Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор 12
1.1 Характеристика заменителей сахара, используемых в пищевой промышленности 12
1.2 История изучения стевии и ее безопасность 28
1.3 Влияние компонентов, содержащихся в стевии, на организм человека 38
1.4 Особенности использования продуктов переработки стевии в продуктах питания 44
1.5 Теоретическое обоснование выбранного направления исследований 53
2 Методическая часть 54
2.1 Методы исследования химического состава сухих листьев стевии, водного экстракта стевии и стевиозида 54
2.2 Методы изучения реологических характеристик теста для мучных кондитерских изделий 60
2.3 Методы исследования показателей качества и микробиологических характеристик полуфабрикатов и
готовых мучных кондитерских изделий 62
3 Экспериментальная часть 65
3.1 Характеристика объектов исследования 65
3.1.1 Особенности химического состава сухих листьев стевии 65
3.1.2 Особенности химического состава водного экстракта стевии 68
3.1.3 Особенности химического состава стевиозида 70
3.2 Определение оптимальных дозировок водного экстракта стевии и стевиозида при приготовлении мучных кондитерских изделий 71
3.3 Влияние продуктов переработки стевии на реологические характеристики модельных структурированных дисперсных систем 78
3.4 Влияние продуктов переработки стевии на органолептические и физико-химические показатели качества мучных кондитерских изделий 96
3.5 Разработка технологии и рецептур мучных кондитерских изделий профилактического назначения на основе использования продуктов переработки стевии
3.5.1 Разработка оптимальных технологических режимов приготовления профилактических мучных кондитерских изделий 100
3.5.2 Технология и рецептуры приготовления затяжного печенья и крекера 108
3.5.3 Технология и рецептура приготовления овсяного печенья 112
3.6 Исследование изменения качественных характеристик мучных кондитерских изделий профилактического назначения в процессе хранения 117
4 Клинические исследования новых видов печенья профилактического назначения 125
5 Опытно-производственные испытания 127
Выводы и рекомендации 129
Список использованной литературы 132
- История изучения стевии и ее безопасность
- Особенности использования продуктов переработки стевии в продуктах питания
- Методы изучения реологических характеристик теста для мучных кондитерских изделий
- Определение оптимальных дозировок водного экстракта стевии и стевиозида при приготовлении мучных кондитерских изделий
Введение к работе
Рацион питания современного человека включает большое количество кондитерских изделий, прежде всего вырабатываемых на основе Сахаров. При этом потребление Сахаров взрослыми людьми доходит до 90-120 грамм в сутки, чуть меньше потребляют Сахаров дети, в то время как физиологическая суточная норма потребления сахара для взрослого человека составляет 50 г /1,7/. В связи с уменьшением в 2004 году объема выработки сахара-песка на 15 % за счет сокращения ввоза импортного сахара-сырца проводятся интенсивные изыскания новых подслащивающих веществ (55 % мирового объема производства сахара приходится на сахарный тростник и 45 % - на сахарную свеклу) /28,83/. Во многих странах в последние годы проводятся работы по созданию и применению подсластителей, которые по степени сладости значительно превосходят сахарозу, содержащуюся в свекловичном и тростниковом сахаре /2,4/.
Цель государственной политики в области здорового питания - сохранение и укрепление здоровья населения, профилактика заболеваний, которые обусловлены отклонениями от правильного питания у детей и взрослых.
Население развитых стран, включая Россию, страдает нарушением углеводного обмена - сахарным диабетом. Это заболевание вызвано тем, что организм человека не может эффективно усваивать сахарозу, что приводит к целому ряду опасных для жизни нарушений в органах и тканях /11,12/. По данным Всемирной организации здравоохранения Россия входит в первую десятку стран по количеству больных сахарным диабетом /3/. Количество людей с сахарным диабетом удваивается каждые 13-15 лет. В настоящее время насчитывается во всем мире 240 млн. человек, больных диабетом, а в 2005 году их будет еще больше - 300 млн. В Краснодарском крае проблема сахарного диабета стоит особенно остро. По данным 2003 г. — 95436 больных сахарным диабетом, из них детей - 722 чел., подростков - 278 чел. Ежегод-
ный прирост в крае данного заболевания составляет 12 %, что гораздо выше, чем по России в целом. К сожалению, на сегодняшний день диабет неизлечим, но можно избежать его осложнений, тем самым продлевая жизнь и улучшая ее качество /5,6/. Для больных сахарным диабетом подсластители наряду с заменителями сахара (ксилит, сорбит и др.) - практически единственная альтернатива иметь в своем пищевом рационе сладкие продукты и блюда/14,16/.
