Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Изучение окислительных процессов в пищевых продуктах 9
1.1. Химический состав кондитерских изделий и изменение качества в процессе хранения по показателям окислительной порчи жиров. 9
1.2. Исследование процессов окисления жиров в пищевых продуктах 12
1.3. Измерение окислительной стабильности. 25
1.4. Применение антиоксидантов в пищевых продуктах 26
1.5. Выделение липидов для исследований 33
Глава 2. Формирование качества изделий в процессе их производства 35
2.1. Сырье 35
2.2. Производство галет 38
2.3. Производство шоколада 40
2.4. Выводы по обзору литературы. Цель и задачи исследования 41
Экспериментальная часть
Глава 3. Объекты и методы исследования 45
3.1. Схема исследования 45
3.2. Объекты исследования
3.2.1. Галеты 48
3.2.2. Шоколад 50
3.3. Методы исследований 54
3.3.1. Исследование органолептических показателей методом построения профилограмм
3.3.2. Оценка физико-химических показателей по НТД 59
Определение массовой доли влаги
Определение массовой доли жира
Определение кислотного числа
3.3.3. Определение жирнокислотного состава 59
3.3.4. Определение состава токоферолов 60
3.3.5. Определение окислительной стабильности
липидов (времени индукции) 60
3.3.6. Методика «ускоренного старения» 61
3.3.7. Выделение липидов 4 61
3.3.8. Определение перекисного числа 62
3.3.9. Определение липазы альтернативным методом 62
3.3.10. Математическая обработка результатов 63
Глава 4. Исследование качества галет по показателям окислительной порчи жиров 65
4.1. Сырьё, используемое в производстве галет 65
4.2. Галеты 68
4.3. Изменение качества галет в процессе их хранения 72
4.4. Выводы по главе 88
Глава 5. Исследование качества шоколада по показателям окислительных изменений липидов 90
5.1. Полуфабрикаты 90
5.2. Шоколад 91
5.3. Изменение качества шоколада в процессе его
хранения 93
5.4. Выводы по главе 108
Глава 6. Окислительные изменения липидов галет и шоколада в процессе ускоренного старения изделий 109
6.1. «Ускоренное старение» галет 109
6.2. «Ускоренное старение» шоколада 112
6.3. Выводы по главе 116
Выводы 117
Использованная литература
- Исследование процессов окисления жиров в пищевых продуктах
- Производство шоколада
- Оценка физико-химических показателей по НТД
- Изменение качества галет в процессе их хранения
Исследование процессов окисления жиров в пищевых продуктах
Основными видами пищевой порчи липидов являются окислительные и гидролитические процессы, характеризующиеся накоплением определенных групп химических соединений.
В жирах, содержащих воду и характеризующихся высоким значением её активности, содержащих ферменты липазу, фосфолипазу, образовавшиеся в результате жизнедеятельности микроорганизмов, а также сильные органические и неорганические кислоты, протекают, преимущественно, гидролитические процессы.
Если в состав жира входят низкомолекулярные кислоты (с количеством углеродных атомов в молекулах от 6 до 12), то образующиеся при гидролизе свободные жирные кислоты придают продуктам неприятные вкус и запах.
Поэтому у кокосового масла, характеризующегося наличием в его жирнокислотном составе лауриновой кислоты, возникает мыльный вкус, а у сливочного - привкус масляной кислоты.
Окисление липидов возможно только в присутствии кислорода. Хранение продуктов в вакууме или в атмосфере инертного газа, в отсутствии главного фактора окисления - кислорода, исключает окислительные процессы. Упаковки и качество упаковочного материала влияют на антиоксидантные свойства продуктов, тормозя проникновение кислорода и паров воды из воздуха [35,149].
В работе [208] показано, что антиоксиданты могут мигрировать через упаковку продуктов.
При окислении липидов, в состав которых входят ненасыщенные кислоты, образуются, преимущественно, альдегиды, а из липидов с насыщенными средне- и низкомолекулярными кислотами алкилметилкетоны, имеющие характерные запахи показали авторы обзора [155].
