Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 9
1.1. Растительные белковые препараты - важнейшие компоненты здоровых продуктов питания 9
1.2. Функциональные свойства белков и новые формы белковых препаратов 22
1.3. Фосфолипиды - биологически активный ингредиент современных продуктов питания 25
1.3.1. Физиологическая роль и природные источники фосфолипидов 25
1.3.2. Основные направления использования фосфолипидов в пищевых производствах 30
1.4. Белковые композиты - новое поколение белковых препаратов различного назначения 36
1.4.1. Белковые композиты: состав, способы получения и применение 36
1.4.2. Клейковинные белки и их взаимодействия в пищевых системах 40
1.5. Заключение по обзору литературы 49
2 Экспериментальная часть 51
2.1 Сырье и материалы исследований 51
2.2 Методы исследований 53
2.2.1 Методы оценки свойств сырья и композитов 53
2.2.2 Методы исследований белково-жировых эмульсий 54
2.2.3 Методы исследований белков сырья и композитов 56
2.2.4 Методы приготовления и оценки качества хлеба и кондитерских изделий 58
2.3 Результаты и их обсуждение 59
2.3.1 Разработка технологии белково-жировых композитов с лецитином 59
2.3.1.1 Химический состав и физико-химические свойства сырья 59
2.3.1.2 Жироэмульгирующие свойства белково-липидных композиций 64
2.3.1.3 Принципиальная технологическая схема приготовления белково-жировых композитов с лецитином 70
2.3.1.4 Реологические свойства белково-липидных эмульсий 73
2.3.1.5 Сушка белково-липидных эмульсий 77
2.3.1.6 Пищевая ценность и функциональные свойства композитов 79
2.3.1.7 Физико-химические показатели композитов при хранении 84
2.3.2 Разработка технологии хлеба с белково-жировыми композитами с лецитином 86
2.3.2.1 Влияние композитов с лецитином на показатели качества хлеба из пшеничной муки высшего сорта 87
2.3.2.2 Влияние композитов на показатели клейковины 90
2.3.2.3 Реологические свойства теста 94
2.3.2.4 Фракционный состав белков теста 96
2.3.2.5 Агрегирующая способность белков теста 99
2.3.2.6 Гель-хроматография белков теста и композитов 103
2.3.2.7 Технологические параметры приготовления и пищевая ценность хлеба 106
2.3.3 Технологические решения приготовления кексов с композитом 109
2.3.4 Технологические решения приготовления масс типа пралине на
основе композитов с лецитином 114
Выводы 116
Список литературы 121
Приложения 145
- Функциональные свойства белков и новые формы белковых препаратов
- Белковые композиты - новое поколение белковых препаратов различного назначения
- Принципиальная технологическая схема приготовления белково-жировых композитов с лецитином
- Пищевая ценность и функциональные свойства композитов
Введение к работе
Актуальность темы. Последние годы характеризуются положительными тенденциями в изменении структуры потребления пищевых продуктов населения России за счет увеличения в рационе мясных, молочных продуктов, рыбы, овощей и фруктов. Однако, состояние питания в стране, свидетельствует и о некоторых серьезных отклонениях от принципов здорового питания.
Для населения характерна достаточная или даже несколько избыточная калорийность рациона, дефицит полноценного белка, избыток насыщенных жирных кислот, недостаток микронутриентов. Такое питание создает условия для избыточной массы тела, гипертонии, атеросклероза, диабета и потери иммунитета.
Определенный вклад в улучшение структуры питания населения вносит реализация Государственной политики в области здорового питания населения России на период до 2005 г. и программы по профилактике недостаточности важнейших компонентов в регионах России. Однако объем производства продукции со сбалансированным и улучшенным составом сегодня остается недостаточным для решения многих проблем питания. Для нормализации ситуации Министерством образования и науки РФ выделен ряд приоритетных направлений, в соответствии с которыми организация производств пищевого растительного белка и композитов на его основе с направленно измененным химическим составом считается довольно актуальной.
Принадлежность технологических процессов производства двух- или мультикомпонентных белковых композитов с заданными свойствами отнесена к критически важнейшим технологиям пищевых и перерабатывающих отраслей АПК, что обусловлено уникальной способностью композитов иметь регулируемый состав и управляемые функциональные свойства. Это определяет целенаправленное использование их в составе соединений небелковой
природы, обеспечивающих принадлежность пищевых продуктов к пище функционального назначения.