Одной из основных задач федеральной целевой программы «Сахарный диабет» является организация производства современных отечественных заменителей сахара, т.е. субстанций растительного происхождения. На их основе наладить производство лекарственных средств, форм и парафарма-цевтических препаратов, а так же производство диабетических и диетических продуктов питания. Используемые в настоящее время синтетические заменители сахара вызывают ряд серьезных отрицательных медицинских эффектов/8,18,19,22,51/.
Одним из рациональных путей решения данной проблемы является использование натуральных сахарозаменителей растительного происхождения.
В настоящее время известны растения, содержащие в своем составе компоненты, превосходящие по сладости сахарозу в сотни и тысячи раз: Dio-scorephyllum cumminsil, Hemsleya panicis-scandens, Lippia dulcis, Syncepalum dulciflcum, Thladiantha grosvenorii. Коммерческое использование указанных растений как сырья для получения сахарозаменителей пищевого назначения ограничивается трудностью сбора плодов и нетехнологичностью (Thladiantha grosvenorii) или токсичностью экстрактов. Так, Lippia dulcis содержит помимо сладкого компонента гернандильцина, который в 1000 раз слаще сахарозы, токсичный монотерпен - камфару, у Hemsleya panicis-scandens наряду со сладким гликозидом кукурбитаном имеется вредный для здоровья человека кукурбицин, обладающий свойствами цитотоксина /10,23,25,57/.
Наиболее перспективным направлением реализации поставленной задачи является использование в качестве заменителя сахара продукции переработки стевии - естественного подсластителя неуглеводной природы, обладающего уникальными лечебно-профилактическими и оздоровительными свойствами /8,40,44/.
В связи с этим, разработка новых видов печенья профилактического назначения с использованием продуктов переработки стевии (Stevia rebaudi-ana Bertoni) является актуальной.
Проходивший в Китае в 1990 году IX Всемирный симпозиум по проблемам сахарного диабета и долголетия подтвердил, что стевия - одно из наиболее ценных растений, способствующих повышению уровня биоэнергетических возможностей человека, позволяющего вести активный образ жизни до глубокой старости, за что данное растение было отмечено золотым призом/13,15,17/.
В результате проведенных НИИ гигиены питания РНГЦ МЗ Украины, начиная с 1986 года, в течение пяти лет, медико-биологических, гигиенических, биохимических, морфологических и физико-химических исследований влияния на живой организм, было доказано, что продукция переработки растения стевии, при длительном ее употреблении, абсолютно безвредна. Какие-либо отрицательные эффекты не обнаружены. Снижение веса у здоровых людей за 31 день составило 5-7 кг. Также у животных с моделью сахарного диабета и ожирения, наблюдалось благоприятное действие стевии на состояние углеводного и липидного обмена /20/.
По заключению ЭНЦ РАМН Минздрава РФ дитерпеновые гликози-ды, содержащиеся в стевии обладают антигипертензивными, репаративными, иммуномодулирующими и бактерицидными свойствами, обеспечивающими нормализацию функций иммунной системы человека и повышающими уровень биоэнергетических возможностей человека /86, 94, Приложение А/. Многочисленные исследования показали, что при регулярном употреблении стевиозида снижается уровень глюкозы и холестерина в крови, улучшаются
8 реологические (жидкостные) свойства крови, функции печени и поджелудочной железы /29/.
Установлено, что употребляемые ежедневно 90 г сахара могут быть заменены 3 г сухого листа стевии с учетом превосходства сладости /39/. Для сравнения каждый среднестатистический парагваец употребляет более 8 кг стевии в год. Распространенность инсулинозависимого сахарного диабета в Парагвае составляет 0,5%, что значительно ниже, чем в России /43/.
Потребность населения нашей страны в стевиозиде только в расчете на 8 млн. больных диабетом, оценивается в 4,4 тыс.т или в переводе на сухой лист 500 тыс.т в год. Имеется возможность культивирования стевии как многолетней культуры в регионе Краснодарского края. При этом урожай здесь достигает 2-2,5 т сухого листа с 1 га /42/.
Целью настоящей работы явилась разработка технологии мучных кондитерских изделий профилактического назначения с использованием продуктов переработки стевии (Stevia rebaudiana Bertoni).
