Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературы 7
1.1 Фенольные вещества как основные мутеобразователи в ликероводочном производстве 8
1.2 Виды помутнений в ликероводочных изделиях .13
1.3 Способы повышения коллоидной стойкости ликероводочных напитков и их полуфабрикатов .18
1. 4Применение стабилизаторов в ликероводочной промышленности 23
1.5 Способы модификации крахмала .28
1.6 Заключение по обзору литературы 35
Глава 2 Методология проведения эксперимента 37
2.1 Организация работы и этапы эксперимента .37
2.2 Объекты и методы исследований .40
Глава 3 Экспериментальные исследования 42
3.1 Анализ торговых предложений стабилизирующих веществ 42
Глава 4 Разработка технологии стабилизации полуфабрикатов ликероводочного производства 56
4.1 Анализ факторов определяющих стойкость ликероводочных полуфабрикатов 56
4.2 Определение параметров модификации нативного кукурузного крахмала СВЧ излучением .60
4.3 Исследование свойств стабилизирующих веществ на модельных растворах .63
4.4 Подбор оптимальных параметров воздействий модифицированного крахмала на стабильность ликероводочных полуфабрикатов .71
Глава 5 Товароведная оценка качества готовых изделий приготовленных из спиртованных морсов 81
Глава 6 Производственные испытания способа осветления модифицированным крахмалом плодово- ягодных полуфабрикатов 88
Выводы и рекомендации .93
Список использованных литературных источников .95
Приложения 107
- Способы повышения коллоидной стойкости ликероводочных напитков и их полуфабрикатов
- 4Применение стабилизаторов в ликероводочной промышленности
- Определение параметров модификации нативного кукурузного крахмала СВЧ излучением
- Подбор оптимальных параметров воздействий модифицированного крахмала на стабильность ликероводочных полуфабрикатов
Введение к работе
Актуальность работы
Природные виды сырья, традиционно используемые в производстве ликероводочных изделий: травы, плоды, ягоды, коренья и т.п., имеют большую пищевую ценность, поэтому на их основе производится высококачественная продукция. Однако в процессе технологической переработки растительного сырья необходимо решить производственную задачу по удалению избытка таких высокомолекулярных соединений, как белковые, пектиновые, фенольные вещества, которые создают трудности в обеспечении оптимального выхода и свойств морсов, соков, экстрактов, снижают стабильность (коллоидную стойкость) готовых изделий при длительном хранении.
Нарушение равновесия коллоидной системы готовых ликероводочных напитков приводит сначала к возникновению опалесценции, а затем – к выпадению осадка. В связи с этим необходимы дополнительные технологические приемы, позволяющие оптимизировать процесс осветления и повысить сроки сохранения стабильной прозрачности напитков. Для повышения коллоидной стойкости плодово-ягодных полуфабрикатов применяют различные физические, физико-химические, адсорбционные и ферментативные методы. Увеличение стабильности ликероводочной продукции представляет собой не только технологическую, но и экономическую задачу, так как высокая стойкость продукции повышает ее конкурентоспособность. Поэтому поиск эффективных видов и форм стабилизаторов для повышения коллоидной стойкости ликероводочных изделий является актуальным направлением в данной отрасли.
Крахмал – важный пищевой и технический продукт, который широко применяется в различных отраслях пищевой промышленности. В настоящее время успешно развивается научное направление по разработке эффективных способов целенаправленного изменения природных свойств нативного крахмала, т.е. его модифицирования с помощью химических (кислотный, окислительный гидролиз), биохимических (ферментативный гидролиз) и физических воздействий (механические, температурные, ультразвуковые и волновые).
Наибольший интерес представляют физические методы модифицирования, которые позволяют безреагентным способом воздействовать на крахмал, изменяя его свойства.
Степень разработанности темы исследования
Вопросами повышения качества и стойкости напитков занимались и занимаются ряд ученых и специалистов в стране и за рубежом: Покровская Н.В., Гернет М.В., Меледина Т.В., Помозова В.А., Нарцисс Л., Главачек Л., Kirsop B.E. Ими рассмотрены основные подходы к стабилизации напитков, пути применения отдельных стабилизирующих компонентов.
Цель и задачи исследования.
Целью данной работы является обеспечение качества ликероводочных
изделий путем стабилизации коллоидной системы с помощью
модифицированного крахмала.
