Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Аналитический обзор литературы 8
1.1. Состояние и тенденции развития мясной отрасли 8
1.2. Состояние и тенденции развития ассортимента производства и переработки рыбного сырья 11
1.3. Оптимизационная комбинаторика ингредиентов в корреляции статуса функциональных продуктов 15
1.4. Обоснование ингредиентного состава производства комбинированных продуктов 27
1.5. Технологические аспекты производства продуктов на основе комбинирования сырья различного происхождения 34
Глава 2. Экспериментальная часть. Объекты и методы исследования 40
2.1. Объекты исследования 40
2.2. Организация эксперимента 40
2.3. Методы исследований 42
Глава 3. Экспериментальное обоснование рецептурных композиций комбинированнных систем на основе животного, рыбного и растительного сырья 51
3.1. Исследование влияния степени измельчения и количества растительных компонентов на органолептические и технологические показатели комбинированных рубленых систем 51
3.2. Исследование микроструктуры комбинированных рыбно-печеночно-растительных рубленых систем 54
3.3. Исследование функционально-технологических свойств комбинированных рыбно-печеночно-растительных систем 58
3.4. Исследование влияния рецептурного состава на реологические свойства комбинированных рыбно-печеночно-растительных систем 65
Глава 4. Экспериментальное обоснование ресурсосберегающих режимов производства комбинированных кулинарных изделий 75
4.1. Исследование технологических факторов на формы связи влаги в рыбно-печеночно-растительных системах методом ДТА 75
4.1.1. Влияние растительных компонентов на формы связи влаги в рыбно-печеночно-растительных системах 75
4.1.2. Исследование форм связи влаги в фаршевых системах с различным рыбным сырьем 82
4.1.3. Влияние тепловой обработки на формы связи влаги в рыбно-печеночно-растительном фарше 86
4.2. Исследование влияния режимов тепловой обработки на изменение масс комбинированных изделий 92
4.3. Расчет продолжительности процесса термовлажностной обработки комбинированных продуктов 94
Глава 5. Исследования потребительских свойств комбинированных продуктов 108
5.1. Разработка рецептур и технологии производства комбинированных изделий 108
5.2. Исследование потребительских свойств показателей безопасности 115
5.3. Исследование аромата комбинированных кулинарных изделий с применением матрицы пьезосенсоров 117
5.4. Исследование биологической ценности и функциональных свойств комбинированных продуктов 121
5.5. Исследование изменения свойств комбинированных рыбно-печеночно-растительных продуктов при хранении 123
Выводы и рекомендации 126
Список использованных источников 128
Приложения 146
- Оптимизационная комбинаторика ингредиентов в корреляции статуса функциональных продуктов
- Исследование функционально-технологических свойств комбинированных рыбно-печеночно-растительных систем
- Влияние тепловой обработки на формы связи влаги в рыбно-печеночно-растительном фарше
- Исследование аромата комбинированных кулинарных изделий с применением матрицы пьезосенсоров
Введение к работе
Актуальность работы. К наиболее актуальным проблемам современного перерабатывающего производства следует отнести недостаток отечественного сырья для производства необходимого ассортимента продукции высокого качества в том числе в сегменте полуфабрикатов быстрого приготовления и высокой степени готовности в условиях активно возрастающего спроса, обусловленного интенсификацией труда и демографическими процессами. В то же время уровень информированности потребителей в вопросах гигиены и организации здорового питания ставит перед производителями задачи разработки новых комбинированных пищевых систем на основе доступного, натурального, полноценного сырья и совершенствованию технологий, направленных снижение себестоимости при сохранении высоких потребительских свойств конечного продукта. Не смотря на проведенные исследования в этой области (Л. В. Антипова, А.И. Жаринов, Н. Н. Липатов, В. И. Криштафович, А. Б. Рогов), следует отметить недостаточную изученность свойств комбинированных пищевых систем на основе сочетания животного субпродуктового, рыбного и растительного крупяного сырья.