Авторами работ [34, 142] показано, что источниками реверсии вкуса, характерного для соевого масла являются продукты окисления линолевой и линоленовой кислот - 2-пентилфуран и другие вещества, возникающие под действием фермента липоксигеназы при хранении и переработке соевых бобов.
При образовании гидропероксидных соединений продукты становятся токсичными. В публикациях [178, 185] показаны способы контроля пероксидных и гидропероксидных соединений в липидах, содержащихся в пищевых продуктах.
В соответствии с "Медико-биологических требованиями и санитарными нормами качества продовольственного сырья и пищевых продуктов" значение перекисного числа в растительных маслах - не более 10 МЭкв. активного кислорода на 1 кг жира.
В работах [116, 117] на примерах различных жиров показано, что качество сырья (жиров) для производства конкурентоспособных кондитерских изделий необходимо контролировать не только по технологическим показателям, но и по другим показателям, характеризующим изменения качества, в том числе жирнокислотный состав, перекисное число, кислотное число. Таким образом, использование жиров с высокими уровнями требований по показателям окислительной порчи повышает качество изделий и увеличивает срок их хранения.
В обзоре [28] показана зависимость окислительной стабильности различных пищевых продуктов от условий их хранения. Авторы этого обзора провели оценку продуктов по микробиологическим и окислительным показателям. Они исследовали неферментативное покоричневение (реакции мелаидинообразования), изменение влажности и веса, потерю питательной ценности и взаимодействие продукта питания с упаковкой. В этом обзоре показана необходимость изучения изменений качества в процессе хранения изделий для каждого конкретного случая.
Авторы [155] показали, что неферментативное покоричневение - это сложный комплекс реакций, приводящий к изменениям питательной и органолептической ценности. Иногда эти изменения считают нормальными, например, при обжаривании кофе, а в ряде случаев они нежелательны, например, у фруктов, сухого молока или яиц.
Покоричневение изделий обуславливают либо продукты реакции редуцирующих углеводов или продуктов их разложения с аминокислотами, либо взаимодействия окисленных липидов с белками, при этом интенсивность окраски пропорциональна степени ненасыщенности липидов.
Проблемы окисления интересуют специалистов многих естественных наук. Использованием различных объектов и различных методов исследований объясняется разнородность публикаций фактов, процессов в области пероксидного окисления.
Производство шоколада
Ионол с концентрации 200 мг/кг замедляет процесс окисления кукурузного масла, а а-токоферол с концентрацией 1000 мг/кг - ускоряет.
Ранее указывалось, что окислительная стабильность различных пищевых продуктов зависит от условий их хранения. Важнейшим фактором, влияющим на сохранность пищевых продуктов, является температура хранения.
Авторами работы [28] приведены общие результаты исследований качества пищевых продуктов при различных температурах для различных продуктов. Предложено изучать процессы порчи при 22 С, 38 С и 50 С. В различных объектах изменения качества происходят с различными скоростями. Стабильность пищевых продуктов может быть выражена математически: Y = а + bt, где Y - мера качества (вкус, текстура, окисление жиров и пигментов и др.), t - время хранения, Т - температура хранения. Углы наклона этих прямых различны для различных температур, b = f (Т), где а - качество продукта в нулевой момент времени, a b - степень изменения качества Y за единицу времени.
Введение в пищевые продукты различных природных и синтетических добавок используется с целью увеличения сохранности липидосодержащих продуктов и сырья.
В работе [83] рассмотрены процессы порчи молочного и говяжьего жиров и влияние добавок производных 1,2-дигидроизохинолина.
Авторы работы [29] добавляли витаминный премикс и кверцетин для изменения кинетики окисления. Показано повышение стабильности органолептических показателей сухих завтраков при хранении
В работах [135, 136, 137] показано, что введение природного дигидрокверцитина в концентрации до 1,0 % увеличивает срок хранения шоколада с добавлениями в 2-2,5 раза. Там же имеются данные о том, что активность а-токоферола в несколько раз выше. Окислительная стабильность оценивалась в этих работах по способности защищать модельные липиды.