В соответствии с поставленной целью определены основные задачи
исследований:
-
Оценить анализ рынка предложения стабилизирующих веществ в России. Определить возможность использования крахмала в качестве стабилизатора коллоидных помутнений напитка.
-
Провести модификацию нативного кукурузного крахмала с помощью СВЧ-излучения.
3. Обосновать возможность, целесообразность и эффективность
применения модифицированного крахмала в технологии приготовления
полуфабрикатов ликероводочного производства - спиртованных морсов.
-
Определить рациональные параметры воздействия модифицированного крахмала на спиртованные морсы.
-
Провести товароведную оценку качества напитков, приготовленных с использованием обработанных крахмалом спиртованных морсов;
-
Провести производственную оценку разработанной технологии по обработке спиртованного морса в условиях действующего предприятия
Научная новизна
Научная новизна полученных результатов заключается в обеспечении качества ликероводочных изделий путем удаления мутеобразующих веществ коллоидной системы модифицированным крахмалом.
Признакам научной новизны отвечают следующие результаты диссертационной работы:
показана эффективность модификации нативного кукурузного крахмала СВЧ-излучением;
предложен механизм действия модифицированного крахмала на мутеобразующие компоненты полуфабрикатов ликероводочного производства;
определены основные закономерности удаления полифенольных веществ из модельных растворов в процессе их обработки;
показаны качественные изменения полифенольной составляющей помутнений в процессе стабилизации коллоидной системы полуфабрикатов.
Теоретическая и практическая значимость.
Теоретическая значимость работы заключается в обосновании повышения качества и стойкости ликероводочных изделий путем удаления мутеобразующих компонентов из полуфабрикатов.
Практическая значимость результатов исследований заключается в разработке способов стабилизации коллоидной системы ликероводочных изделий при помощи модифицированного крахмала.
Разработана технология приготовления ликероводочных полуфабрикатов, полученных с использованием модифицированного крахмала в качестве сорбента основных мутеобразующих веществ.
Разработана «Технологическая инструкция по обработке спиртованных морсов модифицированным крахмалом». Проведены производственные испытания по обработке полуфабрикатов ликероводочных изделий в условиях ОАО «Новокузнецкий ликероводочный завод».
Результаты научных исследований используются в учебном процессе при обучении студентов по специальности «Технология бродильных производств и виноделие» и направлению подготовки бакалавров «Продукты питания из растительного сырья (профиль «Технология бродильных производств и виноделие»)».
Методология и методы исследования.
Методология исследования основана на научных методах и принципах к подходу обеспечения качества пищевых продуктов с длительным сроком хранения.
В работе использованы методы сбора и систематизации научной информации о влиянии биологически активных веществ плодов на качество напитков, вырабатываемых на их основе, маркетинговых исследований в форме аудита продаж стабилизирующих средств для напитков стойких к коллоидным помутнениям в процессе хранения, лабораторного анализа принятыми в отрасли физико-химическими методами.
Положения, выносимые на защиту.
Принципы и параметры модификации нативного крахмала СВЧ излучением.
Анализ факторов, обеспечивающих качество и стабильность изделий на основе растительного сырья с высоким содержанием полифенольных веществ, против коллоидных помутнений за счет воздействия на систему полуфабриката модифицированного крахмала как перспективного сорбента нестойких полифенолов.
Технологические подходы к обеспечению качества ликероводочных изделий путем стабилизации коллоидной системы полуфабрикатов с помощью модифицированного крахмала
Степень достоверности результатов. Экспериментальная часть работы
выполнена с использованием современных и принятых в отрасли методов
исследования. Результаты исследований прошли производственную апробацию и рекомендованы к внедрению.
Апробация результатов исследования. 3 Всероссийская НПК студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием – Бийск 2010 г.; IV Всероссийская конференция с международным участием студентов, аспирантов и молодых ученых «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2011); I Всероссийская заочная научно-практическая конференция «Новые технологии в промышленности и сельском хозяйстве» (Бийск, 2012); Международный научный форум «Пищевые инновации и биотехнологии» (Кемерово, 2013).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы и приложений. Основной текст изложен на 106 страницах. Диссертация содержит 14 таблиц и 38 рисунков. Список использованной литературы включает 121 наименование.
