Содержание к диссертации
Введение
1 Литературный обзор
1.1 Общие сведения о производстве и потреблении пастильных изделий 9
1.2 Технологические процессы производства пастильных изделий 9
1.3 Пенообразователи различной белковой природы: свойства и влияние на них технологических факторов 13
1.4 Характеристика гидроколлоидов и их взаимодействий как структурообразователей пенных систем 18
1.4.1 Гелеобразователи полисахаридной природы 19
1.4.2 Белковые гелеобразователи 31
1.5 Физико-химические и функционально-технологические свойства пшеничной клейковины 44
Заключение по литературному обзору 55
2 Экспериментальная часть 57
2.1 Сырье и методы исследований 57
2.1.1 Сырье и материалы исследований 57
2.1.2 Методы исследований 57
2.1.2.1 Методы оценки свойств сырья 57
2.1.2.2 Методыисследований полуфабрикатов 60
2.1.2.3 Методы исследований готовых изделий 60
2.2 Результаты и их обсуждение 61
2.2.1 Гелеобразующиесвойства сухой пшеничной клейковины... 61
2.2.1.1 Массовая доля сухой пшеничной клейковины и режимы термической обработки длягелеобразования 63
2.2.1.2 Влияние кислотности среды на вязкость суспензий сухой пшеничной клейковины 66
2.2.1.3 Гидроколлоиды полисахаридной природы и вязкость пшеничной клейковины 67
2.2.1.4 Вязкость сухой пшеничной клейковины с высокоэтерефицированным пектином и сахарозой 72
2.2.1.5 Вязкость сухой пшеничной клейковины с каррагинаном в присутствии сахарозы 78
2.2.2 Пенообразующие свойства сухой пшеничной клейковины.. 81
2.2.2.1 Пенообразующая способность сухой пшеничной клейковины и яичного альбумина при различном значении рН 82
2.2.2.2 Пенообразующая способность сухой пшеничной клейковины в присутствии полисахаридов 85
2.2.2.3 Влияние сахарозы на пенообразующие свойства смеси сухой пшеничной клейковины и яичного альбумина... 89
2.2.2.4 Влияние полисахаридов на растворимость белков сухой пшеничной клейковины 92
2.2.2.5 Поверхностное натяжение в модельных системах белков с полисахаридами 95
2.2.3 Разработка технологии зефира с пшеничной клейковиной.. 101
2.2.3.1 Приготовление яблочно-пектиновой смеси 103
2.2.3.2 Сбивание зефирной массы 106
2.2.3.3 Отсадка и выстойка зефира 109
2.2.3.4 Пищевая и биологическая ценность зефира 112
2.2.3.5 Определение показателей качества зефира при хранении 114
2.2.3.6 Разработка проектов нормативной документации на технологию зефира 116
3 Выводы 117
4 Список использованных источников 120
- Пенообразователи различной белковой природы: свойства и влияние на них технологических факторов
- Физико-химические и функционально-технологические свойства пшеничной клейковины
- Массовая доля сухой пшеничной клейковины и режимы термической обработки длягелеобразования
- Пенообразующая способность сухой пшеничной клейковины в присутствии полисахаридов
Введение к работе
Актуальность работы. Подобно большинству развитых стран в настоящее время в государственной политике РФ развивается направление заботы о здоровье нации. Специалистами пищевой промышленности значительное внимание уделяется созданию технологий производства продуктов лечебно-профилактического назначения, повышению их качества и безопасности с целью предупреждения различных заболеваний и укрепления защитных функций организма. Решение поставленной задачи возможно посредством разработки инновационных технологий производства продуктов питания, направленных на повышение эффективности использования различных ингредиентов как источников незаменимых и биологически активных веществ.
Проблему дефицита белка как важнейшего компонента полноценного рациона можно решить путем расширения возможностей использования растительных белков в различных пищевых производствах и созданием на' их основе продуктов-с улучшенными свойствами. В настоящее время препараты растительных белков, чаще соевых, широко используются в производстве колбасных изделий, молочных продуктах, кондитерских изделиях, хлебопечении и т. д.
