Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор 8
1.1 Основные направления развития профилактического и функцио- нального питания 8
1.2 Фитодобавки в изделиях функционального назначения 11
1.3 Характеристика СОг - сырья и его свойства 20
1.4 Использование лекарственных растений в пищевой промышленности 23
1.5 Использование нетрадиционных добавок растительного проис- хождения в мучных кондитерских изделиях 28
2 Методическая часть 39
2.1 Методы исследования химического состава СОг-шротов лекарственных и пряно-ароматических растений 39
2.2 Методы изучения реологических характеристик пряничного теста 41
2.3 Методы исследования показателей качества полуфабрикатов и готовых изделий 48
2.4 Методы математической обработки результатов исследований 54
3 Экспериментальная часть 55
3.1. Особенности химического состава и безопасности СОг-шротов лекарственных и пряно-ароматических растений 55
3. 2 Влияние СОг-шротов на реологические, свойства пряничного теста и его структурные характеристики. 62
3.3 Влияние СОг-шротов на качество сырцовых и заварных пряников и обоснование оптимальных дозировок фитодобавок. 69
3.4 Разработка технологии и рецептур приготовления пряников функционального назначения с использованием СОг-шротов лекарственных и пряно-ароматических растений 72
3.4.1 Разработка оптимальных технологических режимов 73
3.4.2 Исследование влияния режимов приготовления на структурно-механические свойства теста для пряников79
3.4.3 Разработка рецептур заварных и сырцовых пряников 84
3.5 Влияние С02-шротов лекарственных и пряно-ароматических растений на качество пряников при хранении 90
3.6 Оценка пищевой ценности заварных и сырцовых пряников функционального назначения с использованием С02-шротов лекарственных и пряно-ароматических растений 97
Выводы и рекомендации 107
Список использованной литературы 110
Приложения 132
- Фитодобавки в изделиях функционального назначения
- Использование нетрадиционных добавок растительного проис- хождения в мучных кондитерских изделиях
- Методы изучения реологических характеристик пряничного теста
- 2 Влияние СОг-шротов на реологические, свойства пряничного теста и его структурные характеристики.
Введение к работе
Получение кондитерских изделий представляет собой индустриальное производство с высоким уровнем технологии и техники и мощным энергетическим хозяйством.
Кондитерские изделия отличаются высокой питательностью и усвояемостью. Для их производства используют разнообразное по химическому составу и свойствами сырье: сахар, крахмальную патоку, фрукты и ягоды, какао бобы, молочные и яичные продукты, муку, жиры и ряд других. Исходная рецептурная смесь может представлять сложную композицию разнообразных компонентов, что позволяет вырабатывать широкий ассортимент изделий. В настоящее время ассортимент кондитерских изделий насчитывает более 3000 наименований, удовлетворяя практически любые запросы населения.
Многие кондитерские изделия являются питательными продуктами длительного хранения (шоколад, печенье, галеты и др.), многие из них отличаются высокой калорийностью, которая колеблется в зависимости от вида изделий, от 1200до2400кДж/100г.
Важное место в кондитерском производстве занимает рациональное использование сырья и экономия наиболее дефицитных его видов - какао бобов шоколадных продуктов, орехов, сливочного масла, пряностей - совершенствование ассортимента продукции, снижение сахароемкости изделий, а также использование для их выработки нетрадиционных, местных видов сырья. В настоящее время разработано и утверждено около 700 рецептур, в состав которых входят вторичные молочные продукты, яблочный и овощной порошки, пюре, подварки и цукаты из овощей, виноградный сок, сухие фрукты, крупка ядра из семян подсолнечника, экструдированные взорванные крупы, модифицированные крахмалы, глюкозно-фруктозные сиропы, фруктово-молочные порошки и многие другие.
Внедрение нетрадиционного, вторичного и местного сырья для произвол- ства новых видов кондитерских изделий массового и функционального потребления обогащенных белками, микроэлементами, полисахаридными пищевыми волокнами, позволяет не только повысить пищевую и биологическую ценность готовых изделий, но и экономить расход ряда рецептурных компонентов[1].