Способы повышения коллоидной стойкости ликероводочных напитков и их полуфабрикатов
Стабильность напитков - это способность напитка оставаться определенное время прозрачным, но это не значит, что нужно убрать все вещества и напиток будет стабильным. Главная задача - сделать напиток таким, чтоб в нем оставалось как можно больше полезных компонентов и веществ, и длительное время не выпадал осадок в напитках и соках [9].
Существует большое количество способов повышения коллоидной стойкости ликероводочных напитков: деметаллизация, обработка спиртованных морсов и соков стабилизаторами органического и неорганического происхождения, физические методы осветления [2,3]. Известны следующие пути улучшения коллоидной стойкости плодово-ягодных спиртованных напитков : регулирование концентрации фенольных веществ ; удаление быстро окисляющихся групп флавоноидов ; разобщение компонентов реакции окисления ; инактивирование ферментов ; введение стабилизаторов . Использование каждого из них связано с определенными трудностями и имеет свои преимущества и недостатки. Регулирование содержания полифенольных веществ в плодах производится путем подбора определенных видов, сортов, а также их степени зрелости. Наибольшее содержание фенольных веществ - в плодах недозрелых. При дозревании в них естественным путем происходит снижение легкоокисляющихся фракций лейкоантоцианов, ответственных в большинстве случаев за потемнение консервированных продуктов. Необходимо отметить, что пока регулирование степени зрелости сырья осуществляют хозяйства, производящие плоды, а не их перерабатывающие. Для широкого производственного использования способности плодов менять естественным путем содержание полифенолов заводы должны иметь специальные склады с регулируемой и газовой средой. Такие склады должны не только осуществлять передержку излишков поступающего сырья, но и выполнять роль кондиционеров [9].
Подбор видов и сортов сырья для переработки осуществляют при изготовлении многих видов продуктов. Например, для предупреждения потемнения грушевых компотов необходимо использовать плоды с содержанием полифенолов не более 0,3 %. По той же причине следует ограничивать производство продуктов из дикорастущих яблок, груш, айвы и др. [11].
Регулирование концентрации фенольных веществ осуществляют путем целенаправленной селекции плодов. Все культурные сорта плодов выведены из диких форм, в основном с высоким содержанием полифенолов. Отмечают, что воздействие на фенольную группу, контролируемое в растении генами, возможно в очень широких пределах. Это направление исключительно перспективное [12]. Удаление быстро окисляющихся полифенольных веществ. Удаление фенольных веществ возможно из жидких пищевых продуктов ( соков, вин, пива) с помощью разнообразных адсорбентов. Полифенольные вещества в растворах имеют слабый отрицательный заряд. При введении в такие растворы определенных веществ с положительно заряженными частицами образуются соединения со слабой ионизирующей способностью, или нерастворимые, которые в виде осадков выводятся из напитков. Такой процесс лежит в основе удаления быстро окисляющихся полифенольных веществ из плодовых соков. На указанном свойстве полифенольных веществ основан один из старых способов осветления напитков - оклейка. При добавлении в соки определенных доз танин-желатины полифенолы образуют с положительно заряженными белками крупные гидрофобные частицы, которые дополнительно к этому еще и укрупняются при столкновении друг с другом и в виде больших хлопьев выпадают в осадок. Соки, осветленные данным способом, достаточно стабильны по цвету [12]. Широко распространены в промышленности также способы осветления глинами ( бентонит, зеленая ), кизельгуром, активированным углем, альгинатами. При их применении процесс осветления ускоряется благодаря связыванию белковых и других коллоидных частиц с полифенолами и адсорбции образовавшихся молекул на крупных частицах адсорбентов. В последние годы выявлена возможность использования синтетических смол для осветления напитков и предупреждения их потемнения. Действие разнообразных смол неодинаковое. Например, смолы КУ-1 и КУ-2 осветляют, не изменяя вкуса, а анионит АВ-17 придает соку неприятный вкус. Использовать следует только хорошо проверенные смолы. Хорошим осветляющим действием обладают высокополимеризованные винилпиролиды и амиды, типа нейлона и релона. Осветление этими смолами основано на связывании олигомерных и полимерных форм полифенолов пептидной связью, а также частичным ингибированием ферментов, имеющих в качестве носителя