Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 9
1.1 Современные технологии сахаристых желейных полуфабрикатов и изделий 9
1.1.2 Технология изготовления фруктовых начинок и наполнителей для мучных кондитерских и булочных изделий 9
1.1.3 Проблемы и перспективы развития технологии сахаристых желейных изделий и полуфабрикатов 17
1.2 Пектиновые вещества: классификация, строение, методы получения 19
1.2.1 Функциональные свойства пектинов 24
1.2.2 Технологические свойства пектинов 28
1.3 Роль пищевых карбоновых кислот в технологии желейных начинок 38
Заключение к обзору литературы 43
2. Экспериментальная часть 45
2.1 Сырье и материалы, применявшиеся при проведении исследований 45
2.2 Схема экспериментальных исследований 47
2.3 Методы исследования, используемые в работы 48
2.3.1 Методы исследования свойств сырья 48
2.3.2 Методы исследования готовых изделий 53
2.3.3 Специальные методы исследований 53
2.3.3.1 Метод определения молекулярной массы пектина 53
2.3.3.2 Метод определения длины цепи молекулы пектина 55
2.3.3.3 Метод определения сорбционной способности пектина 55
2.3.3.4 Методика определения влияния температурного фактора на свойства пектина 57
2.3.3.5 Методика определения влияния пищевых кислот на сорбционные свойства пектина 57
2.3.3.6 Методика приготовления желейной термостабильной начинки 58
2.3.3.7 Методика определения сорбционной способности желейной начинки 58
2.3.3.8 Метод определения термостабильных свойств желейной начинки 59
2.3.3.9 Методы математической обработки результатов исследований 59
2.4 Результаты исследований и их анализ 60
2.4.1 Исследование влияния технологических факторов на свойства пектинов 60
2.4.1.1 Изучение функциональных свойств пектинов 61
2.4.1.2 Исследование студнеобразующей и сорбционной способности пектинов 66
2.4.1.3 Изучение влияния температурного фактора на студнеобразующую и сорбционную способности пектинов 71
2.4.1.4 Изучение зависимости сорбционной способности пектинов от температуры и концентрации растворов пектинов 91
2.4.1.5 Исследование влияния температурного фактора на вязкость растворов пектинов 96
Заключение к разделу 2.4.1 98
2.4.2 Изучение воздействия пищевых карбоновых кислот на студнеобразующую способность пектинов 100
Заключение к разделу 2.4.2 105
2.4.3 Исследование влияния пищевых карбоновых кислот на сорбционную способность пектинов 105
Заключение к разделу 2.4.3 114
2.4.4 Разработка технологии желейной термостабильной начинки и промышленная апробация результатов исследования 115
2.4.4.1 Разработка и выбор рациональных режимов приготовления желейной термостабильной начинки на основе пектина и янтарной кислоты 115
2.4.4.2 Определение термостабильных свойств желейной начинки 117
2.4.4.3 Определение сорбционной способности термостабильной желейной начинки 120
2.4.4.4 Разработка рецептуры и технологии приготовления термостабильной желейной начинки 122
2.4.4.5 Определение микробиологических и токсикологических показателей безопасности начинки 126
2.4.4.6 Оценка экономической целесообразности разработки 128
2.4.4.7 Разработка технологии приготовления рулетов с желейной термо стабильной начинкой 129
2.4.4.8 Оценка пищевой, энергетической ценности и функциональных свойств рулетов 134
2.4.4.9 Промышленная апробация результатов исследований 137
Заключение к разделу 2.4.4 139
Выводы и практические рекомендации 140
Список использованных источников 142
Приложения 160
- Технология изготовления фруктовых начинок и наполнителей для мучных кондитерских и булочных изделий
- Роль пищевых карбоновых кислот в технологии желейных начинок
- Изучение влияния температурного фактора на студнеобразующую и сорбционную способности пектинов
- Разработка рецептуры и технологии приготовления термостабильной желейной начинки
Введение к работе
Актуальность темы. Концепция государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации предусматривает разработку технологий производства качественно новых безопасных пищевых продуктов общего и специального назначения. Такие продукты должны* способствовать сохранению и укреплению здоровья, предупреждать заболевания, связанные с неправильным питанием и загрязненностью окружающей среды.