Длительное время, до появления современных медицинских исследований, основой лечения многих заболеваний были лекарственные растения. Польза большинства растений не вызывает сомнений, и по сей день, растения являются основным элементом традиционной медицины.
Современными исследованиями показано, что применение отваров не вызывает побочных эффектов, и единственным противопоказанием применения большинства лекарственных трав является индивидуальная непереносимость.
Кондитерские изделия - удобный объект для обогащения рядом необходимых пищевых веществ, и, в частности, микронутриентами (витаминами и микроэлементами), дефицит которых в питании дошкольников и школьников является серьезной проблемой в стране. Одним из наиболее эффективных, физиологически обоснованных и экономически доступных способов массового улучшения обеспеченности детского и взрослого населения пищевыми веществами является регулярное включение в рацион пищевых продуктов, обогащенных микронутриентами в дозах и соотношениях, соответствующих суточным физиологическим потребностям человека.
Еще более перспективно для обогащения пищевых продуктов использование не чистых витаминных препаратов, а сухих сборов; экстрактов и отваров лекарственных растений. В связи с этим, бесспорна целесообразность использования в пищевой промышленности природного сырья и экстрактов на основе культурных и дикорастущих пищевых и лекарственных растений в качестве источника функциональных добавок из-за целого ряда содержащихся в них биологических активных веществ общеукрепляющего и лечебно-профилактического действия [2].
Среди перспективного растительного сырья для получения пищевых и биологически активных добавок, в кондитерской промышленности практический интерес представляют продукты, получаемые при экстракции жидкой пищевой двуокисью углерода - СОг-экстракты и СОг-шроты из различного растительного сырья. СОг-экстракты и СОг -шроты сравнительно долго сохраняют естественный аромат, придают специфический вкус изделиям. Исследования показывают, что продукты СОг-экстракции содержат комплекс витаминов, провитаминов и биологически активных веществ, находящихся в растении на момент экстракции, являются консервантами и антиоксидантами [2,63,64].
Все изложенное позволяет заключить, что применение при производстве кондитерских изделий СОг-экстрактов и шротов в качестве биологически активной добавки, является перспективным, но требует проведения комплекса технологических исследований, включая определение рецептур, параметров приготовления теста и допустимой продолжительности хранения.
Целью работы являлась разработка технологии мучных кондитерских изделий функционального назначения с использованием фитодобавок.
Фитодобавки в изделиях функционального назначения
Лечение целебными травами всегда привлекало к себе внимание человека. Чтобы полнее и глубже понять причины, обусловившие поразительную долговечность применения лекарственных растений сравнительно с другими лечебными средствами, необходимо, прежде всего, остановиться на вопросах, связанных с возникновением и историей фитотерапии.
В справочных изданиях, в работах по истории использования человеком растений для лечения обычно утверждается, что знакомство человека с их лечебными свойствами относится к глубокой древности [21]. Для подтверждения этого указывается, что уже несколько тысячелетий назад в Древнем Египте были известны многие лекарственные растения.
Наши пищеварительные, кроветворные, выделительные и другие органы прошли длительный период развития. При этом создание типа обмена веществ, строение всех органов, приспособление каждого органа к выполнению строго специфических функций определялись сложным природным комплексом веществ, необходимых для жизнедеятельности человеческого организма, имевшихся в окружающем растительном мире, поскольку растения служили основной пищей человеку, его предкам [2,6, 21,24].
Метод лечения и профилактики заболеваний с помощью трав не имеет противопоказаний. Лекарственные травы лишены побочного действия, не вызывают аллергии, лекарственной болезни или синдрома отмены [2,21,41,145,167]. Для детей, особенно страдающих простудными заболеваниями, повышенной нервной возбудимостью, бессонницей - это высокоэффективное средство лечения [2,11,24,34,166] .В пожилом возрасте, отвары лекарственных трав помогают не только улучшить самочувствие, но и снизить дозировку, а в некоторых случаях и отказаться от приема сильнодействующих небезопасных химиопрепаратов. Актуальным является профилактика заболеваний и лечение беременных женщин отварами лекарственных трав, которые не обладают эмбриотоксичным действием на плод [11,194].