белок [12]. Известно, что с помощью полиамидных смол, а также других адсорбентов можно полностью ингибировать оксидазы виноградного сока. Их дозы таковы (г/л) : для бентонитовой суспензии - 25, бентонитового порошка - 40, каолина - 70, диатомита 160. Дозы релона значительно ниже, до 8 г/л. Обработку смолами можно вести в специальных отстойниках или пропускать напитки через слой смолы при температурах от точки замерзания до 40 0С (обычно 20 0С). С понижением температуры качество осветления улучшается, но снижается скорость процесса. При толщине слоя смолы 0,025 м можно пропускать напитки до 45 л/мин на площади 0,1 м2.. Смолу и осажденные на ней вещества отделяют от сока сепарированием. Виноградный сок, обработанный нейлоном, после хранения в открытом виде показал меньше потемнение, чем контрольные образцы даже с небольшой дозировкой сернистого ангидрида [10]. Однако при использовании полиамидных смол и других адсорбентов возможно ухудшение качества напитков (снижение интенсивности цвета, обусловленного антоцианами, потери аромата, кислот). При использовании полиакриламида снижение интенсивности цвета произошло на 40 %, бентонина и бентонита с желатиной - на 37 %, желатина - 24 %, при обработке холодом - на 33 %, при фильтрации - на 21 %. Поэтому, несмотря на стабильность напитков, обработанных адсорбентами, во избежание снижения интенсивности их цвета следует строго ограничивать дозу адсорбента и продолжительность адсорбции [29]. Разобщение компонентов реакции окисления. Обычно осуществляют разобщение субстрата и кислорода воздуха с помощью растворов в целях предотвращения ферментативных процессов окисления. Плоды после чистки, резки хранят в воде в растворах кислот, солей. Абрикосы, груши, яблоки, очищенные от кожицы, рекомендуется хранить в 0,1 % растворе алюминиевых квасцов; яблоки, мандарины, айву - в 1 % растворе соли или 0,1 % растворе лимонной кислоты, фейхоа - в 1-2 % растворе виннокаменной кислоты. Сущность предотвращения потемнения состоит в следующем: при погружении в раствор предотвращается доступ кислорода к субстрату ( полифенолам ) и ферментам плодов [11].
4Применение стабилизаторов в ликероводочной промышленности
В основе этого способа удаления коллоидных помутнений лежит процесс адсорбции коллоидных веществ на поверхности оклеивающих стабилизаторов или нейтрализации электрических зарядов коллоидов напитков путем внесения веществ с противоположным зарядом. Для этого широко применяются стабилизирующие вещества органического и неорганического происхождения, такие как аскорбиновая кислота, желатин, кизельзоль, бентонит, хитозан, альгиновая кислота. [18]. В обзоре литературы представлены природные сорбента полифенольных веществ напитков.
Аскорбиновая кислота - органическое соединение, представляет собой белый кристаллический порошок кислого вкуса. Легко растворима в воде и в спирте. Химическая структура аскорбиновой кислоты представлена на рисунке 1. Аскорбиновая кислота является антиоксидантом полифенолов. Известно, что стабилизирующее действие аскорбиновой кислоты на цвет консервированных плодов неоднозначно, вследствие различия в составе флавоноидов плодов. 1. Добавка аскорбиновой кислоты дает большой эффект. К этой группе относятся плоды с большим содержанием флаванолов и флавонолов ( яблоки, груши, айва, сорта слив и персиков, лишенные антоцианов). 2. Добавка аскорбиновой кислоты дает малый эффект. В эту группу входят те плоды, которые содержат наибольшее количество антоцианов, не богаты флавонолами (крыжовник, некоторые сорта черешен). 3. Добавка аскорбиновой кислоты ухудшает цвет консервов. Сюда относятся все плоды и ягоды, окрашенные антоцианами (земляника, вишня, малина; окрашенные сорта винограда, олив и другие) [16]. В основе стабилизирующего действия аскорбиновой кислоты на полифенолы лежит способность этой кислоты осуществлять окислительно-восстановительные превращения, сопровождаемые переносом атомов водорода к акцепторам (окисленным формам полифенолов). В живых растительных клетках она проводит непрерывное восстановление хинонов (первых продуктов окисления полифенолов) до исходных восстановленных форм полифенолов. В отличие от живых клеток при переработке плодов создаются условия, при которых окислительные процессы преобладают над восстановительными. В таком случае эффект действия аскрбиновой кислоты будет зависеть от химического состава среды и условий реакции (температуры, рН, освещения, присутствия металлов). Потемнение ткани предотвращается до тех пор, пока не израсходуется вся аскорбиновая кислота [16].