Ухудшение экологической обстановки, зашлакованность. организма вредными веществами повышают значимость профилактики, которая- невозможна без создания ^продуктовшитания нового поколения'и биологически активных добавок, способствующих выведению из организма чужеродных веществ - солей тяжелых металлов, радионуклидов и т.п.
Пектины входят в состав клеток растений- и являются ценным* сырьем для кондитерской промышленности. Они обладают специфическим свойством - способностью образовывать гелеобразные структуры. Пектины также способствуют связыванию в организме человека вредных веществ - радионуклидов, тяжелых металлов, поэтому применение пектинов при изготовлении продуктов питания является необходимым условием получения продукции лечебно-профилактического назначения.
Янтарная кислота присутствует во всех живых клетках как промежуточное соединение цикла Кребса. Превращение янтарной кислоты в организме связано с продукцией энергии, необходимой для обеспечения жизнедеятельности. При возрастании нагрузки на любую из систем организма поддержание ее работы обеспечивается преимущественно за счет окисления янтарной кислоты. Именно это обеспечивает широкий диапазон- ее неспецифического действия.
Использование янтарной'кислоты,в комбинации с углеводами позволяет поддерживать стабильный уровень энергообеспечения клеток при нагрузке.
Янтарная кислота оказывает защитное действие на организм при нагрузке, а углеводы усиливают ее действие.
Тем не менее, при уникальной разносторонности проявления биологической активности янтарной кислоты сфера ее применения в пищевой промышленности остается пока еще очень узкой.
Актуальным является получение желейных изделий с улучшенными технологическими и функциональными свойствами на основе биологически активных природных веществ, обладающих широким спектром действия.
Цель и задачи исследований. Целью данной диссертационной работы явилась разработка научно обоснованных технологических решений по созданию желейных термостабильных начинок на основе пектина, специально предназначенных для выработки хлебобулочных сдобных и мучных кондитерских изделий с начинкой, обладающих сорбционной способностью по отношению к ионам тяжелых металлов.
Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:
изучить функциональные особенности высокоэтерифицированных пектинов;
изучить влияние температурного фактора на студнеобразующую и сорбционную способности пектинов;
исследовать взаимосвязь прочности пектиновых гелей и типа применяемой кислоты;
изучить влияние различных типов кислот на сорбционную способность пектинов по отношению к тяжелым металлам;
исследовать термостабильные свойства и сорбционную способность желейной начинки по отношению к ионам тяжелых металлов;
разработать технологию получения изделий с желейной начинкой;
провести промышленную апробациюj результатов, технико-экономическое обоснование применения предложенных технологических решений и разработать нормативную документацию для практической реализации.
Научная новизна. Научно обоснована и экспериментально подтверждена возможность и целесообразность использования янтарной кислоты в технологии желейных начинок на основе высокоэтерифицированного пектина для улучшения термостабильных свойств изделия и повышения его сорб-ционной способности по отношению к ионам тяжелых металлов.
Выявлено влияние-температурной обработки (нагревания и замораживания) на изменение физико-химических свойств пектинов (вязкости, молекулярной массы, степени этерификации), приводящее к изменению студнеобра-зующей способности и сорбционных свойств пектинов.
Выведено уравнение, описывающее зависимость сорбционной способности пектинов, от концентрации раствора полимера и температуры воздействия, на основании которых были построены графические иллюстрации в виде поверхностей и линий равного уровня, позволяющих судить об изменениях сорбционной способности пектинов.
Методом световой микроскопии выявлено влияние температурной обработки растворов пектинов на структурную организацию молекул полимеров, приводящих к изменению свойств пектинов.
Определено влияние'пищевых (винной, лимонной, янтарной) кислот на свойства пектинов, заключающееся в способности данных кислот изменять прочность пектиновых гелей и сорбционную способность по отношению к ионам тяжелых металлов.