Для замедления окислительной порчи сухого цельного молока в авторы работы [61] предложили использовать дигидрокверцетин. Они прогнозировали возможность хранения сухого цельного молока при температуре 0-10С не менее 18 месяцев.
Антиоксидантное действие фосфатидов в маргарине, содержащем 18 % воды не проявляется вследствие высокого окислительно-восстановительного потенциала его водно-молочной фазы. Это значит, что в первую очередь расходуются антиокислители, содержащиеся в водной фазе [55,123].
С целью обогащения кондитерских изделий витаминами проводятся исследования их сохранности.
В работах [10, 25] представлены результаты исследований содержания и сохранности витаминов С, Е и бета каротина при производстве кондитерских изделий. Отмечено быстрое разрушение бета каротина в процессе производства и сохранность около 77 % аскорбиновой кислоты. Доля витамина Е практически не изменялась.
Авторы работ [134, 186] описали физико-химические свойства токоферолов и Р-каротина, их роль в питании и пути применения в пищевой промышленности. Исследована добавка «Веторон» (витамины Е, С и р-каротин) как антиоксидант в сухих смесях для пончиков. Антиоксидантная активность оценена по способности замедлять термическое окисление метилолеата.
Запатентован способ производства шоколадной массы с введением антиоксиданта в рецептурную смесь на стадии разводки. Концентрат смеси токоферолов Токомикс вводят в количестве 0,01-0,1 %. Полученная шоколадная масса, по мнению авторов работы [131], сохраняет свои высокие качественные показатели в течение года.
Как пищевую добавку антиоксидантного действия авторами работы [6] использован биологически активный растительный пигмент каротиноидного ряда ликопин. Он в два раза активнее Р - каротина "тушит" синглетный кислород.
Предложены научно-практические основы стабилизации качества жиров [89, 122, 148]. Добавление синтетических бутилокситолуола, бутилоксианизола, пропилгаллата и дилудина повышает устойчивость исследованных жиров в 4-6 раз. В качестве антиоксидантов могут быть использованы белки и аминокислоты, Авторы работы [13] показали, что ферменты пепсин и трипсин являются синергистами токоферолов. Авторами работ [79, 181] предпринят поиск антиоксидантов среди производных коричной кислоты, флаваноидов, изофлаваноидов, кумаринов. Многие авторы доказывают преимущества натуральных антиоксидантов. При необходимости использования синтетических антиоксидантов, их целесообразно вводить в жиры, используемые в качестве сырья для производства кондитерских изделий. Наибольшее распространение в мире в качестве антиоксидантов получили синтетические бутилоксианизол и бутилокситолуол, имеющие сходный механизм действия, которые эффективно работают в концентрациях 20 200 мг/кг продукта. Этими антиоксидантами также можно пропитывать упаковочный материал.
В России разрешены к применению аскорбиновая кислота и её соли, аскорбилпальмитат, концентрат смеси токоферолов, альфа -, гамма -, дельта -токоферолы, пропилгаллат, бутилоксианизол, бутилокситолуол и др.
Оценка физико-химических показателей по НТД
До настоящего времени в кондитерской отрасли разработаны десятки рецептур шоколада [128] и сегодня эта работа продолжается.
Проведены исследования трех образцов шоколада, изготовленных в соответствии с ГОСТ 6534-89. Оценивали влияние добавлений, которые, с одной стороны, уменьшают окислительную стабильность и, с другой стороны добавления, которые повышают окислительную стабильность шоколада.
В литературном обзоре показано, что молочные добавления практически не содержат антиоксидантов и поэтому они уменьшают сохранность шоколада. А добавления кофе, наоборот, обладают антиоксидантными свойствами и поэтому они увеличивают окислительную стабильность шоколада.