Однако большие дозы аскорбиновой кислоты вместо ожидаемого эффекта приносят вред, усиливая потемнение консервов. Последнее объясняется нестабильностью самой аскорбиновой кислоты, продукты разрушения которой (оксиметилфурфурол) способны образовывать темноокрашенные смолы. Пределы рН 3-5, характерные для плодовых соков, являются зоной рН, в которой аскорбиновая кислота наименее устойчива [16]. В умеренных дозах (100 мг/100г) наблюдается максимальный стабилизирующий эффект от действия аскорбиновой кислоты на полифенолы 1 группы плодов. В такой дозе продукты разрушения самой аскорбиновой кислоты не оказывают существенного вредного влияния на цвет напитков. При более низких дозах - эффект слабее, а при более высоких - проявляется неблагоприятное влияние продуктов распада аскорбиновой кислоты [16]. Желатин – является обратимо коагулирующим коллоидом, полученным из фибриллярного белка коллагена методом вываривания в воде животных продуктов. Чаще всего это шкура, кожа, хрящи, кости животных, то есть материал, в котором присутствует коллаген. Осветление желатином основано на том, что многие вещества морсов и соков отрицательно заряжены, а желатин заряжен положительно, молекулы притягиваются друг к другу, образуются хлопья, которые выпадают в осадок и легко фильтруются [12]. Кизельзоль – это оксид кремния в виде золя, с содержанием основного вещества 20-30%. Применяют совместно с желатином, либо с поливинилпирролидоном [3]. Химическая формула кизельзоля показана на рисунке 2. Рисунок 2 - Химическая формула кизельзоля Бентониты – глины вулканического образования с тонкими порами. Основное вещество - это гидросилюкат алюминия. Удаляет из раствора не только белковые вещества, но и дубильные [16]. Кристаллы бентонита имеют слоистую структуру. В межслойном пространстве, в зависимости от вида бентонита, содержатся разные количества воды и реакционоспособных к обмену катионов (кальция и натрия). В водном растворе катионы освобождаются и слои приобретают отрицательный заряд. Химическая формула представлена на рисунке 3. 26 Рисунок 3 - Химическая формула бентонита В качестве перспективных стабилизаторов в настоящей время начали использовать хитозан. Хитозан— аминосахарид, производное линейного полисахарида, макромолекулы состоят из случайно-связанных -(1-4) D-глюкозаминовых звеньев и N-ацетил-D-глюкозамин. Основным источником для получения хитозана становятся панцири крабов, креветок, насекомых, содержащие в своем составе хитин. Из него то и выделили хитозан с помощью кислотного гидролиза. Химическая структура хитозана представлена на рисунке 4. Рисунок 4 – Химическая структура хитозана Хитозан адсорбирует из напитков полифенолы благодаря своей группе NH3, которая имеет положительный заряд. Из достоинств хитозана как стабилизатора можно назвать относительно небольшую дозировку 2,5-5 г/дм3 по сравнению с другими флокулянтами, простота фильтрации ( не остается в напитках), не изменяет вкус и цвет готовой продукции, небольшое по длительности время обработки ( 2-4 часа). Из недостатков хитозана как стабилизатора можно назвать его цену и нерастворимость в воде [12]. Крахмал - природный полисахарид общей формулы (С6Н10О5)n, первоначально образующийся в листьях в процессе фотосинтеза в виде зерен, а затем расщепляясь на олиго- и полисахариды перемещается в подземные клубни или в зерна злаков и вновь превращается в крахмальные зерна. Крахмальные зерна растений различны: имеют неодинаковую величину, форму и строение. Наибольшее содержание крахмала в зернах риса (62-82 %), кукурузы (65-72 %), пшеницы (57-75 %), в клубнях картофеля (12-24 %). При отложении крахмала образуются длинные цепи, в которых остатки моносахаридов связаны между собой кислородными мостиками, образованных за счет полуацетального гидроксила предыдущего остатка моносахарида со спиртовым гидроксилом последующего [42]. Химическая структура крахмала представлена на рисунке 5.
Крахмал - важный пищевой и технический продукт, который широко применяется в различных отраслях пищевой промышленности. В настоящее время успешно развивается научное направление по разработке эффективных способов целенаправленного изменения природных свойств нативного крахмала, т.е. его модифицирования с помощью химических (кислотный, окислительный гидролиз), биохимических (ферментативный гидролиз) и физических воздействий (механические, температурные, ультразвуковые и волновые). Наибольший интерес представляют физические методы модифицирования, которые позволяют безреагентным способом воздействовать на крахмал, резко изменяя его свойства [42].