Для достижения намеченной цели решались следующие задачи:
исследовать особенности химического состава сухих листьев стевии, водного экстракта и стевиозида для обоснования целесообразности их использования в мучных кондитерских изделиях профилактического назначения;
теоретически и экспериментально обосновать целесообразность применения водного экстракта стевии и стевиозида в производстве мучных кондитерских изделий профилактического назначения;
исследовать влияние водного экстракта стевии и стевиозида на структурные характеристики теста, приготавливаемого для мучных кондитерских изделий;
исследовать влияние продуктов переработки стевии на органолеп-тические и физико-химические показатели качества получаемых мучных кондитерских изделий;
разработать научно-обоснованные рецептуры и технологии затяжного, овсяного печенья и крекера с использованием водного экстракта стевии и стевиозида;
определить влияние продуктов переработки стевии на качество разработанных изделий при хранении;
разработать техническую документацию (ТУ, ТИ, РЦ) на производство мучных кондитерских изделий профилактического назначения с использованием продуктов переработки стевии;
провести клиническую и промышленную апробацию разработанных новых видов изделий профилактического назначения;
оценить экономическую эффективность от внедрения в производство разработанных технологий и технологических решений.
Научная новизна работы заключается в следующем.
Научно обоснована целесообразность применения продуктов переработки стевии (водного экстракта стевии и стевиозида) в качестве натурального подсластителя для формирования профилактических свойств мучных кондитерских изделий и регулирования технологических свойств теста.
Изучен химический состав сухих листьев стевии, водного экстракта стевии и стевиозида и установлена целесообразность их использования для улучшения структурных характеристик теста, приготавливаемого для затяжного, овсяного печенья и крекера.
Выявлено положительное влияние водного экстракта стевии и стевиозида на потребительские свойства мучных кондитерских изделий, орга-нолептические и физико-химические показатели качества готовой продукции. Показано, что продукты переработки стевии обеспечивают стабильность основных показателей качества при хранении.
Теоретически и экспериментально обоснованы рекомендуемые дозировки водного экстракта стевии и стевиозида в мучных кондитерских изделиях, а также способы приготовления теста с внесением этих продуктов переработки стевии.
Практическая значимость работы. Разработаны технологии получения мучных кондитерских изделий профилактического назначения с использованием продуктов переработки стевии (Stevia rebaudiana Bertoni). Разработана техническая документация на новые виды продукции: печенье затяжное «Бриз» с добавлением стевиозида (ТУ 9131-111-02067862-2004, ТИ 02067862-111-2004), печенье овсяное «Овсяно-фруктовое» с добавлением водного экстракта стевии (ТУ 9131-068-02067862-2002, ТИ 02067862-068-2002), печенье овсяное «Здоровье» с добавлением стевиозида (ТУ 9131—066— 02067862-2002, ТИ 02067862-066-2002), крекер «Кунжутный» с добавлением водного экстракта стевии (ТУ 9132-136-02067862-2004, ТИ 02067862-136-2004).
Опытно-промышленные испытания разработанных технологий и тех
нологических решений проведены в производственных условиях ООО
«АМА-ЮГ» (кондитерская фабрика НОВАЛЬ, г. Краснодар) и ООО «Ку-
баньмельпродукт» (ст. Динская Краснодарского края). Разработанные новые
виды печенья профилактического назначения успешно прошли клинические
* испытания в Краевой клинической больнице им СВ. Очаповского
(г.Краснодар).
На защиту выносятся следующие основные положения диссертации:
результаты исследований особенностей химического состава сухих листьев стевии, водного экстракта стевии и стевиозида;
результаты исследования влияния водного экстракта стевии и стевиозида на реологические характеристики теста, приготавливаемого для
^ мучных кондитерских изделий;
результаты определения оптимальных дозировок и способов внесения водного экстракта стевии и стевиозида в затяжное, овсяное печенье и крекер;
результаты влияния продуктов переработки стевии на органолепти-ческие и физико-химические показатели качества мучных кондитерских изделий;
разработанные технологии и рецептуры мучных кондитерских изделий профилактического назначения на основе использования продуктов переработки стевии;
результаты влияния продуктов переработки стевии на показатели качества разработанных изделий в процессе хранения;
разработанные комплекты технической документации на новые виды изделий профилактического назначения;
результаты ожидаемого экономического эффекта от внедрения технологических решений.
История изучения стевии и ее безопасность
Stevia rebaudiana - небольшой многолетний кустарник, произрастающий в некоторых частях Парагвая и смежных областях Бразилии и Аргентины. Стевия длинное и тонкое растение со множеством ветвей и простой парной структурой листьев. Стебель у нее вертикальный прямостоячий, ветвистый в естественных условиях достигает высоты 50-90 см. Молодые побеги нежные, опушенные, старые стебли одревесневают и становятся хрупкими. Листья узкие, удлиненные, почти не имеют черешка, расположены на стебле попарно (листорасположение супротивное). Слегка опушенные листья имеют 12-16 зубчиков, достигают длины 5-7 см, ширины 1,5-2 см. Корневая система растения стевия мочковатая, хорошо развитая, состоит из мелких корней, которые располагаются возле поверхности почвы, и более толстых корней, которые проникают в почву на глубину всего 20-30 см. Член семейства сложноцветных (астровых Asteraceae). У стевии мелкие, белые цветочки длиной 3 мм собраны в небольшие корзиночки (метельчатое соцветие). Семена у нее очень мелкие, больше похожи на крупную пыль (масса 1000 семян составляет всего 0,35-0,40 грамма) /20,37,38,45/.