В России, как и в других странах, отмечается устойчивая тенденция повышения интереса к потреблению пищевых продуктов и профилактических препаратов из экологически безопасного растительного сырья. Получило признание и находит широкое применение в пищевой и медицинской промышленности природное растительное сырье - лекарственные травы, плоды и ягоды, а также пряно-вкусовые и эфирно-масличные растения, биологически активная продукция пчеловодства. Увеличивается спрос на биостимуляторы и биоэнергетические добавки на растительной основе [41,42].
Положительные свойства многих растений (в особенности лекарственных, эфирно-масличных, пряно-ароматических и др.) обусловлены их способностью, активизировать ферментные системы и усиливать энергетическое обеспечение организма. Связано это с тем, что растительное сырье служит одним из основных источников биологически активных веществ (БАВ), которые даже в минимальном количестве оказывают оздоровительное и защитное действие [25,29,67,111,121]
Отсутствие в рационе питания населения России БАВ в достаточной степени является одной из основных причин низкого уровня здоровья и сокращения продолжительности жизни. Особую тревогу вызывает ослабление иммунной системы. Растительное биологически активное сырье повышает питательные и лечебные свойства пищи, а регулярное потребление таких продуктов снижает отрицательные последствия неблагополучных факторов как внешней, так и внутренней среды.
Наиболее доступными и массовыми оздоровительными продуктами, содержащими БАВ растительного происхождения, могут стать в России безалкогольные и чайные напитки, бальзамы, натуральные заменители сахара, сублимированные овощи и фрукты, плодоовощные консервы, кондитерские и хлебобулочные изделия, а также новый класс продуктов - биологически активные добавки к пище [45,57,85].
Развивается производство ассортимента кондитерских изделий специального назначения, которые в своей совокупности смягчают действие техногенных факторов и обеспечивают организм человека необходимой суточной нормой жизненно важных компонентов. Внесение в печенье, шоколад и конфеты биодобавок из растительного сырья позволило создать изделия с направленным лечебным эффектом. Их рекомендуют употреблять и как адаптогенные продукты для повышения работоспособности и устойчивости организма к стрессовым воздействиям [12,120,143,164].
Одним из приоритетных направлений развития отраслей пищевой промышленности является разработка изделий нового поколения с функциональными свойствами и сбалансированным составом. Однако не менее важными являются улучшение вкуса и аромата пищи. В связи с этим особое внимание целесообразно уделить применению пряно-ароматического и лекарственного растительного сырья, которое способно существенно улучшить вкусовое качество пищевых продуктов и способствует их лучшему усвоению организмом. Это обусловлено тем, что многие из растений этой группы обладают изысканным ароматом и ценными лечебными или профилактическими свойствами.
Кроме того, что пряно-ароматические и лекарственные растения обеспечивают высокие органолептические свойства пищи, они способствуют нормализации и оздоровлению кишечной микрофлоры, что приводит к снижению интенсивности гнилостных процессов в кишечнике и снижению аутоинтоксикации организма [16,23,32,36,50,63,64,67].
Пряности - растительные продукты, обладающие выраженными вкусовыми и ароматическими свойствами. При употреблении в малых дозах они способны передать их любому пищевому продукту. Пряные растения имеют диетическое и непосредственно пищевое значение. Это обусловлено главным образом содержанием в них витаминов, а также тем, что некоторые вещества, содержащиеся в пряных растениях, оказывают на организм, и в частности на пищеварительную систему, физиологическое воздействие в сторону усиления обмена веществ, что ведет к наилучшей усвояемости пищи [68,70,119].