Определение параметров модификации нативного кукурузного крахмала СВЧ излучением
В работе оценили возможность использования кукурузного крахмала (нативный кукурузный крахмал по ГОСТ Р 51985-2002, производитель ООО «Гарнец», Владимирская обл.) в качестве стабилизатора коллоидной системы напитков из растительного сырья с высоким содержанием полифенольных веществ.
В настоящее время успешно развивается научное направление по разработке эффективных способов целенаправленного изменения природных свойств нативного крахмала, т.е. его модификация, так как нативные крахмалы, не прошедшие модификацию, обладают слишком слабой структурой, и в настоящее время их применение в прогрессивных пищевых технологиях весьма ограничено, нецелесообразно и экономически не выгодно.
Модификацию кукурузного крахмала проводили на кафедре бродильных производств и виноделия КемТИПП. Нативный крахмал подвергался воздействию СВЧ излучению. В работе использовали бытовую микроволновую печь с мощностью 800 Вт с частотой 2,45 Гц. Навеску нативного кукурузного крахмала массой 10 г обрабатывали в микроволновой печи, данные модификации представлены в таблице 6
Из литературных источников известно, что воздействие на продукт в бытовой микроволновой печи основано на использовании электромагнитных волн дециметрового диапазона и принципе так называемого дипольного сдвига. Молекулярный дипольный сдвиг под действием электрического поля происходит в материалах, содержащих полярные молекулы. Энергия электромагнитных колебаний поля приводит к постоянному сдвигу молекул, выстраиванию их согласно силовым линиям поля, что и называется дипольным моментом. А так как поле переменное, то молекулы периодически меняют направление. Сдвигаясь, молекулы «раскачиваются», сталкиваются друг с другом, передавая энергию соседним молекулам в материале. Так как температура прямо пропорциональна средней кинетической энергии движения атомов или молекул в материале, значит, такое перемещение молекул вызывает увеличение температуры материала. Таким образом, дипольный сдвиг – это механизм преобразования энергии электромагнитного излучения в тепловую энергию материала. Нагрев материала в микроволновой печи в результате дипольного сдвига под действием электрического поля зависит от характеристик молекул и межмолекулярного взаимодействия в среде. Регулируя частоту переменного электрического поля для того, чтобы за полупериод молекулы могли полностью перестроиться, можно управлять степенью нагрева материала.
По данным Й. Камппа и Г. Филлипса [41,78,82], крахмал относится к неионизированным полисахаридам. В то же время в порошке крахмала содержится в среднем 15 % воды. Вода и является той полярной составляющей крахмала, за счет которой происходит молекулярный дипольный сдвиг. Показано, что модификация нативного кукурузного крахмала приводит к изменениям в его структуре, способствующим повышению его сорбционной активности. Из графика видно, что сорбция полифенолов модифицированным крахмалом выгодно отличается от сорбции нативным при любых параметрах модификации. Использование того или иного варианта модификации будет определено видом полуфабриката и особенно количеством полифенольных веществ, относящихся к группам нестойких и способных вызывать изменения в равновесии коллоидной системы. Однако процент убыли полифенолов должен обеспечивать не только стабилизацию системы полуфабриката, но и, прежде всего, сохранение органолептических показателей. Особую опасность для стойкости готовых продуктов представляют простые фенолы, это оксикоричные и бензойные кислоты, так как они очень легко окисляются и вступают в реакцию с белками, образуя комплексы, которые и выпадают в осадок. Для конкретизации убыли этой группы фенольных веществ готовили модельные растворы наиболее распространенного представителя – галловой кислоты и оценивали действие на нее стабилизирующих средств. Галловая кислота- (3,4,5-триоксибензойная кислота) — органическая кислота, в природе встречающаяся в чае, ягодах, дубовой коре, тунбергии, дубильных экстрактах и т.д. Формула представлена на рисунке 19.
