варки полифенольные вещества, содержащиеся в цикории, разрушились. После основного брожения содержание полифенольных веществ в образцах 1-4 снизилось, а в образцах 5 и 6 осталось таким же как и до брожения. Полифенольные вещества, содержащиеся в жареном цикории, не претерпели изменений в процессе жизнедеятельности дрожжей. В готовом пивном напитке содержание полифенольных веществ значительно ниже по сравнению с их содержанием после варки сусла, однако, в образцах 5 и 6 это изменение не такое значительное.
Таким образом, можно сделать вывод, что внесение цикория в сушеном и растворимом виде на этапе затирания и дображивания никак не влияет на содержание полифенольных веществ по сравнению с контрольным образцом. Однако добавление жареного цикория при варке сусла с хмелем благоприятно сказывается на содержании полифенольных веществ и их содержание в готовом продукте больше, чем в контрольном образце.
На рисунке 4.8 представлены результаты содержания флавоноидов в образцах пивных напитков на различных технологических этапах. После затирания После варки После брожения Готовый продукт Пшеничное пиво Пивной напиток с сушеным цикорием Пивной напиток с жареным цикорием После затирания содержание флавоноидов во всех образцах пивных напитков примерно одинаковое и составляет 68-71 мг/л, а в образце сусла с добавлением сушеного цикория содержание флавоноидов больше 24 % по сравнению с остальными образцами сусла. Это обусловлено наличие флавоноидов в цикории, которые экстрагируются в сусло при затирании солода с цикорием.
После варки содержание флавоноидов в образцах 1-4 увеличивается на 11,3 % по сравнению с содержанием флавоноидов в образцах до варки. В образцах сусла с добавлением жареного цикория при варке сусла с хмелем также происходит экстрагирование флавоноидов из цикория в сусло, поэтому содержание флавоноидов после варки на 32,3 % больше до варки.
После брожения сусла в образцах 1-4 содержание флавоноидов больше на 20,45-32,9 % по сравнению с содержанием флавоноидов до брожения. Также стоит отметить, что после брожения содержание флавоноидов в образцах 5 и 6, в которые добавлялся жареный цикория при варке сусла, уменьшается на 16,8 %.
В готовом пивном напитке, после дображивания, содержание флавоноидов в образцах 1,2,4 и 5 на 5,9-8,8 % меньше содержания флавоноидов после затирания. В образце 3, с добавлением сушеного цикория при затирании, содержание флавоноидов в готовом пивном напитке значительно меньше (на 46,7 %) по сравнению с их содержанием после затирания. Это объясняется экстракцией флавоноидов из цикория при затирании и их снижение при термической обработке сусла. В образце 6 с добавлением жареного цикория при варке сусла и растворимого при дображивании, содержание флавоноидов на 32,2 % больше, чем их содержание после затирания, т.к. из растворимого цикория в пивной напиток экстрагировались флавоноиды.
Таким образом, в процессе приготовления пивных напитков содержание флавоноидов незначительно снижается при термической обработке сусла (варка сусла).
В качестве контрольного образца было выбрано пшеничное пиво типа Вайцен (Weizen), его готовят с использованием как минимум 50 % пшеничного солода при массовой доле сухих веществ минимум 11 %. Благодаря характерным ароматическим компонентам, которые образуются дрожжами верхового брожения, пшеничное пиво имеет типичный аромат, который значительно отличается от других типов пива. В первую очередь на аромат пива в пшеничном пиве влияет4-винилгваяколь.
На рисунке 4.9 представлена диаграмма вкуса пшеничного пива. Аромат данного пива хмелевой с оттенками аромата хлебной корки. Цвет янтарный.
Диаграмма органолептической оценки пивного напитка с добавлением сушеного цикория Диаграмма вкуса пивного напитка с сушеным цикорием, добавленным на стадии затирания, представлена на рисунке 4.10. Вкус данного пивного напитка существенно отличается от контрольного, присутствует выраженный аромат цикория. Цвет светло пшеничный.
На рисунке 4.11 представлена диаграмма вкуса пивного напитка с растворимым цикорием, который добавляли при дображивании. У данного образца пивного напитка приятный аромат и вкус, мягко выраженная хмелевая горечь, но слабо выражен солодовый вкус, имеется посторонний привкус. Цветность пивного напитка средняя между светлым и темным сортами пивных напитков.