А если учесть, что в отечественной промышленности практически неизвестны технологические решения создания белковых продуктов с биологически активными ингредиентами и то, что лецитин не только важнейший компонент функционального питания, но и фактор, влияющий на реологические свойства пищевых систем и качество хлебобулочных и кондитерских изделий, то разработка новых технологий белковых композитов для применения их в качестве обогатителей и улучшителей, следует считать перспективным.
Работа проводилась в рамках подпрограммы «Технология живых систем» НТП Министерства образования и науки «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (2003-2004 г.).
Цели и задачи исследования. Целью исследований являлось расширение ассортимента хлебобулочных и кондитерских изделий функционального назначения путем создания и применения композитов нового поколения с полноценными белками, жиром с улучшенным жирнокислотным составом и лецитином. Для достижения поставленной цели ставились задачи:
определения химического состава и физико-химических свойств белкового и жирового сырья;
изучения влияния химического состава белковых, лецитиновых препаратов и состава жировых эмульсий, жироэмульгирующие свойства и устойчивость эмульсии;
изучения влияния дозировок лецитина и состава жировых композиций на реологические свойства белково-жировой эмульсии;
разработки способа приготовления, включая режимы сушки, порошковых белково-жировых композитов с лецитином;
наработки опытных партий и определения пищевой ценности и функциональных свойств композитов;
изучения физико-химических показателей композитов при хра-
нении и определения условий хранения;
исследования влияния белково-жировых композитов и их компонентов на показатели клейковины, реологические характеристики теста и качество хлеба из пшеничной муки высшего сорта разного качества;
определения физико-химических свойств белков композитов, теста (фракционный состав, агрегирующая способность, гель-хроматография) и выяснения механизма улучшающего эффекта на свойства теста и качество хлеба;
изучения влияния различных дозировок и компонентов на показатели качества масс типа пралине, кексов, разработки способов их приготовления;
оценки пищевой и биологической ценности хлеба, кексов и масс типа пралине;
проведения опытно-промышленной проверки результатов и разработки проектов НД на композиты и изделия с их применением.
Научная новизна. Теоретически обосновано совместное использование растительных белковых препаратов, пальмового, подсолнечного масла и лецитина для создания порошкообразных композитов, предназначенных для приготовления хлеба и кондитерских изделий в качестве обогатителей и улучшителей.
Получены закономерности зависимостей жироэмульгирующих свойств и устойчивости эмульсий с разными видами соевой муки, белковым концентратом из пшеничных отрубей, порошковым и жидким лецитином от химического состава, массовой доли их в эмульсии и состава жировой композиции.
Доказано, что белково-жировые композиты, имея в своем составе ли-пидную составляющую, обладают набором известных функциональных свойств белковых препаратов, обеспечивающих их использование как источник биологически ценного белка, жира с улучшенным жирнокислотным со-
ставом и лецитина. Чем больше содержание лецитина, тем функциональные свойства композитов выше.
Максимальная дозировка лецитина (10% от массы сухих веществ) в составе композита для процесса сушки на инертных носителях ограничивается эффективной вязкостью, равной 0,08 Па*с.
Показано влияние композита с лецитином и его отдельных компонентов (соевая мука, лецитин, пальмовое-подсолнечное масло) на показатели клейковины, теста и качество хлеба. Под влиянием композита в муке за счет лецитина количество сырой клейковины понижается, деформация сжатия увеличивается, одновременно улучшаются реологические свойства теста и качество хлеба (удельный объем, общая деформация сжатия мякиша, пористость). Чем крепче клейковина в муке, тем эффект улучшения качества выше. Улучшающий эффект белково-жирового композита с лецитином в тесте взаимосвязан с большей гетерогенностью белков, образованием низкомолекулярных водо-, солерастворимых фракций (мол. масса 30-35 и 10-12 кДа) и уменьшением количества высокомолекулярных (480 кДа) белков при участии лецитина, глиадина и гидрофобных взаимодействий.