Пастильные изделия, в состав которых белковые вещества входят как структурообразующие ингредиенты, представляют особый интерес как традиционно русское лакомство, содержащее натуральное фруктовое сырье, с относительно невысокой калорийностью. Основное количество работ, посвященных пастильным изделиям, как правило, относится к обогащению их витаминами, пищевыми волокнами и другими биологически активными соединениями, тогда как до настоящего момента возможность использования различных белковых препаратов в производстве пастельных изделий рассматривалась недостаточно.
Сухая пшеничная клейковина, получаемая в процессе комплексной переработки зерна пшеницы, является не только относительно дешевым источником белка, но и обладает целым рядом полезных функциональных свойств (гидратация, пенообразующая способность, жироэмульгирующие свойства и т.д.), до конца пока не изученных.
С учетом жесткой конкуренции на рынке кондитерских изделий, использование сухой пшеничной клейковины может обеспечить значительные экономические преимущества, поскольку в России начинается организация ее собственного производства, тогда как большинство функциональных ингредиентов (пенообразователи, структурообразователи и т. д;) кондитерской-промышленности импортные (яичный альбумин, пектингидр:).
Таким образом^ вопрос, использования; сухой пшеничной клейковины; в производстве, пастильных изделий, в* частности зефира, для: сокращения расхода дорогостоящего животного; белка,, импортозамещения и улучшения: пищевой ценности является актуальными практически значимым.
Работа проводилась в рамках научных* направлений? кафедры «Органическая и пищевая химия» МБУПСТ
Минобрнауки РФ: «Экологически безопасныегресурсосберегающие процессы получения, модификации и применения пищевого растительного белка из; различных видов сельскохозяйственного сырья, включая; некондиционное и отходы» (2009-2011гг.).
Цели и задачи исследования . Целью настоящей работы является разработка научных и практических основ производства зефирах использованием сухой пшеничной клейковины в качестве функционального ингредиента; позволяющего сократить дозировку импортного сырья, интенсифицировать процесс и улучшить качество готовых изделий-
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: Изучение, функциональных свойств сухой пшеничной клейковины и обоснование выбора дозировки белкового препарата;
Изучение влияния препаратов полисахаридной природы на функциональные свойства белковых препаратов и показатели качества пенных и гелевых систем;
Изучение влияния рецептурных компонентов и технологических факторов на физико-химические характеристики белков и показатели качества пенных и гелевых систем;
Разработка технологии зефира с использованием сухой пшеничной клейковины как функционально-технологического ингредиента;
Оценка технологических показателей качества, безопасности, пищевой * ценности, определение качества готовых изделий при хранении;
Опытно-промышленная апробация результатов и разработка проектов НД на изделия.
Научная новизна. Впервые научно обоснована возможность использования сухой пшеничной клейковины в технологии зефира.
Определено значение гель-точки сухой пшеничной клейковины при термической обработке (100С) в течение 45 минут, равное 20%.
Гель-точка понижается до 5% в присутствии ВЭ пектина и сахарозы при концентрации 0,7% и 60%, соответственно, а также каппа-каррагинана при концентрации 0,5% к общей массе системы.
Растворимость белков клейковины в воде под влиянием полисахаридов изменяется следующим образом: ВЭ пектин > НЭ пектин > йота-каррагинан > каппа-каррагинан, в растворе хлорида натрия - йота-каррагинан > ВЭ пектин > НЭ пектин > каппа-каррагинан.
По данным поверхностного натяжения и растворимости белков в различных растворителях установлено, что для СПК в большей степени-характерны водородные и ионные взаимодействия, чем гидрофобные. При взаимодействии с ВЭ и НЭ пектином водородные связи играют более значительную роль, чем ионные. Для ВЭ пектина, наряду с водородными и ионными связями, существенное значение имеют и гидрофобные взаимодействия.