Установлено влияние пищевых кислот на свойства желейной начинки, изменение ее сорбционной способности по отношению к ионам тяжелых металлов и качество хлебобулочных изделий, заключающееся в улучшении термостабильных свойств начинки, изготовленной с применением янтарной кислоты, увеличении количества поглощаемых ионов металлов, повышении реологических свойств изделия.
Практическая ценность. Разработаны рецептура и технология приготовления начинки термостабильной желейной на основе пектина и< янтарной
8 кислоты для производства хлебобулочных сдобных изделий с наполнителями, которые обеспечивают получение готового продукта высокого качества.
Выявлены рациональные режимы приготовления начинки, позволяющие сохранить высокие функциональные свойства пектинов и улучшить качество продукта.
Разработан и утвержден пакет нормативной документации «Технические условия для производства начинки термостабильной желейной» (ТУ 9193-001-29240564-08), позволяющий вырабатывать желейную начинку.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены в период 2005-2008 гг. на отчетных ежегодных научных сессиях Казанского государственного технологического
I университета; конференции «Биология - наука XXI века», 10-я Пущинская
школа-конференция молодых ученых (Пущино, 2006); Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии» (Казань, 2007); X между-народной научно-практической конференции «Мосоловские чтения» (Йошкар-Ола, 2008).
Реализация результатов исследований. Разработанные технологии апробированы на ОАО «Булочно-кондитерский комбинат» (г. Казань). На новые виды продуктов разработаны технические регламенты.
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 12 работ, в том числе 3 в ведущих рецензируемых научных журналах.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованных источников и приложений. Работа содержит 160 страниц машинописного текста, 44 таблицы, 46 рисунков. Библиография включает 184 наименования. Приложения к диссертации представлены на 17 страницах.
Автор выражает искреннюю благодарность доценту, к.т.н. Романовой Наталье Константиновне за помощь, оказанную при выполнении экспериментальных исследований.
Технология изготовления фруктовых начинок и наполнителей для мучных кондитерских и булочных изделий
В технологии сдобных булочных и мучных кондитерских изделий пектин находит все большее применение в качестве основы для фруктовых начинок и наполнителей, обладающих заданными технологическими свойствами [60, 61, 135,].
Фруктовые начинки, применяемые в производстве хлебобулочных сдобных изделий, можно разделить на две группы [58, 59]. К первой группе относятся начинки, которые не проходят процесса выпечки вместе с изделием, а вводятся в него или наносятся на поверхность только после выпечки.
Вторую группу представляют начинки, проходящие весь технологический цикл выпечки вместе с тестовой основой и подвергающиеся сильному тепловому воздействию. По способности сохранять свои свойства под действием нагревания начинки можно разделить на три группы: термостабильные; начинки, обладающие ограниченной термостабильностью и термолабильные начинки [69].
Температурное воздействие во время выпечки не должно вызывать закипания начинки, иначе практически полностью изменится первоначальная форма в результате интенсивного выделения пара внутри или на поверхности изделия. В конце выпечки продукты, в которых были использованы термически неустойчивые начинки, могут иметь внешний вид, не соответствующий требованиям нормативной документации. Расплывшаяся на поверхности изделия начинка, а также внутренние полости и разрывы корочки, образуемые паром, выделившимся из начинки, резко ухудшают качество продуктов и затрудняют их реализацию. Поэтому начинки должны максимально сохранять форму даже при интенсивном температурном воздействии и быть устойчивыми к закипанию и расплавлению [61, 128].
В настоящее время термостабильные начинки вырабатываются с применением, в основном, низкоэтерифицированных пектинов [60]. В АО «Сладость» (г. Москва) освоено производство термостабильных начинок с использованием низкоэтерифицированного яблочного пектина. Технология изготовления начинки предусматривает использование специального типа пектина и кальциевой соли (цитрата кальция). Особое внимание уделяют приготовлению суспензии цитрата кальция. Она должна быть полностью гомогенной, без комочков. Введение правильно подготовленной суспензии должно происходить при температуре не ниже 80 С на последней стадии варки с интенсивным перемешиванием массы, в противном случае может наблюдаться «локальное» гелеобразование в объеме рецептурной массы [134].