Исследования по культуре стевии в НИИ кукурузы и сорго Республики Молдова ведутся с 1992 г с целью ее внедрения в индустриальное производство. В результате проведенных экспериментов был отработан и запатентован простой, недорогой и эффективный метод (95 % приживаемости) зеленого черенкования стевии в неограниченном объеме (авторское свидетельство № 63F1; АО 16 1/00), что позволяет размножать эту культуру семенами и рассадой /52/.
Естественным ареалом произрастания Stevia rebaudiana Bertoni являются высокогорные плато Парагвая. Встречается она в Бразилии и Аргентине. В шестидесятых годах двадцатого века стевию культивируют во многих странах Юго-Восточной Азии (Вьетнам, Китай, Япония, Тайвань, Сингапур), Европы (Португалии, Болгарии, Молдавии, Украине) /158/.
Стевия в диком виде растет преимущественно на неплодородных песчаных или супесчаных почвах со слабокислой (рН 5,5-6) реакцией или органогенных почвах, которые возникают вдоль края болот, или в луговых сообществах с мелкими водоемами на горных плато в полувлажном субтропическом климате. Растение стевия требует постоянно увлажненной рыхлой почвы. Оптимальный диапазон температур для выращивания стевии составляет 15 до 38 С, хотя лучше всего она растет при 22-28 С. Рост надземной части начинается при температуре воздуха плюс 12 С, при понижении температуры до плюс 8 С ростовые процессы замедляются, а при температуре от 0 до минус 2 С погибает не только надземная часть, но и корень /13/. Стевия лучше всего размножается черенками и корневищами, растет от побега в начале весны до полного цветущего растения в конце лета и начале осени. Вегетационный период стевии 110-114 дней, высота растений при летней посадке 73-91 см/29-31,47,80,93,156,159/.
Интродукцией стевии ВИР (Всероссийский научно-исследовательский институт растениеводства им. Н.И. Вавилова) занимается давно, но особенно интенсивно - с конца 80-х годов. Первоначальное изучение культуры проводилось в Абхазии и Узбекистане. Позднее было проведено эколого-географическое изучение стевии при интродукции ее в сухие субтропики, черноземную и степную зоны, Нечерноземье. При изучении биологии развития Stevia rebaudiana в различных зонах был выявлен ее высокий адаптивный потенциал. Под адаптивным потенциалом понимается способность растений к успешному выживанию. Из элементов адаптации наиболее важное значение для практики имеет экологическая приспособляемость. Адаптивность растений этого вида к новым условиям является определяющим фактором при продвижении стевии в более северные районы (высадку растений проводили в Пушкинских лабораториях ВИР Ленинградской области). Проведенные эколого-географические исследования выявили зависимость синтеза компонентов стевиозидного комплекса стевии от географического района ее произрастания. Установлено, что содержание веществ стевиозидного комплекса варьировало в пределах 7,16 - 13,51 %. При этом интенсивность синтеза сладких гликозидов у растений стевии в условиях Ленинградской области ниже, чем у растений из более южных районов произрастания. По сравнению с условиями Узбекистана стевия в Ленинградской области синтезирует на 5 - 6 % меньше сладких веществ, что наглядно представлено в таблице 1.3 /81,89,90,91,150,155,165/.
По данным лаборатории биохимии ВИР, содержание веществ стевиозидного комплекса у растений стевии из Ленинградской области было 7,16 -8,02 %, в том числе 4,53 - 4,66 % стевиозида и 2,34 - 2,86 % ребаудиозида А /64/. Для сравнения рассмотрим данные лаборатории Japanise firm (Ханой, Китай): содержание веществ стевиозидного комплекса у растений стевии 11,26%, в том числе 5,90% стевиозида, 3,82 % ребаудиозида А, 0,88 % ре 31 баудиозида С, 0,13 % дулказида /90,167/.