Практическая значимость. Разработана технология белково-жировых композитов с лецитином (БЖКЛ), направленная на расширение ассортимента белковых препаратов нового поколения. Определены вид белкового, жирового и фосфолипидного сырья, его дозировки, соотношения, температурные и временные режимы подготовки и переработки компонентов, формы лецити-новых препаратов (жидкая, порошковая), последовательность ввода в состав эмульсии, режимы, способ сушки, сроки и условия хранения композитов. Предложена принципиальная и аппаратурно-технологическая схемы производства БЖКЛ. Способ приготовления композитов защищен Патентом РФ № 2267937 и апробирован в условиях ГУП «НИИ Продмаш» (акт испытаний).
Разработана новая технология хлеба из пшеничной муки высшего сорта, обогащенного полноценным белком (9,94%), лизином, треонином, изо-
лейцином (скор 65, 83, 100%, соответственно), жиром с улучшенным жирно-кислотным составом и лецитином (0,58%), Достигнут технологический эффект улучшения качества изделий, превышающий известные решения использования повышенных количеств белка в тесте.
Разработаны технологии кексов с тремя новыми рецептурами, способ приготовления и рецептура массы типа пралине. Преимуществом применения в кондитерских изделиях композитов обеспечивает исключение использования яичных продуктов и орехов в количестве 50-100% по сравнению с известными способами. Разработанные изделия имеют пониженные калорийность и содержание холестерина, а также обогащены лецитином.
Проведена опытно-промышленная апробация технологий хлеба и масляных кексов (ОАО «Возрождение» г. Мытищи) и масс типа пралине (ОАО «РаменскиЙ кондитерский комбинат» г. Раменское). Разработаны проекты нормативной документации (ТУ, ТИ на композит, хлеб и кексы).
Апробация результатов работы. Результаты диссертационной работы представлялись на выставке-конференции «Технологии живых систем» (МГУПБ, 2002), на Всероссийской научно-технической конференции-выставке «Качество и безопасность продовольственного сырья и продуктов питания» (МГУПП, 2002), на VI Международном салоне промышленной собственности «Архимед-2003» (г. Москва, 2003), на международной выставке «Технологии и продукты здорового питания» (г. Москва, 2003), двух отчетных III Юбилейной и IV Международной выставке-конференции «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства их реализации» (2003-2006 г.). По итогам выставок получено 4 диплома и 2 серебряные медали («Архимед-2003», МГУПП - 2005).
Функциональные свойства белков и новые формы белковых препаратов
Под функциональными свойствами белков понимают физико-химические характеристики, определяющие поведение полимеров при переработке и обеспечивающие структуру, технологические и потребительские свойства [1,8, 50, 83]. В связи с расширением применения растительных белковых препаратов при производстве пищевых продуктов наметился новый подход к оценке их функциональных свойств. Данный подход нашел отражение в применении нового термина - «технофункциональные», включающего технологические параметры производства и хранения пищевых продуктов [8, 11,55].
К наиболее важным функциональным свойствам белков относятся: растворимость, водо связывающая (ВСС) и жиросвязывающая способность (ЖСС), способность стабилизировать эмульсии, пены, суспензии и образо вывать гели. Растворимость, являясь первичным показателем оценки функциональных свойств белков, характеризуется коэффициентами растворимости азота (КРА) и белка (КДБ). В первом случае определяют количество азота, во втором - количество белка, перешедшее в раствор, в процентах от общего содержания их в продукте [1, 8,11,]. Последовательность аминокислотных остатков в полипептидных цепях, неравномерное расположение гидрофобных и гидрофильных групп на поверхности белков, наличие или отсутствие спирализованных участков, обуславливают особенности данного свойства. Растворимость в наибольшей степени зависит от присутствия гидрофобных, электростатических и водородных связей. Чем ниже относительная гид-рофобность белков, т.е. слабее взаимодействие между глобулами и выше сила отталкивания, тем выше растворимость [8].
Различия в растворимости белков пищевого сырья лежат в основе процессов выделения изолятов и концентратов [8, 46]. Использование воды, растворов солей, щелочей и спиртов обеспечивает переход альбуминов, глобулинов, глютелинов и проламинов в раствор и получение фракций, различающихся по аминокислотному составу, молекулярным массам и функциональным свойствам.