В соответствии с вышеизложенным, исследования, направленные на разработку новых рецептур и ресурсосберегающих технологий комбинированных изделий и полуфабрикатов быстрого приготовления и высокой степени готовности с использованием субпродуктового (свиной печени) и рыбного сырья из малоценных видов рыб, различных круп и пищевых волокон с целью получения продуктов с высокой пищевой и биологической ценностью, являются весьма актуальными.
Диссертационная работа являлась частью научных исследований кафедры сервисных технологий ВГУИТ по теме «Разработка инновационных технологий в сфере сервиса в условиях структурных и технологических изменений в экономике и на рынке труда» № ГР 01201000517 (2011-2015) гг.
Цель работы - научное обоснование и совершенствование технологии комбинированных продуктов и полуфабрикатов высокой степени кулинарной готовности на принципах пищевой комбинаторики и ресурсосбережения.
Для достижения поставленной цели были определены и решались следующие задачи:
- обосновать выбор и соотношение компонентов рецептур новых продуктов с высокими потребительскими свойствами, обеспечивающих рациональное использование сырьевых ресурсов животного и растительного происхождения;
- исследовать влияние рецептурных компонентов на функционально-технологические, физико-химические и микроструктурные свойства комбинированных пищевых систем;
- исследовать влияние технологических режимов на процессы тепло- и масообмена при тепловой обработке изделий, обосновать ресурсосберегающие режимы тепловой и низкотемпературной обработки полуфабрикатов и готовых изделий на основе рыбно-печеночно-растительных композиций;
- исследовать аромат, пищевую и биологическую ценность комбинированных изделий, сформировать информационную базу для прогнозирования и направленного формирования потребительских свойств новых продуктов;
- разработать рецептуры и усовершенствовать технологию производства полуфабрикатов, в том числе высокой степени готовности, рубленых изделий на основе комбинирования рыбы (зубатки, хека, минтая), свиной печени, растительных компонентов (гречневый продел, геркулес), пищевых волокон (ПВ) с улучшенными потребительскими свойствами и увеличенным сроком хранения;
- составить пакеты технической документации на производство, провести промышленную апробацию и расчет экономической эффективности технических решений.
Научная новизна работы
Обоснован выбор компонентов животного и растительного происхождения, комплементарность аминокислотного состава которых обеспечивает высокую биологическую ценность пищевых систем (72-83 %) с возможностью замены дорогостоящего мясного сырья. Методом микроструктурного анализа доказано, что предварительное измельчение растительного сырья до 30-50 мкм, дает возможность получить монолитные фарши с функционально-технологическими свойствами, превосходящими контроль по влагосвязывающей и влагоудерживающей способности на 15-18 %. Установлены, закономерности влияния рецептурных соотношений печени, различных видов рыбы и растительного сырья в комбинированных рубленых системах на структурно-механические свойства - зависимость напряжения сдвига от прилагаемой нагрузки и вязкость от градиента деформации, при которых обеспечиваются требуемые технологические свойства фаршей - формуемость, сохранение формы и структуры при тепловой и низкотемпературной обработке. Методом дифференциально-термического анализа выявлены закономерности связывания влаги биополимерами животных и растительных компонентов исследуемого сырья и температурные интервалы перераспределения влаги в пользу полисахаридов растительного сырья в процессе термовлажностной обработки комбинированных систем (460-470 К). На основе пьезосенсорных измерений сформирована база данных для проектирования заданного аромата комбинированных изделий на основе сочетания печени, круп, ПВ и различного рыбного сырья.