Антонио Бертони в 1887 году обнаружил стевию в Парагвае и обозначил это растение как Eupatorium Rebaudianum Bertoni (семейство маргариток), но позже отнес его к роду Stevia (1905 г) - семейство сложноцветных. Дальнейшие исследования по изучению стевии продолжили химик Карл Дитрих в 1909 г, и два французских химика Бридел и Лавель в 1931 г, которые в ходе проведения исследовательской работы с экстрактом листьев Stevia Rebaudiana выделили белое кристаллическое вещество в 300 раз слаще сахара, которое они назвали «стевиозид» (выход составил 6 %). Работа Бридела и Лавеля была продолжена в 1952 г группой исследователей в Национальном институте по проблемам артрита и заболеваний обмена веществ, который является филиалом Общественной службы здоровья США в Бетаста (штат Мэриленд). Они увеличили выход стевиозидов до 7 %, основываясь на усовершенствованной процедуре экстрагирования, и выявили основные черты большой и сложной стевиозидной молекулы. В 1954 г японцы начали серьезно изучать стевию и выращивать ее в теплицах в Японии. Японскими исследователями установлена доминантность генотипической изменчивости сладости растений стевии над модификационной. Так, содержание стевиозида в зависимости от места выращивания растения варьировало от 5,13 до 7,27 %, а у 28 биотипов стевии в одном месте - от 1,61 до 7,84 % /80,156,162/.
Нехимический метод извлечения, записанный в манускриптах-травниках китайских императоров, стал методом извлечения продукта стевии, и он удалял как нежелательный цвет, так и горький привкус из листьев стевии. Японская промышленность начала широко использовать ее для подслащивания маринадов, высушенных морских продуктов, рыбных и мясных продуктов, соевого соуса, фруктовых соков, безалкогольных напитков, мороженых десертов, жевательной резинки и низкокалорийных продуктов /29,158/.
Особенности использования продуктов переработки стевии в продуктах питания
Сегодня стевия выращивается и используется по всему миру из-за своих невероятных подслащивающих свойств. Ее изучили в отношении потенциального благотворного воздействия на диабетиков. Было показано, что она замедляет рост бляшек во рту, а также обладает антикариесным действием. Множество исследований показали, что стевия является безопасным продуктом для использования человеком, и сейчас она широко используется как заменитель и сахара, и искусственных подсластителей /29/.
Самым большим пользователем остается Япония. Когда японское правительство запретило некоторые искусственные подсластители из-за беспокойства о здоровье в конце шестидесятых, использование стевии как естественной альтернативы значительно увеличилась. Использование стевии также увеличилось из-за беспокойства японских потребителей о здоровье при употреблении сахара, который ассоциировался с кариесом, тучностью и диабетом. Японская пищевая промышленность использует стевию в широком разнообразии. Главное применение она находит в соленых продуктах, где стевиозид необходим, чтобы подавить жгучесть хлористого натрия. Эта комбинация обычна в японской диете в таких продуктах, как маринованные овощи, высушенные морские продукты, соевый соус. Она также использует ся в напитках, жевательных резинках, печеных продуктах и хлебных злаках, йогурте и мороженом, сидрах и чаях, а также зубных пастах и жидкостях для полоскания рта. Конечно, существенная часть японской стевии потребляется непосредственно как столовый подсластитель /29/.
Технологи пищевой промышленности в Японии обнаружили много важной информации относительно применения стевии в переработке продуктов. Прежде всего, стевиозид и другие экстракты стевии относительно устойчивы к тепловой обработке по сравнению с другими естественными и синтетическими подсластителями. Одно из исследований в 1977 г. показало очень низкие уровни разложений при разнообразных условиях рН, когда стевиозид нагревали до 100 С в течение двадцати четырех часов. Было также показано, что экстракты стевии не ферментируются и не вносят вклад в реакцию потемнения вареных или печеных продуктов, как многие иные естественные подсластители. Другое преимущество стевии состоит в том, что она не образует осадки в кислотном растворе, делая ее подсластителем, совместимым с газированными безалкогольными напитками. Наконец, было разработано много составов и смесей экстрактов стевии, чтобы выдвинуть на первый план специфические вкусовые профили, такие как продукт, разработанный для замороженных десертов, требующих легкой, но устойчивой сладости. В этом и многих других промышленных применениях экстракты стевии и стевиозида показали себя универсальными подслащивающими компонентами /29/.