В современном рациональном питании пряности используются как средство повышения активности пищеварения, так как под влиянием вкусовых веществ значительно активизируется секреция пищеварительных желез различных отделов пищеварительного тракта, увеличивается количество отделяемых соков, усиливается их ферментативная активность и качество. Это приобретает в последние годы все большее значение в силу усиливающегося распространения явлений дисбактериоза практически у всех возрастных групп населения.
Использование нетрадиционных добавок растительного проис- хождения в мучных кондитерских изделиях
Производство фитопрепаратов основывается на использовании различных методов извлечения ценных компонентов из растительного сырья: отгонка с водяным паром, экстрагирование легколетучими растворителями, настаивание в маслах и жирах. Среди известных методов наиболее перспективным методом является способ газожидкостных технологий. Он основан на уникальной способности диоксида углерода (С02) растворять биологически активные вещества растительного сырья в емкостях под давлением, а затем, после снижения давления в аппаратах до атмосферного, получать ценные компоненты в нативном состоянии без следов растворителя. Процесс извлечения селективен, осуществляется как в докритическом режиме при давлении до 7 МПа, так и в сверхкритическом - при давлении паров С02 -экстрактов от 8 до 40 МПа.
Координацией научной деятельности этих учреждений занимается действующая в КубГТУ с 1995 года научно-педагогическая школа по обработке сельскохозяйственного сырья сжиженными газами, а производственную деятельность координирует межрегиональный научно-производственный центр «Экстракт-продукт». Биологически активные субстанции из растительного сырья для косметических и ароматерапевтических препаратов производят и применяют специалисты Московского ЗАО «2fl-Systems». Здесь используются современные высокие технологии производства С02-экстрактов для биокосметики под единой торговой маркой «Peon» (Phuto Extrcts, Essential Oils and Nutrients). Специалистами разработаны биопрепараты класса «Verbenia» на основе препаративного разделения С02-экстрактов базовыми маслами и пропиленгликолем на ароматические эфиры, спирты, эфирные масла.
Самым крупным производителем до- и Сверхкритических С02-экстрактов в стране является «Сибирский завод экстрактов и биотехнологий» это предприятие может вырабатывать до 1 т С02-экстрактов в месяц из растений сибирской флоры. Важным достижением специалистов этого предприятия является освоение технологии производства полипренолов (растительных аналогов долихолов), обладающих противовирусным, противоязвенным и противоопухолевым действием. Кроме полипренолов Сибирский завод экстрактов и биотехнологий выпускает С02-экстакты пихты сибирской, кедрового ореха, водные фракции С02-экстрактов и др. препараты. Краснодарская фирма ООО «Компания Караван» более 10 лет занимается производством натуральных С02-экстрактов из 108 видов эфиромасличного, пряноароматического и лекарственного растительного сырья.
В Краснодаре есть еще одно предприятие по производству С02-экстрактов - ООО «Явента-99». Оно базируется на территории бывшего экспериментального завода экстрактов Краснодарского НИИ хранения и переработки сельскохозяйственной продукции. Предприятие выпускает С02-экстракты из лекарственного растительного сырья, наносит их на соль и реализует санаториям и пансионатам как средства для лечебных ванн.
В г. Майкопе (Республика Адыгея) действует предприятие по выпуску С02-экстрактов на производственно-коммерческой фирме «Юг-С». Небольшие предприятия по производству С02 -экстрактов действуют в Москве и Московской области, Нижнем Новгороде, Ростове-на-Дону, Бийске, Красноярске, Сухуми.
В настоящее время ООО «Компания караван» является одним из ведущих предприятий России по производству экологически чистой натуральной продукции. Их продукция отмечена Золотой медалью конкурса «Золотой ингредиент» Северная пальмира в г. Санкт-Петербурге, золотой медалью «500 преуспевающих компаний в России», золотой медалью, дипломом и свидетельством №493 Международного экологического фонда, кроме этого наша продукция получила Знак «Качество-Кубань». В апреле этого года мы получили международную награду - золотую медаль «For high quality New millennium» (За высокое качество. Новая эра»).