В формировании пенообразующей способности СПК наибольшее значение имеют водородные связи.
По поверхностной активности в водной среде гидроколлоидные ингредиенты располагаются следующим образом: ВЭ пектин > НЭ пектин > каппа-каррагинан > йота-каррагинан; в растворе соли - каппа-каррагинан > ВЭ пектин > йота-каррагинан > НЭ пектин.
Практическая значимость. Разработаны технология и рецептура зефира с: использованием сухой:; пшеничной клейковины в качестве функционального ингредиента, позволяющего сократить дозировку импортного яичного альбумина, на 30%, интенсифицировать процесс путем. сокращения длительности набухания : пектина* в 2-3 раза и улучшить. качество ч-готовых изделий снижением плотности пены и увеличением прочности гелей на4<5;6%.
Для достижения эффектов; улучшения показателей качества зефира и: получения: экономического эффекта* разработаны; технологические режимы применения СПК с яичным альбумином.и ВЭ пектином (дозировка ЄПК - 40% к общей; массе белка, температура* внесения - 90±2,5G, длительность набухания пектина - 20 мин при температуре 45±5С, длительность сбивания 8-10 мин при температуре 45±5С).
Преимуществом технологии и рецептуры зефира с пшеничной клейковиной является удобство хранения сухих ингредиентов, высокая микробиологическая чистота изделий, импортозамещение: яичного альбумина, снижение стоимости белкового сырья (на 25%) и уменьшение скорости потери влаги при хранении.
Проведена опытно-промышленная апробация технологии и. рецептуры зефира с пшеничной клейковиной, в условиях ГУП «Хлебсервис» и ОАО «Хлебпром». Разработаны проекты ТУ, ТИ и РЦ на зефир* с пшеничной клейковиной, микробиологическая.чистота изделия подтверждена-протоколом испытания № 3/253 от 21.04.2011г. (ГУП «Хлебсервис»).
Экономический эффект при производстве зефира с СПК в объемах 1т/сутки составит 501,7 тыс. руб. в год (в ценах апреля 2011 г).
Научная новизна и практическая значимость рецептуры и технологии зефира с пшеничной клейковиной защищены Решением о выдаче патента по заявке № 2010119603 от 01.06.2011.
Апробация работы. Результаты исследований представлялись на Международной технической конференции «Техника и технология пищевых производств» (Могилев, 2008г., 2009г., 2011г.), Международных научных конференциях «Торты и пирожные» (Москва, 2008г., 2010г.) и «Экологически безопасные ресурсосберегающие технологии и средства переработки сельскохозяйственного сырья и производства продуктов питания» (Москва, 2009г.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 11 печатных работ, из них 4 в журналах, рекомендованных ВАК РФ и 1 решение о выдаче патента.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованных источников 169 российских и зарубежных авторов и 7 приложений. Основной текст работы изложен на 134 страницах, содержит. 27 рисунков и 21 таблицу.
Пенообразователи различной белковой природы: свойства и влияние на них технологических факторов
Получение пенной структуры требует использования компонентов-пенообразователей, обладающих как гидрофильными, так и гидрофобными свойствами, которые, концентрируясь на границе раздела фаз, способствуют образованию и стабилизации пены [15]. В качестве традиционных пенообразователей в кондитерских изделиях применяют свежий, сухой, замороженный куриный белок или другие яйцепродукты, из которых наиболее удобным в использовании является сухой яичный альбумин [7]. Использование последнего обеспечивает высокое качество изделий, снижает риск микробиологических загрязнений и интенсифицирует процесс производства. В то же время такие препараты по большей части импортного производства, поэтому на их приобретение требуются дополнительные затраты.