Проникновение Стевии на рынок промышленно-развитых стран началось с Японии. Уже в 1985 году в Японии на основе стевии 38 фирм выпускали молочные продукты (в основном йогурт), 26 фирм - диетические сладости, 8 фирм - жевательную резинку, 7 фирм - порошковые напитки, 5 фирм - мороженое, 4 фирмы - фруктовые консервы, 3 фирмы - кондитерские изделия (шоколад, мармелад, пирожные, печенье) /42/. Потребление продукции на ее основе составляет более 10 тыс. тонн в год. За 10 лет в Японии разработано и внедрено в производство и здравоохранение более 240 патентов, авторских свидетельств и технологий по использованию стевии. Один из видов переработки растения стевии - стевиозид, является стратегическим сырьем /8,42/.
Стевиозид был одобрен как пищевая добавка в Южной Корее и широко доступен в Китае, Тайване и Малайзии. В Китае из листьев стевии делают чаи, которые рекомендуются для усиления аппетита, лучшего пищеварения, для похудения, для сохранения молодости и как сладкий низкокалорийный чай /29/.
При ферментативном гидролизе из 1 моль стевиозида образуется 3 моль D-глюкозы и 1 моль агликона, не имеющего сладкого вкуса и получившего название «стевиол». При кислотном гидролизе стевиозида кроме D-глюкозы получается также изомер агликона - изостевиол, который обладает мутагенными свойствами /54/.
ООО Научно-производственное холдинговое объединение «Стевия-Агромедфарм» разработало способ получения экстракта из растения Stevia rebaudiana Bertoni , предусматривающий получение водного экстракта (в соотношениях воды и сырья от 1,5:1,0 до 9,0:1,0), очистку экстракта, его выпаривание и сушку до получения остаточной влажности 1,5-2,0 % /71/.
На кафедре пищевой биотехнологии и консервирования МГЗИПП разработана ресурсосберегающая технология переработки листьев стевии, как свежих, так и сушеных, с получением не только порошковых препаратов стевиозида, но и сухих экстрактов и паст. Для обеспечения мягких и щадящих технологических режимов при переработке листьев стевии использовали процессы гидрокаустической экстракции стевиозида активированной водой, мембранные (ультрафильтрация, диафильтрация, обратный осмос) и ионообменные способы его очистки и концентрирования, а также низкотемпературную сушку в кипящем слое. Особенностью этих процессов является то, что все они протекают при температуре окружающей среды, без фазовых превращений и сохраняют в высокой степени нативность химической структуры стевиозида /54/. Ресурсосберегающая технология получения природного подсластителя стевиозида представлена на рисунке 1.2 /54/.
Методы изучения реологических характеристик теста для мучных кондитерских изделий
Для определения адгезионных свойств, упругих и пластических деформаций, кинетики деформации и времени релаксации теста, приготавливаемого для мучных кондитерских изделий, использовали прибор «Структу-рометр СТ-1» /117,130-133/.
Для определения адгезионных свойств исследуемую массу (тесто) помещали в специальные стаканчики диаметром 35 мм, высотой 30 мм. Стаканчики закрепляли на столике структурометра. В режиме 3 задавали начальное усилие Fo=0,l Н, скорость перемещения стаканчика V=100 мм/мин, усилие F=25 Н, до которого нагружали исследуемый образец, продолжительность воздействия ограждающей поверхности (субстрата) с адгезивом Т=50 с. Нажатием кнопки "СТАРТ", столик приводили в движение вверх с заданной постоянной скоростью. При достижении значения F столик останавливался, и в течение заданного времени Т происходил контакт исследуемого адгезива с субстратом. Постоянное усилие F поддерживали за счет перемещения столика. При этом определяли усилие отрыва инструмента от образца и соответствующее ему значение перемещения. При определении упругих и пластических деформаций исследуемые образцы теста устанавливали на столике структурометра. В режиме 1 задава « ли начальное усилие F0=0,5 Н, скорость перемещения столика V=100 мм/мин, усилие F=10 Н, до которого нагружали исследуемый образец в ходе эксперимента. При достижении значения F0 начинался отсчет перемещения. При достижении заданного значения усилия нагружения образца столик останавливался. На индикатор выводились значения Hi и Н2. Для определения кинетики деформации исследуемые образцы теста устанавливали на столике структурометра. В режиме 5 задавали начальное усилие F0=0,5 Н, усилие F=25 Н, до которого нагружали исследуемый образец в ходе эксперимента. Усилие поддерживалось постоянным до разгруже-ния образца. Для определения нормальных напряжений принимали скорость перемещения столика V= 100 мм/мин, глубину погружения инструмента Н = 7мм, значение паузы Т = 50 сек. При этом определяли значение максимального усилия при движении столика вверх и значение максимального усилия при движении столика вниз. При определении времени релаксации при заданном усилии задавали начальное усилие F0=0,5 Н, скорость перемещения столика V=100 мм/мин, усилие F=15 Н, до которого нагружали исследуемый образец в ходе эксперимента. Столик приводился в движение вверх с заданной постоянной скоростью. При достижении значения F0, начинался подсчет времени релаксации. Подсчет времени продолжался до тех пор, пока не устанавливалось постоянное значение F. На индикатор выводились значения перемещения, при котором усилие равно F, и время релаксации. При достижении заданного значения усилия нагружения образца столик останавливался.