Сырьем для получения желейных начинок с применением высокоэте-рифицированных пектинов служат сахар, пищевая кислота (винная или лимонная), патока, буферные соли, ароматизаторы и красители [27, 30, 41]. Процесс производства начинки на пектине включает следующие технологические этапы [26]: 1) подготовка сырья; 2) приготовление рецептурной смеси; 3) уваривание рецептурной смеси; 4) формование желейной массы и ее розлив; 5) студнеобразование и упаковка. При производстве желейных масс большое значение имеет правильное растворение студнеобразователя [57, 84, 125]. Сухой пектин, как правило, предварительно смешивают с яблочным пюре, тщательно перемешивают и оставляют на 2 - 4 часа для набухания. Разработан ускоренный способ приготовления яблочно-пектиновой пасты [67], по которому в целях сокращения времени набухания пектина, смесь яблочного пюре и сухого пектина перемешивается (гомогенизируется) в аппарате с мешалкой с частотой вращения 900 - 1200 об/мин при температуре 60 - 70 С в течение 4-6 мин. Яблочное пюре, поступающее на производство, может иметь различное содержание пектина и кислоты. Правильный режим варки желе создается при постоянном составе яблочного пюре, обеспечивающим получение мармеладного студня необходимой прочности. Это достигается составлением для вар ; ки смесей из различных партий-смешиванием (купажированием) пюре [25,37]. На стадии подготовки сырья сахар, идущий для производства, просеи вается через сита с диаметром отверстий не более 3 мм. Для удаления метал ломагнитных примесей сахар пропускается через магнитные аппараты. В качестве рецептурной смеси используется сахаро-яблочно-паточная суспензия, дисперсионной средой которой является коллоидный раствор, при определенных условиях переходящий в гель [39, 40].
В смесителе готовится рабочая смесь из различных партий яблочного пюре в зависимости от их студнеобразующей способности и других показателей. Полученную рабочую смесь протирают на протирочной машине с диаметром отверстий на внутреннем барабане 1 мм. Из сборника рабочая смесь (составляют минимум на рабочую смену) насосом подается в смеситель, куда поступает необходимое количество сахара. Далее рабочая смесь насосом подается в смеситель. В результате смешения получается сахаро-пектиновая суспензия, в которой дисперсионной средой является сахаро-пектиновый раствор, а дисперсной фазой - раздробленная мякоть яблок. В дисперсионной среде желательно иметь как можно большую концентрацию сахара, но не достигшую насыщения. В суспензии не должно быть не только кристаллов, но и остатков их центров. Затем в смеситель с суспензией вносят в качестве антикристаллизатора патоку и получают рецептурную смесь. Далее смесь поступает в змеевик варочного аппарата для уваривания. Уваривание ведут до концентрации сахара, при которой можно получить студень (гель) желаемой прочности с заданными текстурными показателями и подходящим временем студнеобразования. В уваренную суспензию в смеситель вводят добавки (красители, ароматизаторы) и лимонную кислоту, которая доводит рН массы до значений, определяемых временем и температурой отливки в соответствии с технологической инструкцией. Следует иметь в виду, что при значении рН ниже 2,0 и выше 3,6 студнеобразование значительно ухудшается [53, 74, 128].
При поточном производстве с целью сокращения технологического цикла, исключения преждевременного желирования сахаро-пектиновой суспензии при перекачке и транспортировании, и уваривании смеси до большей концентрации сухих веществ, вводят натриевые соли слабых кислот (лактат натрия №СзН503 или цитрат натрия NasCeHsCb и др.) в виде 40 %-ных растворов. Они повышают рН суспензии до значений, исключающих гелеобра-зование при незначительном изменении температуры даже при отсутствии перемешивания. Перед самой разливкой значение рН в уваренной суспензии снижают до необходимой величины введением лимонной кислоты [104, 176].