Пенообразователи на основе продуктов гидролиза молочного белка также достаточно широко распространены и достаточно универсальны [16]. К ним относится белковый препарат «Хайфоам» (Голландия), изготовленный на основе казеина. Белок не уступает в пенообразующей способности яичному белку и имеет ряд преимуществ - легко растворяется .воде, не имеет вкуса, запаха [17]. Только в производстве халвы для сбивания карамельной массы используется экстракт солодкового корня, пенообразующая способность которого не снижается в условиях высокой жирности халвичных масс и при добавлении концентрированного сахарного сиропа [1].
Для производства некоторых кремов и начинок используются сметана или сливки высокой жирности, не менее 35%. Ограничением использования является высокое содержание жира, повышающее калорийность кондитерского изделия.Белки молочной сыворотки в виде концентратов (35-80% белка) или изолятов (не менее 90% белка) также используются в качестве пенообразователя. Сывороточный белок представлен, главным образом, глобулинами, которые растворяются в водных системах и легко диспергируются в присутствии таких компонентов, как липиды и минеральные соли [18].
По уровню роста кратности пены белковые ингредиенты животного происхождения располагаются в следующей последовательности: гидролизат белков молочной сыворотки р - лактоглобулин яичный белок а -лактоглобулин.
Высокая стоимость и дефицит белков животного происхождения в питании человека служат причиной того, что в технологиях кондитерских изделий все чаще применяют препараты растительных белков с требуемыми функциональными свойствами. В аспекте пенообразующих свойств наиболее широко известны белки сои, в частности, изолят сывороточных белков, тогда как другим белкам, например, пшенице отводится значительно меньшая роль. Но всегда к пенообразователям предъявляют следующие требования: эффективное образование, быстрая стабилизация пены при низких концентрациях и возможность использования в широком диапазоне рН и средах с природными ингибиторами процесса (липиды, спирты, ароматические вещества и т.д.) [19].
Соевые белки. Более двух тысячелетий жители Восточной Азии употребляют в пищу в составе традиционных блюд соевые бобы, привлекшие внимание Западных стран как источник качественного растительного белка еще в 60-е годы прошлого века. Позднее в США из соевых бобов стали получать белковые продукты - концентраты, изоляты, соевая мука и т.д., сегодня применяющиеся как функциональные ингредиенты [20];
При использовании растительных белков в производстве сбивных продуктов основополагающим является знание зависимостей пенообразующих свойств от различных видов, факторов во взаимосвязи с их физико-химическими свойствами-и структурными особенностями.
Так, существенное влияние на пенообразующие свойства соевых белковых препаратов оказывает степень денатурации их в процессе производства [20]. Данных о пенообразующих свойствах отдельных фракций белков - глицинина и (3-конглицинина - сравнительно немного. Пенообразующая способность глицинина (1 IS) ограничивается стабильной олигомерической структурой молекул, недостаточная гибкость которых обусловлена дисульфидными связями. Молекула имеет гексагональную форму, в которой шесть кислых и шесть основных субъединиц связаны между собой дисульфидными связями [21]. Термическая обработка и контролируемое воздействие протеаз способствует частичному раскручиванию белковой молекулы на границе раздела фаз с усилением гидрофобных взаимодействий, положительно отражающихся на пенообразующих свойствах. В результате частично раскрученные молекулы белка вступают между собой в межмолекулярные взаимодействия с образованием прочной пленки на границе раздела фаз.
При работе с пенообразователями следует помнить, что способность образовывать пены и стабилизировать их - два различных свойства, каждое из которых требует от белкового препарата конкретных характеристик. Пенообразующая способность обусловлена скоростью адсорбции, гибкостью молекул, гидрофобностью, способность же стабилизировать пену зависит от реологических свойств пленки протеина и определяется гидратацией, толщиной слоя, концентрацией белка т преобладающими межмолекулярными взаимодействиями [22].
Растворение соевых белков в додецилсульфате натрия и линолеате калия позволяет получить пены большего объема и более высокое стабильности, что свидетельствует о значительной роли гидрофобных взаимодействий в процессе ее формирования [23]. Присоединение остатков пальмитиновой кислоты к гидрофильной кислой. субъединице глицинина также увеличивает пенообразующую способность и стабильность пены. Следовательно, даже для относительно гидрофобных протеинов, к которым можно отнести соевые белки, амфифильный баланс их улучшается путем введения гидрофобного остатка. Присоединение к соевому белку дополнительных тиоловых групп (-SH) увеличивает объем пены, но столь же значительно и снижает ее стабильность [24].