Наиболее эффективным способом извлечения биологически активных веществ из растительного сырья является проведение экстрагирования при более мягких режимах обработки: температуре +10-25С и давлении 4-6,7 МПа (см. рисунок 1.1) [69,90].
Методы изучения реологических характеристик пряничного теста
Аминокислотный состав белков определяли хроматографическим методом на автоматическом анализаторе аминокислот КЛА - ЗБ японской фирмы «Hitachi» [87,177,180]. Общее количество липидов в СОг-шротах определяли по методу Рушковского [46,110]. Навески измельченного СОг-шрота массой по 1 г пересыпали в приготовленные пакетики из фильтровальной бумаги, предварительно высушенные и пронумерованные. Пакеты с навесками по 10-12 шт. помещали в марлевые мешочки, опускали в банку с притертой пробкой и настаивали с диэтиловым эфиром в течение двух суток. После настаивания мешочек с частично обезжиренными пакетиками помещали в аппарат Сокслета и извлекали в течение 2-4 часов остатки масла диэтиловым эфиром. После экстракции обезжиренные пакетики помещали в широкий кристаллизатор и давали под тягой испариться растворителю, затем помещали в бюксы с притертыми крышками и сушили в течение 2-3 часов при 100-105 С в сушильном шкафу. После этого стаканчики закрывали крышками, охлаждали в эксикаторе, взвешивали. Содержание липидов вычисляли по формуле Х = (Ш-ш3)х 100/(m,-m2), (2.2) где X - содержание липидов, %; mi - масса пакетика с навеской до обезжиривания, г; т2 - масса пустого пакетика, г; Шз - масса пакетика с навеской после обезжиривания, г. Определение содержания сырой клетчатки в СОг-шротах [88,181]. щ Для анализа на аналитических весах взвешивали от 2 до 3 г навески и помещали в стакан вместимостью 600 см , наливали туда точно 300 см 1,25 %-го раствора серной кислоты, отмечали уровень жидкости восковым карандашом и нагревали жидкость до слабого кипения. Кипятили в течение 30 мин. при постоянном перемешивании стеклянной палочкой. По окончании кипячения осадку давали несколько отстояться, затем с помощью водоструйного насоса отсасывали еще горячую жидкость. Отсасывали раствор почти досуха. После этого к осадку до метки наливали « горячую дистиллированную воду. Хорошо перемешивали осадок стеклянной палочкой, давали отстояться и вновь отсасывали жидкость. Такое промывание водой повторяли два-три раза. После промывания в стакан наливали 200 см 3 1,25 %-го раствора гидросксида калия и кипятяили 30 мин., затем жидкость отсасывали и остаток навески промывали два-три раза водой. После последнего промывания остаток заливали водой, подкисленной 2-3 каплями разведенной соляной кислоты, и переносили на ранее высушенный (при 100-105 С) и взвешенный в бюксе фильтр. Осадок на фильтре промывали водой до нейтральной реакции на фенолфталеин. Фильтр с осадком переносили в бюкс и высушивали до постоянной массы (в бюксе) в сушильном шкафу при температуре 100-105С. Первое взвешивание проводили через 2 часа сушки, последующие - через каждый час. За окончательный результат принимали тот, который отличался от предыдущего не более чем на 0,004 г. Содержание клетчатки К і в %, при фактической влажности рассчитывали по формуле К = (а-в)х 100/п, (2.3) где К - содержание клетчатки, %; а - масса высушенного фильтра в бюксе с клетчаткой, г; в - масса высушенного пустого фильтра в бюксе, г; п - навеска измельченного сырья, г. Содержание клетчатки на абсолютно сухое вещество К і в %, рассчитывали по формуле К,=Кх 100/(100-W), (2.4) где К - содержание клетчатки при фактической влажности, %; W - влажность сырья, %. Выделение и определение количества пектина в СОг-шротах, проводили кальций-пектатным методом [46,88]. Количество восстанавливающих Сахаров в С02-шротах определяли методом Бертрана [46,83,83,87,88,98,99,110]. Общее количество золы определяли методом сжигания с ускорителем [87,137]. В качестве ускорителя использовали концентрированную азотную кислоту. Массовую долю металлов (калия, натрия, кальция, магния, железа) в CCV шротах устанавливали методом атомно-абсорбционной спектроскопии [132, 202]. Этот метод количественного элементного анализа по атомным спектрам поглощения (абсорбции). Через слой атомных паров пробы, получаемых с помощью атомизатора, пропускают излучение в диапазоне 190-850 нм. В результате поглощения квантов света атомы переходят в возбужденное энергетическое состояние. Этим переходам в атомных спектрах соответствуют так называемые резонансные линии, характерные для данного элемента.