Технологическая схема получения массы для фруктовых конфет аналогична схеме получения желейной массы на яблочном пюре, отличие состоит в том, что используется другое пюре, пропорции сахара и другие технологические параметры. В-среднем на 100 частей пюре вводят 125-150 частей сахара рН массы составляет 3,0 - 3,5; чтобы, уменьшить нарастание редуцирующих веществ, патоку не используют. В качестве добавок применяют фруктово-ягодные припасы, подварки, эссенции и проч. Смесь уваривают до доли сухих веществ 0;81 - 0,87 в змеевиковых аппаратах под атмосферным давлением или других варочных аппаратах [38].
Роль пищевых карбоновых кислот в технологии желейных начинок
Наиболее активными из используемых в технологии мармеладных изделий являются виннокаменная и лимонная кислоты. Также применяют молочную и некоторые другие кислоты.
Винная кислота (GOOH-CH(OH)-COOH) производится из битартрата калия (виннокислого калия), отделяемого в виде осадка при производстве вин.
В чистом виде вещество безводно и представляет собой бесцветные кристаллы, температура плавления которых составляет 169 С. Кислота быстро растворяется в воде и возможно получить ее 60 % раствор [130]. Эта ки-слота.также растворяется в этиловом и изопропиловом спиртах. Вкус винной кислоты, резче, чем у лимонной. Были отмеченыхлучаи, когда-при использовании винной кислоты вsсочетании.с некоторыми-видами»цитрусовых масел возникал неприятных вкус, поэтому при их использовании, винную кислоту заменяли на лимонную [109].
Лимонная кислота (СООН-СН2-СН(ОН)-СООН-СН2-СООН) в природе встречается в лимонном соке, из которого она была впервые выделена-в 1784 г Шиле. Вначале кислота, поставляемая» для- промышленных целей, производилась из лимонного сока, но- в настоящее время ее получают с помощью ферментации сахарного сиропа или мелассы под действием определенных видов плесневых грибов. Эта кислота выпускается как в.безводной форме, так и в виде моногидрата; она лишена запаха, бесцветна и легко растворяется в воде и этиловом спирте [86].
Для производства большинства видов кондитерских изделий ее используют в виде 50 %-ного раствора, однако лимонная кислота так же может применяться в виде порошка-(например, при производстве леденцовой карамели) [41, 181].
До настоящего времени винная и лимонная кислоты считались абсолютно безопасными для организма человека. Кроме того, некоторые специалисты указывали на то, что, являясь не чужеродным, а, наоборот, дружественным и необходимым человеку веществом лимонная кислота стимулирует секреторные функции поджелудочной железы, усиливая выделение желудочного сока, что, в свою очередь, повышает аппетит и способствует лучшему усвоению пищи и играет важную роль в обмене веществ, участвует в цикле Кребса [109].
В последние годы появились данные о значении лимонной кислоты в регуляции обмена фосфора и кальция: влияя на действие витамина D и функцию паращитовидных желез, она улучшает реабсорбцию фосфатов в почечных канальцах, транспорт и депонирование кальция в костях [12, 132]. Таким образом, лимонная кислота способствует «вымыванию» кальция из организма человека, что приводит к нарушению обмена веществ, дефициту кальция. Недостаточное количество кальция может спровоцировать возникновение тяжелого заболевания - рахита [95]. Учитывая то обстоятельство, что потре 41 бителями кондитерских и других изделий, содержащих лимонную кислоту, являются дети, проблема ее адекватной замены становится особенно острой.
Молочная кислота (СН3-СН(ОН)-СООН) является естественной природной кислотой, производимой путем ферментации таких Сахаров, как лактоза, сахароза, декстроза, а также других близких по свойствам веществ, в том числе крахмала и различных камедей [109].
Промышленно применяемая молочная кислота представляет собой не-кристаллизующуюся густую гигроскопичную жидкость, способную смешиваться с водой и этиловым спиртом. Молочная кислота, используемая в производстве, представляет собой рацемическую смесь оптических изомеров с небольшим преобладанием правовращающей составляющей. Важным свойством, характеризующим молочную кислоту, является растворимость молочнокислого кальция. Во многих плодах, камедях и в воде может содержаться значительное количество кальция. В случае применения в качестве подкис-лителя лимонной кислоты, кальций выпадает в осадок в виде мутной взвеси, что ухудшает качество готового продукта. При применении молочной кислоты этой проблемы не возникает. Однако применение молочной кислоты не всегда удобно, т.к ее основной формой является 40 %-й раствор, что существенно усложняет приготовление растворов различных концентрации [ПО].