Практическая значимость
Доказана возможность создания рецептурных композиций на основе свиной печени, различного рыбного сырья (минтая, хека, зубатки), гречневого продела или геркулеса и ПВ в соотношениях 40:40:15:5, обеспечивающая высокие потребительские свойства, биологическую ценность и функциональность готовых изделий. Установлен диапазон степени измельчения растительного сырья 30-50 мкм, обеспечивающий максимальное положительное влияние гречневого продела, геркулеса, ПВ на функционально-технологические свойства рыбно-печеночно-растительных композиций. Определены технологические режимы t = 180 оС, расход воды на увлажнение теплоносителя (4,0-4,3).10-6м3/с, обеспечивающие сокращение технологических потерь массы изделий до 2 %. Технология производства ассортимента полуфабрикатов быстрого приготовления и высокой степени готовности на основе композиций различного рыбного сырья (зубатки, хека, минтая), свиной печени, растительных компонентов (геркулеса, гречневого продела), ПВ апробирована в условиях НИЛ кафедры СТ, научно-учебно-производственном центре питания ВГУИТ, ООО «Фабрика кухня», ООО «Белая лилия», разработаны пакеты технической документации ТИ по производству полуфабрикатов рубленых из сырья животного и растительного происхождения, ТУ № 9146-023-54615519-12, новизна технических решений подтверждена патентом РФ№ 2386367 «Способ производства комбинированной рыбно-печеночно-растительной массы». Расчетная экономическая эффективность внедрения разработанных комбинированных рубленых изделий составляет 1,2 тыс. р. на 1 т.
Положения, выносимые на защиту:
- свойства комбинированных рубленых систем на основе сочетания свиной печени, рыбного сырья (хека, минтая, зубатки), растительных компонентов (геркулеса, гречневого продела, ПВ);
- условия, параметры и режимы, обеспечивающие высокие показатели качества комбинированных продуктов и сокращение потерь массы при термо-влажностной и низкотемпературной обработке;
- комплексная оценка качества полуфабрикатов и готовых комбинированных рубленых изделий.
Соответствие темы диссертации паспорту научной специальности. Диссертационное исследование соответствует п 1, 4, 5 паспорта специальности 05.18.04 - «Технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств».
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Международных (Воронеж - 2006, 2008, 2009, 2010 гг., Орел – 2006, 2007 гг., Смоленск – 2007 г., Екатеринбург - 2009 г., Пятигорск - 2010 г.), Всероссийских и региональных (Москва – 2011 г., Тюмень – 2009 г., Краснодар - 2005 г.) конференциях, конгрессах и симпозиумах. Результаты работы демонстрировались на Международной постоянно действующей выставке «Воронежский агропромышленный форум» в 2009 г. и были отмечены дипломами.
Публикации. По материалам исследований опубликовано 27 работ, в том числе 14 статей в журналах, рекомендованных ВАК Минобнауки РФ, получен 1 патент РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и результатов, списка литературы из 185 наименований и приложений.
Оптимизационная комбинаторика ингредиентов в корреляции статуса функциональных продуктов
На основе анализа структуры питания населения России, с учетом существующей экологической ситуации, нарастающего отрицательного влияния техногенной нагрузки и прогрессирующего ухудшения состояния здоровья населения, академиком РАМН В.А. Тутельяном была выдвинута концепция оптимального питания, предусматривающая необходимость и обязательность полного обеспечения потребностей организма не только в энергии, белках, жирах и углеводах, но и в обширном ряде жизненно необходимых микронутриентов, про- и пребиотиках и других биологически активных веществах природного происхождения [141, 142].
По мнению академика РАМН В.А. Тутельяна, здоровье современного человека в значительной степени определяется характером, уровнем и структурой питания, которые имеют ряд очень серьезных нарушений. Нарушение структуры питания - главный фактор, наносящий непоправимый, на несколько порядков более сильный, чем экологическая загрязненность, урон нашему здоровью. Существенное значение для организма имеет сбалансированный микроэлементный гомеостаз. Наиболее четко прослеживается связь дисбаланса этой системы с такими заболеваниями, как болезни кожи, ногтей и волос, сердечно-сосудистой системы и опорно-двигательного аппарата, крови, нарушение роста и развития, бесплодие и различные сексуальные нарушения, сахарный диабет, аллергия и другие. Обеспечение баланса витаминов, макро- и микроэлементов в продукте позволяет формировать его функциональные свойства, нарушение баланса в рационе питания приводит к различным негативным последствиям для организма (табл. 1.1, 1.2) [10, 14,41, 105, 131, 143, 158].