Исходя из этого, были выбраны: - шоколад без добавлений с содержанием какао продуктов - 43 %; - шоколад с молочными добавлениями (22 %), с содержанием какао продуктов - 35 %; - шоколад с молочными добавлениями (22 %) и 3,9 % натурального молотого кофе с содержанием какао продуктов - 35 %.
Рецептурную смесь готовят в универсальных или других смесительных машинах с водопаровым обогревом при температуре 35-40 С до получения однородной шоколадной массы, содержащей 26-28 % масла какао. Для измельчения шоколадной массы применяются пятивалковые мельницы. После измельчения шоколадную массу разводят маслом какао и добавляют рецептурное количество фосфатидов, растворенных в масле какао (в соотношении 1:1). Продолжительность перемешивания массы 15-20 минут при температуре 40-45 С. Для уменьшения вязкости и создания полной однородности шоколадную массу коншируют 3-5 часов. , Молочные сорта шоколада обрабатывают при температуре 45-50 С. Темперирование шоколадной массы производится при температуре 30-32 С. Формы для отливки нагревают до 33-35 С. После наполнения форм с шоколадной массой для удаления воздушных пузырьков и равномерного распределения ее подают на транспортер. Продолжительность обработки -2-4 минуты. Затем формы охлаждают при температуре 8-12 С в течение 25-35 минут. Шоколад подают на завертку и упаковку при температуре 15-18 С. В соответствии с требованиями нормативно-технической документации проведена оценка шоколада по органолептическим показателям. Массовые доли сахара, жира и влажность в шоколаде были в соответствии с расчетным содержанием по рецептуре с учетом допускаемых отклонений. Массовая доля какао продуктов в шоколаде по рецептуре должна быть не менее 25,0 %. Содержание токсичных элементов, афлатоксина В! и остаточное количество пестицидов не должно превышать утвержденных норм. Исследованные образцы шоколада хранили в соответствии с ГОСТ 6534-89 в чистом, хорошо вентилируемом помещении при температуре (18+3) С и относительной влажности не более 75 %, не подвергая воздействию прямых солнечных лучей, далее 1 м от источников тепла, в заводской упаковке - завернутыми в алюминиевую фольгу для упаковывания пищевых продуктов по ГОСТ 745 и этикеточную бумагу по ГОСТ 7625. Отбор проб проведен в соответствии с ГОСТ 5904-82 1 раз в месяц.
Построение профилограмм органолептических показателей по известной методике [109]. Новизна заключается в том, что проведены исследования разработанных показателей при хранении кондитерских изделий.
Профильный анализ имеет большие перспективы в органолептическом анализе благодаря гибкости и возможности приспособить его для решения различных задач исследовательского или производственного t характера. Недостатком этого метода является трудность выражения различных ощущений различными описательными терминами.
Сущность данного метода заключается в том, что каждой профилограмме соответствует определенный единичный показатель (или свойство).
Использован балловый метод проведения органолептического анализа. Метод позволяет установить уровни частичного (по отдельным показателям) и общего (по комплексу показателей) качества. Результаты оценки выражают в виде баллов условной шкалы с возрастающей последовательностью чисел, каждое из которых соответствует определенной интенсивности того или иного показателя качества. При использовании научно обоснованной балловой системы и соблюдении других основных требований метод балловой оценки позволяет получать достаточно объективные, надежные, хорошо воспроизводимые результаты.
Использована пятибалловая шкала органолептического анализа пищевых продуктов. 5 баллов означает самую высокую оценку рассматриваемого показателя качества (или свойства), 4 - хорошее качество, 3 - удовлетворительное, 2 - плохое (пищевой неполноценный продукт), 1 -очень плохое (технический брак).
Оценку единичных признаков продукта проводили экспертным путем. Органолептические показатели качества кондитерских изделий представлены в виде полной окружности (замкнутой ломаной линии). Наиболее важные частичные признаки расположили по часовой стрелке, интенсивность отложена по радиусам. На одном рисунке расположены несколько профилограмм, каждая из которых характеризует органолептические показатели изделий, полученные после определенного времени хранения изделий. Для галет и шоколада специально разработаны схемы-таблицы, содержащие основную характеристику качественных уровней единичных признаков (Табл. 2-5).