Особо важное значение растворимость белков имеет для качества пищевых продуктов, в производстве которых предусмотрен их гидролиз и денатурация (начальные технологические стадии, сушка, хранение) [8, 84, 85]. Потеря растворимости, как правило, сопровождается изменением пенообра-зующей (ПОС), жироэмульгирующей способности (ЖЭС) и т.д., что отражается на степени перевариваемости белка в желудочно-кишечном тракте. С другой стороны, эмульсии, приготовленные с денатурированными глобулинами сои, более стабильны, чем с нативными белками [85], но такие белки имеют пониженную ВСС и их применение часто неэффективно в технологическом процессе производства.
Высокая способность белков связывать воду в пищевых продуктах повышает их выход, удлиняет сроки хранения и улучшает текстуру. Изоляты и концентраты растительных белков обладают различной ВСС. Высокую способность поглощать воду имеет, например, изолят хлопчатника по сравнению с другими белками масличных культур, соевые белки и подсолнечник имеют почти одинаковую ВСС - 3,13 и 3,01 г/г, белок арахиса - 2,34 г/г, белковые пасты из шрота сафлора и льна - 2,40 и 2,00 г/г, соответственно.
Одним из важных функциональных свойств белковых препаратов является эмульгирующая способность, т. е. способность образовывать системы, состоящие из мелких капель жидкости дисперсной фазы, распределенных в другой жидкой дисперсионной среде [55, 86]. В пищевых системах большое значение имеют эмульсии типа «масло в воде» и «вода в масле». Растительные белки поверхностно активны, имеют полярные и гидрофобные группы, поэтому применяются в качестве стабилизаторов жировых эмульсий. Высокой ЖЭС обладают белки соевых бобов, далее идут белки из пшеничных отрубей, кунжута, хлопчатника, сухой клейковины, рапса, арахиса, сафлора и подсолнечника. ЖЭС белков обеспечивают их применение в производстве хлебобулочных, мучных кондитерских изделий, низкокалорийных маргаринов, майонезов, паст, мясных продуктов [8, 55].
Благодаря своей уникальной химической природе белки обладают практически всеми функциональными свойствами, а способность их молекул к взаимодействию с биологически активными соединениями лежит в основе создания белковых композитов различного назначения [1, 8, 87, 88].
Полимерные цепи белка, имея в своем составе реакционные химические группировки, способны к тому или иному виду взаимодействий с различными типами соединений (фосфатиды, жирные кислоты, ацилглицерины, пектины, минеральные вещества, альгинаты и т.д.), а в результате возможна модификация их функциональных свойств.
На функциональные свойства белковых препаратов оказывают влияние различные технологические факторы [8, 85]. Наиболее значимыми из них являются кислотность, температура, механическая обработка, способы сушки, присутствие различных соединений (углеводы, липиды, соли и т.д.).
Параметры регулирования свойств изменяют аминокислотный и фракционный составы белков, вызывают денатурацию, агрегацию [85].
Зная механизмы взаимодействия белков с разными соединениями можно эффективно регулировать их функциональные свойства. Так, например, ВСС, ЖЭС и стабильность эмульсий с белковой мукой из пшеничных отрубей, высушенной в виброкипящем слое, выше, чем у муки, которую получают распылительным или лиофильным способом [8, II, 89]. Наиболее высокую ЖСС и ПОС, наоборот, имеет мука, сушка которой осуществляется лиофильным способом.
Таким образом, как особенности структуры и физико-химических свойств белковых препаратов, так и их технологические режимы приготовления, могут обеспечивать функциональные свойства ингредиентов, включая композиты, приготовленные на их основе, и, следовательно, направления применения в хлебобулочной и кондитерской промышленности.
Белковые композиты - новое поколение белковых препаратов различного назначения
Белки, имея в своем составе липофильные и гидрофильные группировки, способны к взаимодействиям с различными соединениями. Высокая реакционная способность белков делает возможным разработку на их основе белковых препаратов последнего поколения с заданным химическим составом и функциональными свойствами [6]. Возможность включать в состав белковых препаратов соединения различного химического состава и физиологической направленности обеспечивает конструирование композитов и пищевых продуктов с повышенной пищевой и биологической ценностью [145,146-151].