Одним из наиболее часто встречающихся последствий недостатка микроэлементов являются железодефицитные состояния (ЖДС). Группу наиболее высокого риска по этому заболеванию составляют новорожденные и маленькие дети, а также беременные и кормящие женщины. Наиболее часто ЖДС развиваются у детей первых 2- лет жизни из-за высоких потребностей в железе, вследствие быстрого роста и развития и относительно низкого содержания его в рационе. Причиной дефицита железа является нарушение баланса в сторону преобладания расходования железа над поступлением, наблюдаемое при различных физиологических состояниях или заболеваниях:
кровопотери различного генеза;
повышенная потребность в железе;
нарушение усвоения железа;
врожденный дефицит железа;
нарушение транспорта железа вследствие дефицита трансферрина.
Существует ряд физиологических состояний, при которых потребность в железе резко увеличивается. К ним относятся беременность и лактация, а также периоды усиленного роста у детей. Баланс железа в этот период находится на грани дефицита, и различные факторы, уменьшающие поступление или увеличивающие расход железа, могут приводить к развитию железодефицитной анемии. Важной составляющей терапии ЖДС является соответствующая диета, полноценная не только по железу, но и по белку, главным образом животного происхождения с обогащением растительными компонентами. Исследования показали, что железо из продуктов животного, рыбного происхождения усваивается более полно, чем из продуктов растительного происхождения. Установлено, что из мясных продуктов усваивается до 30 % железа, из зерновых 5-10 % [19, 59, 118]. В табл. 1.3 приведен процент усвоения человеком железа из различных продуктов.
Как видно из таблицы, свиная печень и рыбное сырье содержат значительное количество железа и могут служить его источником при разработке рецептур продуктов, рекомендуемых при железодефицитных состояниях.
Сбалансированность белкового состава является важнейшим свойством функционального продукта. Белковые молекулы участвуют во всех основных процессах жизнедеятельности человека. Значение белков определяется не только многообразием их функций, но и незаменимостью другими пищевыми веществами [5, 15, 88, 101, 111, 163]. Взрослый человек нуждается в получении с пищей в среднем 1 -1,2 г белка на 1 кг массы тела, причем важен его определенный сбалансированный аминокислотный состав [27, 53, 116]. По аминокислотному составу белки животного происхождения более соответствуют структуре человеческого тела, а значит, в большей степени отвечают потребностям организма [9, 39, 76, 117]. В качестве численных характеристик, достаточно полно отражающих сбалансированность незаменимых аминокислот в белке оцениваемого продукта питания, в настоящее время используют коэффициент утилитарности аминокислотного состава, который в идеале должен быть равен 1 [146, 162].
В настоящее время остро стоит проблема несбалансированности пищевого рациона населения страны вследствие потребления очищенных, рафинированных продуктов. Одним из путей решения этой проблемы является создание продуктов питания, обогащенных пищевыми волокнами (ПВ). Существует определенная классификация ПВ (рис. 1.3), отражающая обширный спектр их свойств [38, 47, 71, 146, 147].
ПВ не гидролизуютея пищеварительными ферментами человека и не всасываются в тонком кишечнике, однако их значение в питании весьма существенно. ПВ выводят из организма ряд метаболитов пищи и загрязняющих ее веществ, регулируют физиологические, биохимические процессы в органах пищеварения [1, 51, 57, 75, 140]. По данным многих исследователей суммарное содержание ПВ в суточных рационах питания населения в среднем должно составлять 25...30 г.
Введение ПВ в состав пищи снижает ее калорийность, что представляет особый интерес при производстве продуктов, содержащих пониженное количество энергии. Отличаясь в ряде случаев повышенной гидрофильностью, ПВ хорошо удерживают воду и могут увеличивать сроки сохранения.