Предельное напряжение сдвига как одна из важных реологических характеристик материала (теста), служащих для оценки прочности его структуры, находили при помощи автоматического пенетрометра АР-4/2 /191-194/. Оценку качества теста и готовых изделий осуществляли по общепринятым и специальным методам, используемым при оценке мучных кондитерских изделий /97-99,134,138,139,141-144/. Органолептическую оценку готовых изделий проводила дегустационная комиссия в производственных условиях по десятибалльной системе. Определяли цвет, запах, послевкусие, структуру, степень сладости, поверхность изделия, используя дегустационные карты. На основании полученных данных были составлены лепестковые диаграммы вкусового профиля опытных и контрольных образцов затяжного, овсяного печенья и крекера. Дозировку продуктов переработки стевии (водного экстракта стевии и стевиозида) в мучные кондитерские изделия рассчитывали, исходя из коэффициента сладости, а затем уточняли по результатам дегустации. При расчете дозировки использовали формулу П = С/КС1, (2.6) где П - необходимое количество сырья, кг; С - количество заменяемого сахара, кг; КС1 - коэффициент сладости сырья. Массовую долю влаги готовых мучных кондитерских изделий определяли путем высушивания навески до постоянного веса при температуре 130 С по ГОСТ 5900-73 /97,99,135/. Определение массовой доли жира ГОСТ 5899-85 /97,99,136/ основано на извлечении жира из навески изделия растворителем а-монобромнафталином. Содержание жира в изделии определяют по разности коэффициентов преломления растворителя и раствора жира в растворителе. Для определения щелочности по ГОСТ 5898-87 /97,99,139/ предусматривали метод титрования, который основан на нейтрализации щелочи, содержащейся в навеске, соляной кислотой в присутствии бромтимолового синего до появления жёлтой окраски. Определение намокаемости печенья проводили согласно ГОСТ 10114-80/99,141/. Определение общего количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов по ГОСТ 10444.15-94 /142/. Определяли бактерии группы кишечных палочек (колиформных бактерий) по ГОСТ Р 50474-93 /143/. Определяли количество дрожжей и плесневых грибов по ГОСТ 10444.12-88/144/. Для определения наличия регрессионных зависимостей между адгезионными свойствами и упругими деформациями теста для мучных кондитерских изделий и дозировкой продуктов стевии (водного экстракта стевии и стевиозида) использовали графические возможности пакета статистических приложений Statistica 6.0 for Windows фирмы Microsoft, в частности модуля Факторный анализ (Factor Analysis), позволяющего определить характер зависимости между переменными.
Определение оптимальных дозировок водного экстракта стевии и стевиозида при приготовлении мучных кондитерских изделий
В рецептурах печенья затяжного, печенья овсяного и крекера, в которых массовая доля сахара не превышает 20 %.
Печенье затяжное Печенье овсяное Крекер 25 42 19 38 47 33 5152 47 0,10 0,45 0,07 0,15 0,50 0,12 0,20 0,55 0,17 При этом были приготовлены образцы всех видов печенья с различными дозировками водного экстракта стевии и стевиозида. При исследовании полученных образцов мучных кондитерских изделий по органолептиче-ским показателям оценивали цвет, запах, послевкусие, структуру, степень сладости, поверхность изделия. На основании полученных данных были составлены лепестковые диаграммы вкусового профиля образцов печенья.
Полученные результаты представлены на рисунках 3.1-3.3. Анализ данных диаграммы, представленной на рисунке 3.1, показывает, что наилучшие результаты при приготовлении затяжного печенья по степени сладости и послевкусию дает использование оптимального количества водного экстракта стевии 38 % к массе муки, что эквивалентно внесению 0,15 % кристаллического стевиозида. Определение оптимальной дозировки основывалось на том, что увеличение дозировки водного экстракта делает готовые изделия боле темными по цвету, появляется выраженный, присущий сухим травам, запах.
Как видно из диаграммы, представленной на рисунке 3.2, наилучшие результаты при приготовлении овсяного печенья по степени сладости и послевкусию дает использование оптимального количества водного экстракта стевии 47 % к массе смеси муки пшеничной и овсяной, что соответствует внесению 0,50 % кристаллического стевиозида. На рисунке 3.3 видно, что наилучшие результаты по степени сладости и послевкусию при приготовлении крекера дает использование оптимального количества водного экстракта стевии 33 % к массе муки или, соответственно, 0,12 % стевиозида, так как увеличение дозировки водного экстракта стевии делает готовые изделия более темными по цвету.