Композиты, в зависимости от направления их применения, можно классифицировать как: У с заданным химическим составом для повышения пищевой и биологической ценности при создании продуктов и функционального назначения [152,153]; ингредиенты для улучшения технологических показателей качества сырья и готовой продукции [148-150,154, 155]; специальные продукты с определенными медико-биологическими свойствами для лечения и профилактики ряда заболеваний [150, 152, 156-158];
Композиты с заданным химическим составом, предназначенные для повышения пищевой и биологической ценности и функционального питания, в зависимости от природы можно разделить на три группы: растительные, животные и растительно-животные.
К первой группе следует отнести белково-липидные и углевод-белковые природные комплексы, выделенные из подсолнечника, сои, амаранта, гороха, чечевицы, рапса и т.п. [153, 159]. Пищевая и биологическая ценность обеспечивается определенным аминокислотным составом их белков. Например, белково-липидные комплексы из подсолнечного жмыха, семян сои, подсолнечника и амаранта (2:1:2), при добавлении их в тесто, позволяли получать хлеб хорошего качества, повышая его биологическую ценность [160].
На кафедре «Органическая химия» во МГУПП разработаны двух- и трехкомпонентные белково-липидные композиты со сбалансированным аминокислотным и жирнокислотным составом, но без лецитина, предназначенные для повышения пищевой и биологической ценности изделий [89]. Композиты характеризуются соотношением насыщенных, мононенасыщенных, полиненасыщенных жирных кислот и количеством трансизомеров, соответствующими требованиям науки о питании [55]. Они включают белковые продукты из бобовых культур, пшеничных отрубей и растительных масел [89].
Традиции культивирования пшеницы в различных странах определяют целесообразность производства композитов на основе сухой клейковины [89]. Так, фирмой Мюлленхеми (Германия) организовано производство белковых композитов: пшеничная клейковина-лецитин, пшеничная клейковина-лецитин-энзимы, L-цистеин-пшеничный крахмал; фракции пшеничной муки-соевая мука-фосфолипиды. Технологическим преимуществом композитов является присутствие в них компонентов, оказывающих улучшающее действие на реологические свойства клейковины, теста и качество готового хлеба. Тесту придается пластичность за счет веществ липидной (лецитин, линолевая кислота) или иной (пепсин, цистин) природы и уменьшается чрезмерное укрепление белкового каркаса изделий [20, 153, 161-163]. При дозировках композитов 0,2-5,0% к массе муки увеличивался удельный объем хлеба, формо-устойчивость, улучшались реологические свойства мякиша [162].
Известен пищевой композит, содержащий пшеничную клейковину и соевый белок в соотношении 0,20:1-0,50:1 [164]. Ингредиент используется для теста с разрыхлителем и без него. В его состав включен L-цистеин для релаксации теста, пшеничная мука и крахмал для снижения влаги в изделиях и их потемнения.
Для кондитерских изделий созданы специальные виды композитов растительно-животного происхождения на основе лецитина Штернмулс М-545 и Лецифло 60. При производстве композита Штернмулс М-545 лецитин распылительной сушкой наносится на сухое молоко. Содержание ацетоннерастворимых веществ в этом эмульгаторе составляет 28%, в Лецифло 60 - 38%. Эмульгаторы создавались для вафельных изделий, но они получают применение в рецептурах бисквитных полуфабрикатов для уменьшения содержания в них жира и сахара [165]. При внесении композита с лецитином в количестве 0,5-0,75% в яично-сахарную смесь уменьшается вязкость теста, экономится сахар и яйцепродукты. Добавление композитов в жировые начинки улучшало вкус и пластичность изделий [166].
Из растительно-животных известны композиты с жирами, получаемые из соевых белков осаждением молочной сывороткой. Дополнительно в них вводятся сухое молоко и соевая мука 15-20% (3:1). Их используют в пастах, шоколадных глазурях для конфет, плиток, зефира, мороженного [89]. По ор-ганолептической оценке новые продукты не уступают известным, но имеют повышенную биологическую ценность.
Разработано несколько способов получения композитов животного происхождения. Так, белково-липидный композит получают диспергированием ПАВ в воде или обезжиренном молоке с плазмой крови, казеинатом натрия, СОМ, фосфатами и цитратами натрия или калия и лактозой. Дисперсию сушат распылительной сушкой при 150-200С. Порошок использовался при выработке хлебных изделий [160]. Известен способ получения липид-белковых добавок на основе соевого белка и белков молока с использованием липидов различного состава: фосфолипиды, моно- и диацилглицерины, триа цилглицерины, жирные кислоты, гликолипиды. Продукты также применялись для повышения биологической ценности хлеба и улучшения его качества [160].