Детоксицирующие свойства пектиновых веществ обусловливают их применение для лечения аллергических заболеваний. Другим физиологическим свойством пектина является обволакивающее и защитное действие. Пектиновые вещества способны образовывать гель на поверхности слизистой желудка и кишечника и тем самым предохранять их от раздражающего влияния агрессивных факторов. Гемостатические свойства пектиновых веществ используют при легочных кровотечениях, кровотечениях пищевода, желудка, гемофилии и гинекологических заболеваниях. Большой интерес представляют липидно-нормализирующие и гипогликемические свойства пектинов [23, 24, 41, 142, 160, 164].
По мнению ученых из Мичиганского Ракового фонда раковые клетки и пектин образуют прочный комплекс. Галактозные комплексы на макромолекуле пектина связывают на поверхности раковых клеток белковые комплексы, ответственные за «прилипание» к здоровым тканям, и таким образом, препятствуют процессу метастазирования [168, 170]. При изучении влияния ПВ на обмен холестерина было установлено, что для снижения уровня содержания плазменного холестерина наиболее эффективны источники нецеллюлозных полисахаридов, что связано с их способностью повышать экскрецию и обмен желчных кислот, задерживать поглощение липидов из тонкой кишки, а основным компонентом, ответственным за связывание желчных кислот в кишечнике является лигнин, связанный с целлюлозными полисахаридами клеточных стенок [23, 50, 59].
Среди физико-химических свойств ПВ необходимо отметить влагоудерживающие, ионообменные и сорбционные свойства.
Пищевые волокна оказывают влияние на всасывание ряда металлов, в том числе кальция, магния, цинка, анионов кислот, а также полярных органических веществ: фенола, карбамида, холевых кислот и других веществ. Повышенная сорбционная способность ПВ, выделенных из некоторых видов растительного сырья, позволяет получить диетические продукты, снижающие содержание ионов металлов в пищеварительном тракте, в том числе свинца, кадмия и др. [103, 106, 124, 128, 172].
Исследование функционально-технологических свойств комбинированных рыбно-печеночно-растительных систем
Функционально-технологические свойства определяют ряд важнейших характеристик продуктов - условия порционирования, формования, режимы и способы тепловой обработки, потери питательных веществ при кулинарной обработке, органолептические показатели готовых блюд. Определение функционально-технологических свойств (ФТС) - влагоудерживающей (ВУС), влагосвязывающей (ВСС), эмульгирующей (ЭС) способности проводили с целью выявления влияния каждого из компонентов на свойства комбинированной системы,в целом [6, 9, 12]. Исследовали различные соотношения компонентов модельных систем печень-зубатка, печень-хек, печень-минтай: в измельченную печень вводили фарш из филе исследуемых видов рыб в количествах от 10 % до 70 %. Установлено, что увеличение массовой доли рыбного сырья в модельных системах положительно влияет на ФТС фарша (рис. 3.3, а, б, в). При увеличении массовой доли рыбы в составе фарша с 12, 5 % до 70,5 % ВСС возросла с 64 % до 80 %, ВУС с 68 % до 80 %, ЭС с 45 % до 59 %.
Установлено, что наибольшее влияние на формирование функционально-технологических свойств печеночно-рыбных фаршевых систем оказывает хек, наименьшее - зубатка.
Математическая обработка результатов зависимости влагоудерживающей способности (у) от концентрации массовой доли рыбного сырья в системе (х) позволила получить следующие уравнения: для хека у = 2,0х + 67,1; минтая у = 1,9х + 59,5; зубатки у = 1,8х + 58,8, водосвязывающей способности: для хека у = 1,9х + 67,5; минтая у = 1,8х + 60,2; зубатки у = 1,7х + 58,6, эмульгирующей способности: для хека у = 1,6х + 46,2; минтая у = 1,15х + 43,1; зубатки у=1,17х + 46,5.