Результаты органолептической оценки мучных кондитерских изделий (печенья затяжного, овсяного и крекера) показали, что при внесении минимальных дозировок продуктов переработки стевии получаем образцы пе-ченьянейтральные по вкусу (пресные), а при максимальных дозировках - остается сильное сладкое послевкусие и горечь, причем увеличенное количество водного экстракта стевии придает изделиям темный цвет и специфический травянистый привкус.
Анализ данных лепестковых диаграмм вкусового профиля образцов показал, что применение средних дозировок продуктов переработки стевии (водного экстракта и стевиозида) в производстве мучных кондитерских изделий позволяет создать продукт с хорошими вкусовыми свойствами, не уступающими контрольным образцам изделий.
Тесто для мучных кондитерских изделий представляет сложный коллоидный комплекс, обладающий определенной структурой и специфичными физико-химическими свойствами. Упругое тесто (затяжное печенье, крекер) и пластичное тесто (овсяное печенье) относятся к комплексным коагуляционным дисперсным структурам.
Тесто для печенья представляет собой гидрофильную дисперсную фазу с твердыми частицами и гидрофобной дисперсионной средой. Процесс структурообразования в тесте обусловлен сцеплением твердых частиц по гидрофильным участкам молекул через прослойки дисперсионной среды. Эффективность процесса приготовления теста определяется по достижении им заданных реологических характеристик, основными из которых являются вязкость, упругость, пластичность, способность к релаксации напряжений.
Известно, что при производстве печенья очень важна степень прилипания тестовых заготовок к поверхностям формующих деталей машин, а также к транспортерным лентам, поду печи. Способность различных материалов проявлять более или менее значительные силы взаимодействия с другим материалом или с ограждающими их поверхностями из металла или ткани называют адгезией или прилипанием.
В ходе исследований изучали влияние дозировки водного экстракта стевии и стевиозида на адгезионную способность тестовых заготовок для овсяного, затяжного печенья и крекера. Изменение адгезионных свойств опытных образцов печенья в зависимости от процентного содержания продуктов переработки стевии представлено на графиках (рисунки 3.4-3.6).
Исследование реологических характеристик затяжного теста, как видно на рисунке 3.4, показало, что при увеличении процентного содержания водного экстракта адгезионные свойства теста изменяются: адгезия образцов с дозировкой водного экстракта 51 % увеличилась на 21,4 % по сравнению с контрольным образцом, что вызывает трудности при формовании такого теста. При замесе затяжного теста свободная вода быстро проникает в межми-целлярное пространство белковых молекул, вызывая их осмотическое набухание. Но так как на набухание белков муки расходуется не только свободная вода, но и значительная часть жидкой фазы, то с увеличением количества водного экстракта стевии в тесте количество коллоидно-связанной воды будет уменьшаться, а количество свободной и гидратированной воды, удерживаемой молекулами растворенных веществ - увеличиваться, что разжижает тесто. Таким образом, изменяя содержание водного экстракта сухих листьев стевии, можно регулировать процесс набухания белков муки и крахмала
Обратная закономерность наблюдается при внесении стевиозида в тесто для затяжного печенья. В сравнении с контрольным образцом у образца с максимальной дозировкой стевиозида 0,20 % адгезионные свойства уменьшаются на 28,8 %. Следовательно, стевиозид, добавляемый в мучное тесто, не проявляет как сахар-песок свойств эластификатора, разжижителя структуры теста. Уменьшение адгезии свидетельствует о более легком отрыве тестовых заготовок от формующего оборудования, транспортеров, а также подов печи. Как видно из рисунка 3.5, при увеличении дозировки водного экстракта стевии до 52 % в тесте для овсяного печенья увеличился показатель адгезии на 77,4 % по сравнению с контрольным образцом, за счет увеличения количества гидратированной влаги, удерживаемой молекулами овсяной муки, что разжижает тесто.
Аналогично адгезия увеличивается у опытных образцов теста для овсяного печенья: при дозировке стевиозида 0,50 % адгезия увеличилась на 61,2 % по сравнению с контрольным образцом, а при увеличении дозировки до 0,55 % — на 67,7 %, что вызывает трудности при формовании такого теста. Это объясняется тем, что овсяная мука содержит большое количество слизей, которые при внесении сахара в контрольном образце гидратируются меньше, чем при внесении стевиозида.