Физико-химические и функционально-технологические свойства пшеничной клейковины
Основной запасный белок пшеницы - клейковина благодаря своей высокой молекулярной массе (до 3000 кДа) и значительному количеству гидрофобных групп на поверхности, очень плохо растворятся в воде (1-3%) [122]. Данное свойство ограничивает применение ее в пищевых продуктах, исключение составляют лишь хлебобулочные продукты. Несмотря на это, белки сухой пшеничной клейковины (СПК) могут обладать, например, высокими пенообразующими свойствами (до 220%), обеспечивающих принципиальную возможность ее применения для замены яичного белка в мучных кондитерских изделиях [123].
Установлено, что пенообразующие свойства СПК зависят от кислотности среды, присутствия других высоко- и низкомолекулярных соединений, природы растворителя и т. д. [124, 125]. Больше всего пенообразующие свойства пшеничной клейковины проявляются в кислых и слабощелочных средах, тогда как при нейтральных значениях рН ее способность образовывать пену снижается. Присутствие макромолекул полисахаридной природы (пектин, каррагинан, гуммиарабик, ксантановая камедь) в определенных дозировках также положительно сказывается на пенообразующей способности СПК. Известно, что под влиянием заряженных полисахаридов пектина, альгинатов, каррагинанов изменяется растворимость белков СПК за. счет образования комплексов биополимеров с усилением их гидрофильных свойств и пенообразующей способности [126]. На использовании, данного свойства разработан способ производства бисквита с применением в качестве пенообразователя смеси СПК, яичного альбумина и комбинации гидроколлоидов, пенообразующая способность которой превышает пенообразующую способность даже яичного альбумина [127]. И все же молекулярным аспектам природы пенообразующей способности белков клейковины посвящено незначительное количество работ, тогда как от их полного понимания может зависеть и регулирование, и использование потенциальных возможностей препарата в производстве сбивных кондитерских изделий.
Известно, что клейковина состоит из двух основных фракций: глиадина и глютенина, объединенных в уникальный вязко-эластичный комплекс приблизительно в равных количествах [128]. Глиадин состоит из одноцепочечных компонентов с молекулярной массой от 31 до 78 кДа, тогда как глютенин - из многоцепочечных компонентов с молекулярной массой до 3000 кДа [129]. Столь высокая молекулярная масса глютенина обусловлена присутствием водородных, гидрофобных, ионных связей, а также значительным количеством межмолекулярных дисульфидных связей, объединяющих белковые одночепочечные единицы с меньшей молекулярной массой. Обе фракции белков нерастворимы в воде, однако, их функциональные свойства отличаются друг от друга и от свойств целой клейковины [130].
Вблизи ИЭТ (для клейковины - 7,5, глиадина - 7,8, глютенина - 7,1) размер пузырьков пены и продолжительность их жизни на границе раздела фаз максимальны, а скорость коалесценции минимальна; Увеличение стабильности пен при приближении к ИЭТ их белков коррелирует с поверхностным натяжением их растворов: Снижение поверхностного натяжения вблизи ИЭТ свидетельствует о сокращении объема белка, уменьшающего степень покрытия поверхности адсорбированных на границе раздела фаз протеинов. С другой стороны доказано, что снижение площади поверхности белковых молекул повышает поверхностную- вязкость адсорбированной пленки; с увеличением которой увеличивается и стабильность пены.