Изменение качества галет в процессе их хранения
Итак, проведены исследования галет, упакованных в пленки из полимерных материалов. Необходимо отметить, что для весовых галет такие изменения происходят значительно быстрее.
Срок годности изделий определяли по перекисному числу при достижении уровня 10 Ммоль акт. кисл. на 1 кг жира. При этом органолептические показатели запаха и вкуса могут не изменяться одновременно с увеличением перекисного числа. Только по истечении определенного времени, в результате распада пероксидов, образуются карбонильные соединения, которые ухудшают запах и вкус изделий.
Защита от окисления в многокомпонентных кондитерских изделиях осуществляется многими антиоксидантами различных видов. Эти антиоксиданты, как показано в литературном обзоре, не обязательно «работают» одновременно. В первую очередь происходит окисление антиоксидантов с наибольшим окислительно-восстановительным потенциалом.
В период действия антиоксиданта скорость образования и распада пероксидов практически одинаковы. Значение перекисного числа в этот период минимальное и не происходит значительного изменение его величины. Концентрация антиоксиданта постоянно уменьшается и в определенный момент прекращает оказывать влияние на ингибирование окислительных реакций.
По нашему мнению, скорость распада пероксидов в этот момент резко уменьшается. В тоже время окислительные изменения жирных кислот продолжаются, что приводит к резкому возрастанию концентрация пероксидов в жире изделий.
В этот момент времени происходит увеличение значения показателя перекисного числа.
В течение определенного времени, необходимого для контакта реагентов, образовавшиеся в результате окисления пероксидные производные жирных кислот, взаимодействуют с другим антиоксидантом или распадаются. Концентрация пероксидов уменьшается до минимально возможной для данного объекта в данных условиях. Снова наступает период медленного окисления.
В таблице 12 показано как влияет окислительная стабильность сырья, определяемая временем индукции, на окислительную стабильность и срок годности изделий.
Использование соевого масла, имеющего низкое значение времени индукции - 3,5 часа, в производстве галет привело более низкому значению времени индукции липидов изделий - 10,1 часов и, таким образом, к более высокой скорости окислительных процессов. Следствием этого явилась относительно низкая сохранность этих галет,,- 5 мес.
Зависимость срока годности от времени индукции липидов сырья и галет. Время индукции липидов, час Срок годности галет, мес. Сырьё Галеты Соевое масло 3,5 10,1 5 Кондитерский жир 6,7 21,1 6 Пальмовое масло 22,0 38,1 9 Использование в качестве сырья кондитерского жира с временем индукции 6,7 часов позволило произвести галеты с времени индукции липидов равным 21,1 часа и сроком годности - 6 месяцев.
Галеты с пальмовым маслом с наиболее высоким значением времени индукции использованного жира - 22,0 часа, имеют наибольший среди исследованных изделий срок годности - 9 месяцев. Из таблицы 12 видно, что готовые изделия имеют более высокие значения времени индукции, чем соответствующие жиры, из которых они произведены. Увеличение времени индукции изделий по отношению к исходным жирам связано, наиболее вероятно, с образованием меланоидинов в процессе выпечки мучных изделий. Как показано в обзоре [155], меланоидины обладают антиоксидантными свойствами. Результаты проведенной работы показали, что использование в производстве галет жира с высоким значением показателя окислительной стабильности (38,1 час.) приводит производству изделия с высоким (9 мес.) сроком годности (при прочих равных условиях). ; Это показывает необходимость контроля окислительной стабильности жиров, используемых в производстве галет с прогнозируемыми сроками годности.
В технологических процессах производства галет происходит разбавление нестабильных липидов муки более стабильным жиром, предусмотренным рецептурой. В результате этого (а также в результате протекания реакций мелаидинообразования) окислительная стабильность липидов изделия возрастает.