В качестве параметра оптимизации концентраций растительных компонентов рассматривали область пересечения значений функций ФТС и максимума функции комплексного критерия качества (ККК), определяемого по суммарному значению оцениваемых органолептических и технологических показателей системы:
- консистенции системы до тепловой обработки (qj);
- консистенции системы после тепловой обработки (q2);
- формуемости (q3);
- вкуса (q4);
- структуры фарша (q5).
Обобщая их в суммарно выявленные рациональные рецептурные композиции на основе печени, рыбного и растительного сырья получим: U = qt + q2 + q3 + q4 + qs, который должен стремиться к максимуму.
Перечисленные выше критерии оценивались экспертами по пятибальной системе (табл. 3.3-3.8).
Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что хек обладает более высокими значениями влагосвязывающей, влагоудерживающей и эмульгирующей способности, зубатка обладает наименьшими значениями перечисленных свойств.
Введение растительных ингредиентов оказало более существенное влияние на изменение функционально-технологических свойств фарша по сравнению с введением рыбы. Результаты исследований при введении гречневого продела или геркулеса (предварительно измельченных до размеров частиц 35-50 мкм) в диапазоне от 5 % до 40 % от массы фарша при введении 5 % пищевых волокон представлены на рис. 3.3, 3.4, 3.5.
Установлено, что эмульгирующая способность фарша возрастает с увеличением массовой доли растительных ингредиентов на 30 %. Следует отметить, что геркулес интенсивнее влияет на исследуемые показатели фарша в сравнении с гречневым проделом, что может быть связано с более высоким содержанием в углеводном составе геркулеса крахмалов, характеризующихся более высокой способностью к набуханию.
Математическая обработка результатов позволила получить уравнения: для рис. 3.4 а обработка результатов позволила получить уравнения: для хека у = 1,9х + 66,9; минтая у = 2,3х + 62, 4; зубатки у = 1,9х + 58,4; для рис. 3.4 б обработка результатов позволила получить уравнения: для хека у = 2,0х + 68,4; минтая у = 2,3х + 64,1; зубатки у = 1,9х + 60,1.
В результате исследования функционально-технологических свойств поликомпонентных фаршевых систем можно сделать заключение, что с увеличением массовой доли растительных компонентов в фарше возрастают их влагоудерживающие, влагосвязывающие и эмульгирующие свойства. Установлено, что измельченный геркулес влияет на перечисленные свойства более выражено по сравнению с гречневым проделом. Таким образом, рассчитанные значения критерия ККК и анализ области пересечения функций ФТС и ККК позволяют сделать вывод, что оптимальной с точки зрения удовлетворения перечисленным критериям является массовая доля растительного сырья (геркулеса, гречневого продела) - 13-15 % и дополнительно внесенные пищевые волокна - 5 %. При увеличении массовой доли круп более указанного диапазона отмечено преобладание вкуса круп, излишнее уплотнение консистенции, появление рассыпчатости.
Были проведены исследования по изменению функционально-технологических свойств фаршевых систем при введении в рецептур печени, подвергнутой предварительной тепловой обработке в качестве которой применяли припуекание. Полученные результаты свидетельствуют о некотором снижении значений ФТС при введении предварительно обработанной печени, по сравнению с сырой, что может быть объяснено денатурационными изменениями белков печени с утратой ими способности связывать и удерживать воду. Однако, при этом наблюдалось улучшение органолептических свойств, изделия характеризовались более нежным вкусом, сочной нежной более однородной консистенцией, более светлым цветом. Введение растительных компонентов позволило увеличить значения ФТС, придать фаршам консистенцию, позволяющую формовать изделия и сохранять их форму в процессе тепловой обработки.
В результате исследования функционально-технологических свойств поликомпонентных фаршевых систем можно сделать заключение, что с увеличением массовой доли растительных компонентов в фарше возрастают их влагоудерживающие, влагосвязывающие, эмульгирующие свойства, что позволяет получить фарши со структурными характеристиками, обеспечивающими возможность формования изделий и определенной адгезионной активностью, предполагающей возможность панирования. Кулинарные изделия на основе сочетания припущенной печени, рыбного сырья и растительных компонентов обладали более высокими органолептическими показателями.