Для питания детей раннего школьного возраста и пожилых людей известен концентрат животного происхождения из обезжиренного молока и деминерализованной сыворотки, в пропорции, обеспечивающей заданное соотношение белков, углеводов и минеральных веществ [148]. Для детей грудного возраста в составе молочных смесей применяют жировой композит с желтком куриного яйца и соевым маслом как источником высших жирных кислот семейства со-6 и to-3 [167]. Для профилактики железодефицитных состояний разработан белково-липидный композит на основе солей двухвалентного железа и белков молока [168].
Для создания композитов отдельно используют БАД на основе полиненасыщенных жирных кислот семейств (о-З и со-6. Фирмой БАСФ налажено производство продуктов с рыбьим жиром, аскорбатом натрия, аскорбиновой кислотой, токоферолом и трифосфатом кальция [150]. Жир в них содержится в виде триглицеридов с соотношением эйкозапентаеновой к докозогексаено-вои кислот 18:12 или 15:15 при концентрации 20-35%. Фирма «Хоффманн ля Рош» [147] производит добавки полиненасыщенных жирных кислот групп ы-3 и 0)-6, а фирмы «Эйковит», «Полиен» и др. специализируются на их производстве с заданным соотношением со-6/со-З - 0,05-0,08 [156] для применения в композитах, предназначенных для детского и диетического питания. В настоящее время в России для этих целей начат промышленный выпуск БАД с фосфолипидами («Тонус», «Мослецитин» и др.) [128, 169].
Обобщая литературные данные, посвященные созданию белковых композитов как технологическим добавкам можно выделить следующий их состав: зерновая мука-обезжиренное молоко, соевый концентрат-карагенан, энзимная соевая мука-смесь гидроколлоидов-полисахаридов, соевый изолят-альгинат, соевая мука-твердый жир, текстурированные соевые белки-галактоманнаны, соевая мука-лецитин-аскорбиновая кислота и д.р.
Принципиальная технологическая схема приготовления белково-жировых композитов с лецитином
Для разработки принципиальной технологической схемы приготовления БЖКЛ предварительно установлено, что жидкий препарат лецитина растворялся при перемешивании в масляной среде при комнатной температуре, а порошковый - при нагревании до 80-90С. В итоге, с учетом описанных выше данных, предложена принципиальная схема способа приготовления композитов на основе белково-жировой эмульсии с лецитином (рис. 2.7).
В соответствии с этой схемой, в состав жировой композиции с улучшенным жирнокислотным составом вводился лецитин и белковые препараты (соевая мука и/или БКПО). Для этого твердые жиры расплавлялись при 30-40С, а жидкие масла нагревались до 50С. К жировым компонентам добавлялся лецитин в количестве 10-13% к массе св., смесь продуктов перемешивалась 15 мин при 100 об/мин при комнатной температуре. При условии применения порошкового лецитина температура смеси составляла 80-90С. Липидная композиция охлаждалась до 35-40С и подавалась в гомогенизатор, в который поступала дисперсия белкового препарата в соотношении с жировой композицией 70:30.
Диспергирование соевой муки в воде осуществлялось при температуре 70С, а БКПО - при 80С в течение 15-20 мин при 100-200 об/мин. Используемые температурные режимы обеспечивали максимальные жироэмульги-рующие свойства и растворимость белков [89].
Эмульсия, приготовленная с БКПО или соевой мукой, жировой композицией (пальмовое-подсолнечное масло или саломас-подсолнечное масло), взятых при соотношении 40:60 и лецитином, подвергалась сушке в виброки-пящем слое на инертных носителях (раздел 2.2.2). Данный способ сушки обеспечивал хорошие функциональные свойства композитов без лецитина [П].
Технологические параметры приготовления композитов с лецитином, отрабатываемые в процессе сушки, сведены в табл. 2.9.