Янтарная кислота (СООН-СН2-СН2-СООН) присутствует во всех живых клетках как промежуточное соединение цикла Кребса. Превращение янтарной кислоты в организме связано с продукцией энергии, необходимой для обеспечения жизнедеятельности [11]. При возрастании нагрузки на любую из систем организма подержание ее работы обеспечивается преимущественно за счет окисления янтарной кислоты [49]. Мощность системы энергопродукции, использующей янтарную кислоту, в сотни раз превосходит все другие системы энергообразования организма [138]. Именно это обеспечивает широкий диапазон неспецифического лечебного действия янтарной кислоты. Известно применение янтарной кислоты в медицинских целях в качестве антидепрессанта [136].
Янтарная кислота представляет собой белые кристаллы со слабокислым вкусом. Получение янтарной кислоты основано на каталитическом гидрировании малеинового ангидрида с последующей гидратацией. Свободная янтарная кислота в небольших количествах обнаружена в буром угле, торфе, натуральных смолах и янтаре. В значительных количествах (0,1 — 1,0 г/кг) она содержится в незрелых ягодах, соке свеклы, репы, в ревене, алоэ, землянике и других растениях [100].
Янтарная кислота активизирует обменные процессы живых организмов, повышая их энергетические возможности и сопротивляемость различным- неблагоприятным воздействиям. Янтарная кислота является универсальным промежуточным метаболитом, образующимся при взаимопревращениях углеводов, жиров и белков в растительных и животных клетках [92]. Превращение янтарной кислоты в организме связано с продукцией энергии, необходимой для обеспечения жизнедеятельности. Так мощность .системы; энергопродукции, использующей янтарную кислоту, в сотни раз превосходит все другие системы энергообразования организма [100].
Изучение влияния температурного фактора на студнеобразующую и сорбционную способности пектинов
Повышение температуры до плюс 100 С привело к увеличению количества гранулярных структур, их размеров, уменьшению расстояния между ними. Кроме того, увеличилось количество нитевидных структур, связывающих гранулы пектина.
Таким образом, при повышении температуры воздействия на пектины от 40 до 100 С происходило разрыхление пектиновых зерен, увеличение их размеров, сближение, наряду с этим увеличивалось их взаимодействие за счет увеличения нитевидных структур, удерживающих зерна пектина в конгломератах. При нагревании более однородную структуру образовывал цитрусовый пектин по сравнению с яблочным.
Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что повышенные температуры влияют на разные типы пектинов неодинаково. При нагревании раствора цитрусового пектина, имеющего большую степень полимеризации по сравнению с яблочным пектином, образовывались более прочные студни. Вероятно, частично деструктивные цепи цитрусового пектина имели большее количество мономеров в цепи, чем цепи яблочного пектина, и образовывали большее количество связей.
Таким образом, нагревание растворов пектина приводит к ухудшению их студнеобразующих свойств, что необходимо учитывать при производстве изделий на основе данных полисахаридов. Целесообразно также применять пектины, имеющие большую молекулярную массу.