Влияние тепловой обработки на формы связи влаги в рыбно-печеночно-растительном фарше
С целью выявления особенностей влияния тепловой кулинарной обработки на изменение форм связи влаги в кулинарных изделиях сравнивали характеристики, полученные методом DTA для рыбно-печеночно-растительных комбинированных рубленных систем и готовых кулинарных изделий на их основе.
Экспериментально отмечено, что тепловая обработка комбинированных рубленых систем повлекла понижение Ті - температуры начала термолиза (отклонение от базовой линии кривой DTA на рис. 4.8), которая для фаршей и готовых изделий с геркулесом составила (К) - 473 и 453 соответственно, с гречневым проделом - 478 и 450 соответственно.
В результате термообработки комбинированных рубленых систем происходят физико-химические процессы, влияющие на перераспределение влаги между биополимерами. При введении растительных компонентов и перемешивании комбинированных систем влага распределяется между белками и полисахаридами растительного и животного сырья, обусловленное набуханием углеводов растительных компонентов. При тепловой обработке происходит денатурация белков и клейстеризация крахмала, что сопровождается дальнейшим перераспределением фракций связанной влаги между полисахаридами и белками [39, 148].
На рисунке 4.9 отчетливо видны четыре участка (ABCD0) для фаршей и три (АВСО) для биточков, что свидетельствует о ступенчатом выделении полисорбционной и моноадсорбционной влаги. В интервале температур (К) для комбинированной системы № 2 до и после тепловой обработки 363 - 383 и 333 - 343 соответственно, для системы № 5 53 - 373 и 343 - 353 соответственно, что соответствует разложению веществ с выделением газообразных составляющих и началу удаления химически связанной воды. Каждой из ступеней дегидратации соответствует процесс выделения воды с различной энергией связи.
Дериватограммы комбинированных рубленых систем до и после тепловой обработки (рис.4.9) характеризуются наличием температур ступеней гидратации, денатурации веществ, температурных интервалов устойчивости промежуточных соединений, определяемых пиками эндотермических эффектов, сопровождающихся испарением влаги и возможным отделением газообразных фракций (табл. 4.3).
Перечисленные эффекты на кривой DTA, сопровождаются изменением массы (зависимостьTG) и соответствующими участками кривой DTG, что позволяет определить начало и окончание процессов изменения энтальпии в системе.
Нагреву и удалению «свободной» воды соответствует участок АВ, при этом десорбция капиллярной воды характеризуется более низкими величинами энергии активации по сравнению с водой, высвобождающейся на второй ступени процесса. Вода, выделяющаяся на второй и третьей ступенях (промежуточная), образует несколько последующих слоев молекул, более прочно связанных с продуктом что соответствует участкам ВС, СО, BjCi.
При температуре продукта свыше температуры пика эндотермического эффекта наблюдается начало распада веществ исследуемых объектов. При дальнейшем повышении температуры пикообразный характер графиков DTG обусловлен значительной денатурацией веществ, что отмечается и на зависимости TG при снижении массы образца, с последующим обугливанием продукта. Вторая и третья ступени дегидратации, соответствующие участкам ВС, СО соответствуют удалению прочно связанной воды, гидратирующей активные группы сухих веществ. На четвертой ступени (участок СО) завершается преобразование и разрушение структуры полисахаридов и белков.
Полученные данные позволили установить температурные интервалы дегидратации воды и преобразования сухих веществ при тепловой обработке комбинированных рубленных систем с введением геркулеса или гречневого продела, а также выявить температурные зоны, которые соответствуют высвобождению влаги с различной формой и энергией связи, что свидетельствует о влиянии тепловой обработки изделий на перераспределение влаги между белками и полисахаридами в пользу последних. Установлено, что готовые изделия сохраняют определенные количества свободной влаги, но фракций кинетически однородной влаги в них меньше (3) по- сравнению с исходными системами (4), что подтверждает переход влаги из состояния белок-вода в белок-полисахарид.