Высушенные композиты имели вполне удовлетворительные органо-лептические свойства, обладали пластинчатой или крупкообразной структурой. С соевой мукой композиты имели светло-желтый цвет, а с БКПО - светло-бежевый. Однако недостатком процесса явился низкий выход композитов (30% от массы сырья).
Таким образом, показана принципиальная возможность приготовления БЖКЛ на основе создания эмульсий с разными формами лецитина и сушкой ее на инертных носителях.
Предположили, что вязкость белково-липидной эмульсии может стать одним из критериев определения степени обезвоживания при сушке и как следствие этого - величины выхода сухого композита. Поэтому ставилась задача изучения реологических свойств белково-жировых эмульсий при различных дозировках лецитина с целью уточнения его количества для процесса сушки. В результате получили кривые течения, отражающие зависимость напряжения сдвига от его скорости, в диапазоне вискозиметра «Reomat-30» 32,4-278,0 с 1 [230], а на основании их - и данные по зависимости эффективной вязкости эмульсий от массовой доли лецитина.
Кривые течения, полученные для эмульсий с соевой мукой и двумя жировыми композициями при массовой доле лецитина от 1 до 15% к массе св. эмульсии (влажность 70%), представлены на рис. 2.8. Результаты показали, что кривые соответствовали нелинейным вязко-пластичным средам, общей записью реологического уравнения которых является зависимость, предложенная З.П. Шульманом [230]: T=To-HWY)n/m где: т - напряжение сдвига, х0- предельное напряжение, гіпл - коэффициент пластической вязкости, у - скорость сдвига, n, m - параметры кривой течения.
Установлено, что течение эмульсий под влиянием сдвига начиналось только тогда, когда напряжение сдвига т превышало предельное для данного продукта напряжение т0. С увеличением массовой доли лецитина напряжение сдвига в системе плавно повышалось (рис. 2.8). Важно отметить, что при соответствующих скоростях сдвига высокие дозировки лецитинового препарата (9-15%) обуславливали и высокие значения напряжения сдвига эмульсии. Минимальные же показатели напряжения эмульсия имела без лецитина и с лецитином в дозировке 1% к массе сухих веществ.
Зависимость напряжения сдвига от массовой доли лецитина, при различном составе жировых композиций и одной и той же скорости сдвига (32,4 с 1), приведена на рис. 2.9. Видно, что для обоих видов жировой композиции с увеличением массовой доли препарата напряжение сдвига увеличивалось. При этом данный показатель эмульсии с композицией пальмовое-подсолнечное масло был выше на 13-33%, чем напряжение сдвига эмульсии с жировой композицией состава саломас-подсолнечное масло. Следовательно, состав жировых композиций оказывал влияние на реологические свойства белково-жировых эмульсий с лецитином.
Более наглядно это влияние видно из рис. 2.10, где показана зависимость эффективной вязкости белково-жировых эмульсий от массовой доли лецитина. Эффективная вязкость рассчитывалась как отношение текущих значений напряжения сдвига к скорости сдвига на участке 32,4-59,8 с"1. Показано, что с увеличением массовой доли лецитина эффективная вязкость эмульсии увеличивалась для обоих от видов жировой композиции не зависимо от ее состава, но более низкую эффективную вязкость имела эмульсия с композицией состава пальмовое-подсолнечное масло. Последняя и была отобрана для дальнейшей отработки процесса сушки в опытно-экспериментальных условиях.
Таким образом, для повышения выхода композитов было принято решение понизить дозировку лецитина до 10%, что соответствовало вязкости эмульсии 0,08 Па-с и использовать жировую композицию состава пальмо-вое:подсолнечное масло, обеспечивающую введение в состав композита в 3 раза больше лецитина, чем саломас-подсолнечное масло. Значения дозировок лецитина 3-5% к массе св. эмульсии можно рекомендовать для обеспечения повышенных функциональных свойств композитов с целью применения их в качестве технологических ингредиентов.
Пищевая ценность и функциональные свойства композитов
Наработанные опытные партии белково-липидных композитов с соевой мукой, пальмовым-подсолнечным маслом, жидким и порошковым лецитином при дозировках от 5 до 13% к массе св. эмульсии подвергли испытанию для определения химического состава и функциональных свойств. В качестве контроля использовали композит без лецитина. По химическому составу оценивали пищевую ценность, а функциональным свойствам - возможность использования композитов в производстве хлеба и кондитерских изделий.