Галловая кислота, как и все бензойные кислоты, в больших количествах содержится в ягодах и плодах, легко переходит в спиртованные морсы, а затем и в готовую продукцию. Оксибензойные кислоты сочетают в себе химические свойства ароматических кислот и фенолов. Так, за счет карбоксила они образуют со спиртами сложные эфиры, дают амиды; за счет фенольного гидроксила образуют простые эфиры, а подобно фенольным соединениям дают окрашенные продукты. Поэтому данная кислота, очень реакционноспособна, вступая также в реакцию с белками и другими полифенолами, она образует не растворимые комплексы, которые выпадают в осадок. Это существенно снижает срок хранения готовых ликроводочных изделий и портит их внешний вид. Поэтому необходимо снижение данной группы полифенолов до определенного уровня, который определяется органолептическими показателями. Т.е. нужно убирать бензойные кислоты до такой степени, пока не начнет меняться вкус и цвет ликероводочных напитков.
Среди выявленных полифенольных соединений черносмородинного морса обнаружены флавонолы, наиболее ярким представителем которых является кверцетин, растворы которого также использовали в качестве модельных.
Кверцетин - как типичный представитель флаванолов, образуется при окислении антоцианов, катехинов и лейкоантоцианов. Флаванолы превращаются в коричневые продукты конденсации, что сказывается на цветовой характеристике и вкусе ликероводочных изделий. Часть этих соединений образуют с белками танно-белковые соединения, остальные постепенно конденсируют и выпадают в осадок. Поэтому данную группу полифенолов необходимо также снижать до определенного уровня. Химическая формула представлена на рисунке 20. Рисунок 20– Химическая формула кверцетина Наибольший интерес среди выявленных полифенолов представляла группа веществ, обладающая Р-витаминной активностью, что и определило приготовление модельного раствора из рутина. Рутин - кверцетин-3-О-рутинозид гликозид, флавоноида кверцетина, обладает P-витаминной активностью. Р-витаминная активность полифенолов зависит от содержания в них гидроксильных групп. Темноокрашенные ягоды и плоды богаты веществами с Р-витаминной активностью.
Химическая формула представлена на рисунке 21. Продукты с высоким содержанием витамина Р (в 100 г): черноплодная рябина 4000 мг, черная смородина до 1500, вишня и черешня темная до 1900, крыжовник и брусника до 650, апельсины и лимоны, щавель 500 мг, сушеные плоды шиповника до 680 мг, клюква 460 мг.
При хранении ликероводочных изделий Р-витаминная активность снижается в результате окисления витамина Р. При использование интенсивных технологических приемов обработки спиртованных морсов и соков (бентонитом, ЖКС, ППВ, ионитами и другими препаратами, высокотемпературная обработка) уменьшается количество биологически активных веществ, тем самым обесценивают пищевая и биологическая ценность ликероводочных напитков. В настоящее время в производстве ликероводочных изделий применяют бентонит, желатин, большое количество исследований посвящено перспективности использования природного полисахарида – хитозана в производстве полуфабрикатов ликероводочного производства. Из предыдущих работ на кафедре Технология бродильных производств и консервирования, известно, что хитозан очень хороший адсорбент. Оптимальная концентрация хитозана 100мг/дм3 позволяет адсорбировать до 40% полифенолов. Данный сорбент использовали в качестве контроля.
Подбор оптимальных параметров воздействий модифицированного крахмала на стабильность ликероводочных полуфабрикатов
В лабораторных условиях были приготовлены спиртованные морсы из черной смородины, черноплодной рябины и клюквы по традиционной технологии с помощью многократного настаивания ягод [6]. Далее изучали физико-химические показатели приготовленных образцов спиртованных морсов. Основные физико-химические показатели представлены в таблице 7. На предыдущем этапе исследований показана эффективность действия модифицированного крахмала в качестве сорбента основных мутеобразующих компонентов. В данном блоке эксперимента представляло интерес определить основные параметры обработки: продолжительность сорбции; концентрация сорбента; вариант модификации. В работе использовалось пять образцов крахмала с различной степенью модификации. Различие образцов (№ 2, 3, 4, 5, 6) заключалось в разной продолжительности воздействия электромагнитного излучения на объект. Обработку спиртованных морсов осуществляли 3%-ным водным раствором модифицированного крахмала. Контролем служил нативный крахмал (образец 1).
Смесь крахмала со спиртованным морсом в виде суспензии выдерживали сутки в темном месте, затем жидкую часть отделяли от густой. Наблюдение показали, что с увеличением концентрации внесения стабилизатора, количество осадка увеличивается. Он скапливается в виде плотной структуры на дне пробирок. Смесь отфильтровывали и измеряли в морсе содержание полифенолов методом Еруманиса [32]. Строили зависимости быль полифенолов от продолжительности обработке и концентрации. Данные представлены на рисунках 25-30.