Исследование аромата комбинированных кулинарных изделий с применением матрицы пьезосенсоров
Исследуемые комбинированные системы обладали ароматом, свойственным входящим в состав рецептуры ингредиентам: рыбному сырью, печени, при этом аромат отдельных компонентов изделий был более или менее выражен. Степень доминирования аромата печени или рыбы позволяет позиционировать готовые изделия как изделия либо из печени, либо из рыбы соответственно. Известно, что экспертная оценка органолептических показателей - субъективна и определяется квалификацией эксперта. В данной работе впервые была исследована возможность использования матрицы пьезосенсоров, организованной по методологии электронный нос для количественной и качественной оценки состава равновесной с продуктом газовой фазы, формирующей аромат продукта [66, 84].
Сенсоры были подобраны таким образом, чтобы установить максимальные различия в аромате исходного сырья и количественно оценить влияние печени и различных видов рыбы на аромат готового изделия. Полученные «визуальные отпечатки» и их площади позволили заключить, что для всех образцов характерен индивидуальный аромат, отражающий уникальный состав равновесной газовой фазы выделяемой пробами. Как видно из рис. 5.5, выбранными сенсорами наиболее интенсивно сканируется аромат печени (S = 228 усл. ед2.) и минтая (188 усл. ед.2), примерно в равной степени выражены ароматы хека и зубатки (126 и 129 усл. ед . соответственно).
Отмечено, что печень и хек содержат легколетучие вещества, наиболее интенсивно сорбирующиеся на всех видах сорбентов, представленные различными по полярности соединениями (альдегидами, кетонами, спиртами и т. д.), в равновесной газовой фазе печени их больше на 40-45 %. Наиболее специфичный профиль аромата имеет зубатка.
Состав равновесной газовой фазы для зубатки менее разнообразен, чем у хека, минтая и печени, в ней преимущественно содержатся легко летучие альдегиды, спирты, терпены для которых характерна самопроизвольная десорбция и быстрая затухающая сорбция. Равновесная газовая-фаза минтая представлена веществами, для которых характерна накопительная сорбция, увеличение сигналов сенсоров во времени (рис. 5.5).
Комбинирование печени с каждым видом исследуемого рыбного сырья позволило получить фарш и кулинарные изделия с различной степенью выраженности аромата входящих в рецептуру ингредиентов.
На рис. 5.6 представлены «визуальные отпечатки» аромата проб, содержащих печень и различные виды рыбного сырья в соотношении 1:1. По форме «визуальных отпечатков» можно сделать вывод, что для каждой рецептуры характерен индивидуальный аромат, определяемый преобладающим влиянием одного из ингредиентов: для рецептур на основе комбинирования печени и хека характерно сходство формы «визуального отпечатка» с отпечатком сигнала печени, что совпадает с оценкой запаха как выраженный «печеночный». Аромат зубатки - наиболее выражен и изделия на основе комбинации печени и зубатки характеризовались выраженным рыбным запахом. Введение в рецептуру растительного сырья не повлекло существенного изменения качественной характеристики откликов пьезосенсоров, то есть объективно присутствие растительных ингредиентов в рецептуре не оказало влияния на аромат комбинированных изделий. Установлено также, что площадь «визуального отпечатка» для образцов с гречневым проделом на 7-10 % больше, что свидетельствует о более выраженном влиянии гречневого продела на интенсивность аромата исследуемых систем. Введение пищевых волокон в рецептуры не оказало влияния на визуальный отпечаток и аромат изделий.
Таким образом, доказана возможность использования пьезосенсорного метода для объективной оценки аромата исходного сырья, различных комбинаций и готовых изделий, а также варианты формирования выраженного рыбного или печеночного аромата изделий в зависимости от потребительских предпочтений.