Эксперименты по изучению влияния отрицательных температур показали, что в результате замораживания, студнеобразующая способность пектинов также снижается относительно кошрольньк образцов (рисунки 2.11,2.12). Данные изменения связаны, по-видимому, с частичным разрывом молекулярных связей между молекулами полимера вследствие изменения фазового состояния воды. При переходе воды в лед, образовавшиеся кристаллы льда вызывали необратимые повреждения структуры пектина. Короткие цепочки пектиновых молекул оказывались неспособными образо Механизм повреждения растительных клеток и пектина, в частности, в результате воздействия отрицательных температур в настоящее время изучен недостаточно. На степень повреждения молекул полимера большое влияние оказывает температура замораживания. При замораживании растворов пектина до температуры минус 18 снижение прочности студня по сравнению с контролем составило для цитрусового пектина 10,1 %, для яблочного - 12,0 %. При замораживании опытных растворов до температуры минус 32 С снижение прочности студня составило 6,5 % и 6,6 % соответственно. В процессе микроструктурного анализа гелей под воздействием замораживания выявлена схожая картина поведения яблочного и цитрусового пектинов (рисунок 2.13). По сравнению с контролем (без низкотемпературной обработки) в обоих гелях при минус 18 С наблюдали слипание пектиновых зерен в конгломераты, причем в случае с яблочным пектином этот процесс выражен сильнее. Это может быть результатом разрыхления самих гранул пектина, высвобождения свободных связей и взамопритяжения молекул. Наблюдалась частичная утрата ламилярных структур, причем в цитрусовом геле их доля оставалась большей. Замораживание при минус 32 С не привело к слипанию гранулярных структур гелей обоих используемых пектинов. При таком режиме обработки не образовывалось конгломератов, зерна пектинов оставались плотно упакованными, с незначительным набуханием, и равномерно распределеными". Размеры гранул яблочного пектина незначительно увеличены и более аморфны по сравнению с контролем и обработанным цитрусовым пектином, что возможно свидетельствет об меньшее стойкости яблочного пектина и частичном разрыве внутренних связей его молекул. Характерно, что агранулярные нитевидные структуры при такой обработке хорошо сохранили свою структуру в геле. Как и в случае с нагреванием, при низкомпературном воздействии микроструктура цитрусового пектина была более однородна, и проявила себя более стойкой к действию физического фактора. Вероятно, при действии более низких температур (минус 32 С) жидкость (как свободная влага, так и межклеточная жидкость, и вода в капиллярах) замерзает быстрее, и образующиеся мелкие кристаллы льда повреждают клетки в меньшей степени. При температуре минус 18 С замораживание происходило с меньшей скоростью; При замораживании свободной воды центры кристаллизации, а также первичные мелкие кристаллики льда, вследствие меньшей скорости замораживания, объединялись в более крупные конгломераты, что приводило к образованию грубых кристаллов льда. При замерзании внутрикапиллярной жидкости, образующиеся крупные кристаллы льда также способствовали большему разрушению полимера. Такой процесс дополнительной «достройки» зародышевого кристалла обычно называют процессом рекристаллизации [152]. Таким образом, режимы замораживания растворов пектина могут существенно влиять на его студнеобразующую способность и прочность гелей на его основе. При выборе способа замораживания в целях сохранения высоких технологических свойств пектинов, целесообразно применение более низких температур (минус 32 С). В настоящее время действие отрицательных и повышенных положительных температур на сорбционную способность пектина изучено недостаточно и требуются дополнительные исследования в этой области.
При изучении влияния нагревания на сорбционную способность пектинов, модельные растворы полимера подвергали нагреванию до различных температур (40, 60, 100 С), затем растворы охлаждали до нормальных условий (температура 20 С), добавляли необходимое количество раствора соли металла, и определяли оптическую плотность опытных и контрольных растворов.
В качестве контроля использовали растворы пектина, не проходившие тепловой обработки. В качестве раствора сравнения использовали чистый раствор соответствующей соли металла.
Разработка рецептуры и технологии приготовления термостабильной желейной начинки
При замораживании растворов пектина происходит, вероятно, частичный разрыв молекулярных связей полимера, в результате чего образуются более короткие цепочки пектина. В результате вязкость растворов снижалась.
При повышении температуры нарушается равновесие между сольватацией цепных молекул пектина и их взаимной ассоциацией. При нагревании до 40 С вязкость растворов пектинов увеличивается относительно контроля, что свидетельствует о большем распрямлении спиральной кон-формации молекул пектина. По-видимому, поэтому в этих условиях наблюдалось увеличение сорбционной способности пектинов по отношению к ионам металлов.
С увеличением температуры вязкость снижается вследствие перегруппировки молекул полимера под действием теплового движения, в результате чего образовывались новые, более плотные ассоциаты, что приводило к снижению вязкости.