При всех значениях рН пена глютенина более стабильна, чем пена глиадина и клейковины, что обуславливается компактностью молекул и высокой плотностью его пленок [130]. По данным тех же авторов, под действием реагента, разрушающего- дисульфидные связи, размер пузырьков газа и стабильность пен глютенина значительно снижается, тогда как для глиадина и клейковины они практически остаются без изменений. Следовательно, полагают, что в результате разрушения дисульфидных связей, стабилизирующих субъединицы молекул глютенина, увеличивается объем структурной организации белка, в результате уменьшается поверхностная вязкость его пленки, и стабильности пены понижается.
На стабильность пен глиадина, содержащего только внутрицепочечные дисульфидные связи, реагент, восстанавливающий S-S - связи, заметного влияния не оказывает. В целом же, пенообразующие свойства нативнои клейковины в большей степени соответствуют аналогичным свойствам глиадина и обеспечиваются не только свойствами составляющих ее компонентов, но и их взаимодействиями [130].
Важнейшим приемом изменения пенообразующих свойств пшеничной клейковины является ограниченный ее гидролиз. Под действием гидролитических ферментов снижается молекулярная масса белков, увеличивается растворимость, усиливается поверхностная активность и пенообразующая способность [131]. Так, с помощью ферментного препарата эндопротеиназного действия [132] получены частично гидролизованные пшеничные белки (степень гидролиза около 2%), пенообразующая способность которых с увеличением длительности»гидролиза (до 160 мин) увеличивается до 80% и достигает абсолютных значений яичного белка. Растворимость гидролизованных белков СПК в воде увеличивалась при этом в 10 раз, по сравнению с исходной клейковиной, достигая 25-35 %.
Улучшение характеристик пенообразующих свойств белков возможно только до определенной степени гидролиза, свыше которой гидролизат теряет свои функциональные свойства.
Добиться значительного снижения гидрофобности при сохранении длины полипептидной цепи, обеспечивающей эффективное пенообразование, удалось воздействием на белковые гидролизаты фермента трансглутаминазы (ТГ), полимеризующее действие которой заключается в катализе реакции переноса ацила между амидной группой глутамина и боковой цепью лизина с образованием поперечной связи в белке. Процесс повышает растворимость белка и полипептидов за счет снижения их гидрофобности без присущего горького привкуса, свойственного иногда продуктам гидролиза [133].
Массовая доля сухой пшеничной клейковины и режимы термической обработки длягелеобразования
Критическая концентрация; гелеобразования (гель-точка) как пороговое: значение, обеспечивающее .получение геля, определена- для подавляющего большинства промышленное используемых, гелеобразователей, и указывается она в рекомендациях по применению препаратов, в производстве различных групп изделий; Поскольку пшеничная клейковина не является? пока широко распространенным гелеобразователем для кондитерских изделий; то на первом этапе представлялось интересным определить, массовую долю СПК, при которой наблюдалось бы образование геля;
Известно, что гелеобразующие свойства белковых веществ,усиливаются под влиянием- термической обработки [161], поэтому определение концентрации СПК, обеспечивающей завершенный процесс гелеобразования, проводилось также при нагревании;
Процесс: гелеобразования осуществляли?,следующим образом: суспензия СПК с концентрацией белковых веществ! от 5 до 20% термически обрабатывалась при температуре, 90 С в течение 1,5 ч, охлаждалась.холодной водой и термостатировалась в течение Г ч.. Поюкончании процесса измерялась вязкость, значения которой приведены на рисунке: 2. Параметры температурной обработки соответствовали параметрам, предусмотренным методикой определения гелеобразующей способности для других растительных белков [122]. Показано, что с увеличением концентрации СПК от 5 до 15% вязкость системы закономерно увеличивалась, тогда как при концентрации 20%, в ней образовывался устойчивый гель. Структура полученного геля была неоднородной, цвет - достаточно темным, с сероватым оттенком, а при незначительной механической обработке на его поверхности выделялись капельки воды.
Полученное нами значение критической концентрации гелеобразования, многократно превышало дозировки пектина или агар-агара, предусмотренные рецептурой традиционного зефира. Поэтому с целью экономии белкового препарата сухой пшеничной клейковины далее ставилась задача исследования факторов, которые способствовали бы получению гелевой системы, но при более его низкой концентрации.