2 Влияние СОг-шротов на реологические, свойства пряничного теста и его структурные характеристики.
При выборе объекта исследования, мы опирались на результаты марке тингового анализа рынка кондитерских изделий России, который показал, что наибольшим спросом у населения пользуются пряничные изделия. На их долю приходится 45 % всего потребительского рынка мучных кондитерских изделий. "
Поэтому в качестве объекта исследования были взяты сырцовые и заварные пряники. Контрольные образцы для заварных пряников изготавливали на основе традиционной технологии приготовления заварных пряничных изделий по рецептуре, приведённой в таблице 3.6[41]. Таблица 3.6 -
Рецептура на заварные пряники «Дорожные» Наименование сырья Содержание сухих веществ, % Расход на 1 т, кг На первой стадии исследования определяли оптимальное количество вносимых СОг-шротов лекарственных и пряно-ароматических растений. СОг-шроты вносили в виде тонко измельченного порошка в количестве 1,0; 1,5 и 2,0% к массе муки в тесте.
При этом определяли влияние С02-шротов лекарственных и пряно-ароматических растений на физико-химические и реологические свойства пряничного теста и готовых изделий. С физико-химической точки зрения тесто для мучных кондитерских изделий можно отнести к структурированным массам.
Изменяя соотношение сырья и параметры технологического процесса, получают тесто с различными свойствами и структурой. Однако включение в рецептуру новых компонентов приводит, как правило, к изменению реологических свойств теста и требует корректировки параметров технологического процесса.
Пряничное тесто при технологической обработке подвергается воздейст 64 вию внешних нагрузок, вызывающих их деформацию, вследствие которой в тесте возникают внутренние напряжения. Пряничное тесто относится к категории упруго-вязко-пластических тел, для которых характерно сочетание упругой и пластической деформации.
Результаты исследования упругих и пластических деформаций пряничного теста для сырцовых и заварных пряников представлены на диаграммах (рисунки 3.1 и 3.2) Как видно на диаграмме, при внесении С02-шротов лекарственных и пряно-ароматических растений в тесто в количестве 1% происходит снижение пластической и увеличение упругой деформации. Дальнейшее увеличение концентрации шротов до2% приводит к увеличению пластических свойств и уменьшению упругих.
Эти процессы объясняются особенностями химического состава вносимых добавок, который является весьма важным фактором, влияющим на соотношение в тесте упругих и пластических компонентов деформации. Вносимые шроты имеют в своем составе большое содержание белковых веществ и клетчатки, которые обладают высокой адсорбирующей и влагопог-лотительной способностью, что также способствует повышению пластичности и эластичности теста.
Соотношение между упругими и пластическими компонентами деформации не сохраняется постоянным, и в тесте происходит развивающийся во времени процесс релаксации напряжений.
Поэтому при исследовании реологических свойств пищевых продуктов кроме пластических и упругих свойств необходимо определять такой показатель как продолжительность релаксации (или скорость релаксации) внутренних напряжений, созданных в деформируемом образце при условии постоянной величины деформации. Релаксация - процесс снижения и выравнивания внутренних напряжений вследствие перехода упругой части деформации в пластическую. Это имеет очень большое значение при формовании пряничного теста.