Таким образом, вязкость растворов пектинов во многом зависит от температуры. Действие отрицательных температур приводит к уменьшению вязкости пектиновых растворов, вследствие разрушения молекул полимера. При этом, при более низкой температуре (минус 32 С) наблюдалось менее выраженное повреждение молекул пектина. При замораживании модельных растворов до температуры минус 18 С образующиеся крупные, грубые кристаллы льда повреждали полимер в большей степени, о чем свидетельствовало большее снижение вязкости [31,52].
Повышенные температуры способствуют снижению вязкости растворов пектинов вследствие изменения пространственной конфигурации молекул полимера в результате теплового движения, что приводит к уплотнению структуры пектина и снижению вязкости его растворов. Заключение к разделу 2.4.1. Проведенные исследования показали, что свойства пектинов во многом определяются видом пектиносодержащего сырья, степенью этерификации и полимеризации, характером распределения этерифицированных карбоксильных групп в цепи полимера. Так, цитрусовый пектин, обладал большей молекулярной массой и степенью этерификации по сравнению с яблочным пектином, что и определило большую прочность образованного им геля.
Сорбционные свойства пектинов таюке зависят от природы полимера. Цитрусовый пектин обладал большей сорбционной способностью по отношению к ионам меди и никеля- по сравнению с яблочным пектином. Это, вероятно, связано с тем; что молекулы цитрусового пектина имели больший отрицательный заряд по сравнению с яблочным пектином вследствие большего количества свободных карбоксильных групп. Поэтому положительно заряженные ионы металлов реагировали с цитрусовым пектином лучше.
На студнеобразующую и сорбционную способность пектинов большое влияние оказывает температурный фактор. Проведенные исследования» свидетельствуют о том; что нагревание растворов .пектинов в интервале температур от 40до 100 Є приводило к снижению прочности-пектиновых гелей и увеличению связывающей способности пектинов. Это связано с тем, что под действием нагревания происходило-изменение пространственной конфигурации молекул пектинов и частичныйфазрыв.связей между молекулами полимера, что подтверждается-результатами, анализа, микроструктуры растворов пектинов и снижением их вязкости.
Результаты изучения влияния-отрицательных температур на свойства пектинов показали, что образцы пектинов, подвергнутые замораживанию, образовывали менее прочные гели и связывали большее количество ионов металлов, по сравнению с контролем. Данные изменения-студнеобразую-щей способности и сорбционных свойств связаны, вероятно; с частичным разрывом связей в структуре полимера в связи с изменением фазового состояния воды и образованием кристаллов льда.
Таким образом, полученные в ходе экспериментальных исследований данные; способствуют объяснению особенностей поведения пектинов и изменения их свойств под действием температурного фактора, что позволит повысить.эффективность использования пектинов в технологии желейных начинок и других видов желейных изделий.
Технологией желейных начинок с применением пектина предусматривается обязательное использование какой-либо пищевой кислоты. Кислота необходима для построения пространственной сетки геля и. образования желеобразной массы. Кислота также участвует в формировании вкуса готового изделия, свойственного натуральным фруктам. Поэтому правильно подобранная кислота и ее дозировка во многом определяет как реологические, так и органолептические свойства готового продукта.
Недостаточное количество кислоты может привести к образованию «слабого» геля с рыхлой консистенцией, с высокой склонностью к синерезису, т.к. не все молекулы пектина принимают участие в гелеобразовании, в результате чего в геле остается значительное количество несвязанной-влаги, и качество желе резко ухудшается. Завышенное количество кислоты также негативно сказывается на качественных показателях геля. Гель получается излишне прочным, твердым, плохо поддается формованию, имеет грубую структуру и поверхность. Кроме того, повышенное содержание кислоты в желе придает изделию резкий кисло-горький вкус. В результате повышенного содержания кислоты в рецептурной смеси создаются благоприятные условия для гидролиза пектина, что приводит к снижению его качественных показателей, в первую очередь - студнеобразующей способности. Следует также учитывать, что кислоты обладают неодинаковой степенью кислого вкуса, что зависит от различной степени диссоциации кислот на ионы. Данное обстоятельство необходимо учитывать при замене одной кислоты на другую.