В последующих исследованиях использовалась массовая доля СПК, равная 5%, что соответствовало дозировке другого белкового гелеобразователя - желатина, например, в торте «Птичье молоко», а также массовой доле клейковины, которая, согласно литературным данным [149], формирует гель в тесте. Из литературы [122] известно, что гелеобразующие свойства белков оцениваются по вязкостным характеристикам растворов или суспензий после их термической обработки. Поскольку унифицированная методика, регламентирующая интенсивность и длительность воздействия температуры на клейковину в настоящее время отсутствует, то далее нами проведены опыты по определению температуры и продолжительности обработки суспензии клейковины, при которой вязкость как критерий гелеобразования была бы максимальной.
Как видно из рисунка 3, при температуре 90 С с увеличением длительности нагревания вязкость суспензий сначала увеличивалась, достигала максимума при продолжительности нагревания 90 мин, а затем начинала снижаться.
При температуре 100 С максимальная вязкость суспензии достигалась при нагреве в течение 45 минут. Начальное увеличение вязкости в течение 15 мин, вероятно, взаимосвязано с клейстеризацией крахмала, содержащегося в СПК, а уменьшение вязкости суспензий после достижения максимального значения -соответствующими изменениями в структуре белка с термодеструкцией образовавшихся в нем агрегатов. Таким образом, определен режим термической обработки для достижения максимальной вязкости 5% - ной суспензии СПК: температура - 100 С, время обработки суспензии - 45 мин.
В традиционном производстве кислая среда зефира имеет важнейшее значение, так как при ней обеспечиваются не только характерные вкусовые качества продукта, но и процесс студнеобразования пектина [166]. А поскольку пространственная структура молекул белка, а, следовательно, и его вязкость, зависят от количества и расположения зарядов на поверхности, то далее ставилась задача изучения влияния различных значений рН на величину вязкости 5% - ной суспензии СПК.
Из рисунка 4 видно, что максимальной вязкость суспензии СПК наблюдалась при рН 3, минимальной - при рН 7,5 - 8. С увеличением рН выше 8 вязкость суспензии резко увеличивалась.
Таким образом, в нейтральной среде, соответствующей изоэлектрической точке (ИЭТ) ее белков [131], вязкость суспензий сухой клейковины минимальная и, наоборот, в щелочной или кислой среде - максимальная. При значениях рН около 3, что является характерным для значения кислотности массы зефира, следовало ожидать и высокую гелеобразующую способность исследуемой сухой пшеничной клейковины.
Пенообразующая способность сухой пшеничной клейковины в присутствии полисахаридов
Известно, что одновременное присутствие в системе белков и полисахаридов и их взаимодействие оказывает заметное влияние на свойства системы и ее биополимеров [103]. Поэтому следовало ожидать, что возникающий эффект синергизма, в том числе и для СПК, позволит добиться улучшения целого ряда функциональных свойств белков: гидратационная способность, пено- и гелеобразующая способность и т.д.
Ранее нами показано (раздел 2.2.1.), что в присутствии заряженных полисахаридов: ВЭ пектина и каппа-каррагинана, повышалась растворимость СПК, поэтому далее ставилась задача изучения уже пенообразующих свойств СПК в присутствии различных полисахаридов (ВЭ пектин, НЭ пектин, каппа-каррагинан, йота-каррагинан).
Как видно из рисунка 15, присутствие гидроколлоидов с массовой долей до 1% к массе системы отрицательно отражалось на пенообразующей способности СПК.
Наиболее значительным (более, чем в 2 раза) снижение объема комплексной пены наблюдалось для системы, содержащей каппа- и йота-каррагинаны (кривые 3 и 4), наименее (менее 30%) - для системы с ВЭ пектином.