Из табл. 2.13 видно, что в композитах содержание жира составляло 22-30%, белка - 33-44%. Соотношение между белком, жиром и углеводами равнялось, 1,2-1,8:1,0-1,4:1,0, соответственно. Если сравнить его значение с соотношением, рекомендуемым наукой о питании для состава любых пищевых продуктов (1,0:1,0:4,0-4,5) [55], то композиты можно отнести к высокобелковым продуктам, обогащенных жирами.
С увеличением массовой доли порошкового лецитина от 5 до 13% содержание фосфолипидов в композитах повышалось в 2,4 раза и достигало 10,3% от массы св. продукта, а с увеличением дозировок жидкого препарата - в 1,4 раза и составляло всего 6,0% от массы св. продукта. Порошковая форма лецитина при всех дозировках обеспечивала в 1,7 раза большее количество фосфолипидов в композитах, чем жидкая.
На примере БЖК, приготовленного с 5% жидкого лецитина, изучен жирнокислотныи и групповой состав липидов. В композите, по сравнению с исходной жировой смесью на 8% повышалось содержание полиненасыщенных жирных кислот, из них на 13% - линолевой кислоты, но одновременно понизилось содержание насыщенных и мононенасыщенных жирных кислот (табл. 2.14), что, вероятно, связанно с особенностями жирнокислотного состава самого лецитина.
Изменение жирнокислотного состава благоприятно отразилось на общем балансе кислот в продукте. Количество линолевой кислоты в композите увеличилось до 36,8%, что повышает его профилактические свойства.
По данным изменения группового состава липидов показано, что в композите с лецитином на 43% больше содержалось полярных липидов и на 69% больше свободных жирных кислот, по сравнению с исходной жировой смесью (табл. 2,15). Увеличение количества жирных кислот в композите можно было объяснить повышенным количеством их в лецитине (КЧ=35 мг/г) или протеканием гидролитических процессов в жире на стадии сушки.
Для проверки предположения относительно процессов на стадии сушки, определили кислотное число (КЧ), перекисное число (ПЧ), общую титруемую кислотность (ТК) и содержание аминного азота в соевой муке, жировой смеси и композитах с 10% лецитина (табл. 2.16). Результаты показали, что КЧ жира композитов было выше, чем КЧ жира исходной жировой смеси, но значительно меньше, чем соевой муки и лецитина. При этом различия в значениях КЧ жира композитов и сырья взаимосвязаны были с отличиями в содержании свободных жирных кислот (табл. 2.15). В целом же значение КЧ жира композита соответствовало требованиям НД на смешанные жиры [222].
В композитах содержалось в 2 раза больше аминного азота чем в сырье, вероятно за счет протекания частичной деструкции белка при их изготовлении. Важно отметить, что показатель титруемой кислотности композитов, отражающий общее количество кислореагирующих веществ, не превышал и даже был ниже на 10-26%, чем, например, соевой муки.
Значения ПЧ композитов не превышали допустимого значения для свежих пищевых жиров (10 ммоль акт. Ог/кг), занимая промежуточное положение между показателями для различного сырья.
Если сравнить физико-химические показатели композитов, содержащих различные формы лецитина, то видно, что композит с порошковым лецитином имел на 7-18% меньшие значения ПЧ, КЧ и титруемой кислотности, что делает применение такого лецитина более предпочтительным, по сравнению с жидким. В целом же, значения физико-химических показателей композитов с порошковым и жидким лецитином, отличались незначительно, они соответствовали ориентировочным нормам, поэтому возможно использование обоих форм лецитина для приготовления композитов.
Изучение функциональных свойств БЖКЛ, показало, что с повышением дозировок лецитина от 5 до 15%, ВСС их повышалась на 63-149%, жирос-вязывающая - на 10-42%, растворимость - почти в два раза, а эмульгирую щие свойства увеличивались на 8-38%, по сравнению с композитом без лецитина {табл. 2.17).
Таким образом, в присутствии лецитина функциональные свойства композитов улучшались, что дает основание рекомендовать их для широкого использования в производстве хлебобулочных, мучных кондитерских и других видов изделий (майонезы, пасты к завтраку, мясные и т.д.).