На рисунке 16 представлено изменение стабильности пены СПК в присутствии полисахаридов. Видно, что наилучшие результаты получены для системы с ВЭ пектином. Несколько менее эффективной стабилизация пены отмечалась в присутствии НЭ пектина, тогда как каррагинаны отрицательно влияли на исследуемый показатель.
Результаты влияния гидроколлоидов на пенообразующую способность смеси, состоящей из яичного альбумина и СПК при соотношении 70:30, представлены на рисунке 17. Видно, что полисахариды отрицательно влияли на ПОС смеси белковых препаратов при массовой доле СПК в ней в количестве 30%. При добавлении к системе ВЭ и НЭ пектинов в количестве 1% способность образовывать пену уменьшилась на 22%, а под влиянием каррагинанов понижение было еще более значительным, и составляло 2,5 раза.
Снижение ПОС под влиянием НЭ пектина, содержащего, как известно, менее 50% метальных групп от максимально возможного их количества, произошло на 4% меньше, чем для ВЭ пектина, По-видимому, данное количество таких групп оказалось достаточным для эффективного взаимодействия с гидрофобными группами СПК, а меньшая вязкость такой системы облегчала захват пузырьков воздуха, обеспечивая тем самым получение более качественной пены.
Интересно отметить, что для одной клейковины наибольшие значения ПОС установлены с ВЭ пектином, тогда как для смеси СПК с яичным альбумином - с НЭ пектином. Следовательно, в образовании пены у СПК в большей степени, чем у яичного альбумина, принимали участие гидрофобные взаимодействия, возникающие между метальными группами ВЭ пектина с содержанием их выше 50%, и гидрофобными остатками аминокислот.
На рисунке 18 представлены результаты влияния гидроколлоидов на стабильность пены исследуемой смеси препаратов белков. Показано, что наиболее эффективная стабилизация пен наблюдалась с обоими видами пектинов, тогда как каррагинаны отрицательно влияли на СП яичного альбумина с СПК.
Таким образом, полученные данные по пенообразующим свойствам белкой смеси из альбумина и СПК подтвердили большую необходимость применения для рецептуры зефира пектиновых веществ, по сравнению с каррагинанами, в особенности ВЭ пектина, как обладающего наибольшей эффективностью воздействия на гелеобразующую способность и пенообразующие свойства, в частности, на стабильность пены.
Сахароза, являясь одним из главных компонентов массы зефира с ярко выраженными водоотнимающими свойствами, могла оказывать существенное влияние и на пенообразующие свойства смеси исследуемых белков. Поэтому далее для анализа ее влияния на пенообразующие свойства смеси СПК-яичный альбумин проведена сравнительная оценка плотности пен одного яичного альбумина и смеси его с СПК (в соотношении 70:30) при массовой доле сахара в системе 65%.
Показано, что замена 30% яичного альбумина на СПК ухудшала качество пены, так как плотность ее увеличивалась с 825 до 934 кг/м , что составляло 13% по отношению к контролю.
Поскольку ранее нами установлено, что пенообразующие свойства СПК в большей степени проявляются в кислой среде (рН 3,0), а пектиновые вещества являются составной частью яблочного пюре, предусмотренного традиционной рецептурой зефира, то далее опыты проведены для систем, содержащих данный вид пюре и сахар, в соотношении, соответствующем традиционной рецептуре изделия.
Результаты показали, что ПОС смеси, состоящей из яичного белка и СПК, взятых при соотношении 70:3Oj в присутствии сахара и яблочного пюре практически не отличалась от ПОС одного яичного белка (290%). Плотность пены смесив белковых препаратов; в присутствии яблочного пюре и сахарашри этом; составляла145 0 кг/м , июна практическине отличалась от плотности пены одного яичного белка (447 кг/м;)в аналогичных условиях.
Полученные: данные подтвердили результаты модельных опытов и показали, что замена30% яичного белкаша СПК возможная кислой среде, и в присутствии пектиновых веществ яблочного пюре, что обеспечивает достижение показателя плотности пены, практически равного показателю пены яичного белка.