Рациональной для использования при стабилизации коллоидной системы спиртованных морсов из черной смородины является концентрация модифицированного крахмала 2,7 г/дм3 вне зависимости от варианта модификации. При этом продолжительность обработки составляет 2 часа. Несмотря на то, что дозировки сорбента 3,6; 4,5; 6,0 активнее сорбируют полифенолы их использование приводит к значительным изменениям органолептических показателей – цвета и прозрачности. Напиток теряет интенсивность окраски, становится практически бесцветным за счет сорбции красящих полифенолов, кроме того использование повышенных дозировок приведет к экономическим затратам на материалы, фильтрацию и увеличит количество отходов.
Определив достаточные концентрацию сорбента и продолжительность обработки, провели наложение графиков (рисунок 31), полученных при оптимальных параметрах с целью определения варианта модификации. Для спиртованных морсов других наименований, полученных из сырья с высоким содержанием полифенолов выявлены аналогичные зависимости при концентрации полифенолов от 1500 5500 мг/дм3.
Из сводных графиков можно сделать выводы, что образец крахмала 1, который являлся контролем по отношению к другим, адсорбирует полифенолы в меньшей степени по сравнению с исходным их содержанием в морсах, не подвергнутых обработки.
Самыми лучшими адсорбционными свойствами обладают образцы модифицированного крахмала под номерами 3 и 5. Убыль полифенолов при их использовании составила 30-40 %, это как раз тот процент, который повысит стойкость полуфабрикатов, и не повлияет на органолептические показатели На основании этих данных из дальнейших исследований исключили другие образцы модифицированного крахмала. По результатам исследований можно предложить следующий механизм сорбции полифенольных компонентов ягодных морсов крахмалом. В своей структуре крахмал имеет большое количество положительно заряженных ионов водорода, в то время как молекулы фенольных веществ заряжены отрицательно (за счет наличия гидроксильных групп). Таким образом, происходит ионное взаимодействие, т.е. притяжение разнозаряженных частиц с последующим укрупнением молекул и, как следствие, выпадением их в осадок. Более значительная сорбционная эффективность модифицированного крахмала основана на следующих предположениях. При обработке электромагнитным излучением порошка крахмала диполи воды ориентируются таким образом, что наблюдается увеличение суммарного положительного поверхностного заряда молекулы крахмала с одновременной «сшивкой» химической структуры крахмала. В пользу данного предположения можно отметить, что при титровании равного количества (10 см3) раствора модифицированного и нативного крахмала тиосульфатом натрия в присутствии йода объем титранта составил: для модифицированного – 7,5 см3,в то время как для нативного – 10 см3. Этот факт свидетельствует об уменьшении восстанавливающей способности крахмала за счет увеличения степени полимеризации. На следующем этапе представляло интерес изучить спектры оптического поглощения спиртованных морсов «Черноплодная рябина», «Клюква», «Черная смородина» на спектрофотометре ПЭ – 5300В до и после обработки модифицированным крахмалом. Спиртованный морсы обрабатывали крахмалом с рациональной дозировкой, выдерживали два часа, отфильтровывали, и измеряли оптическую плотность на спектрофотометре ПЭ – 5300В в кюветах с шириной грани 1 см против спиртового раствора и воды с объемной долей спирта равной содержания спирта в спиртованном морсе соответственно. Зависимость оптической плотности от длины волны в спиртованном морсе "Черноплодная рябина" до и после внесения модифицированного крахмала. Как известно из литературных данных [8] наличие пиков в диапазоне свидетельствует о присутствие в спиртованных морсах определенных групп фенольных веществ высокой молекулярной массы (а именно, веществ, имеющих три фенольных кольца и более). При длине волны 580-620 нМ в спиртованных морсах образуется пик оптической плотности, который свидетельствует о наличии антоцианов и флавонов в спиртованном морсе [8,9,12]. Антоцианы, обуславливающие характерный цвет спиртованных морсов, переходят в морс из кожицы ягод, в процессе о хранения они частично переходят в нерастворимое состояние с образованием плотных осадков. Альдегиды в спиртованных морсах также вступают в реакцию с антоцианами с образованием нерастворимых соединений, выпадающих в осадок. Поэтому частичное удаление антоцианов из спиртованных морсов позволяет увеличить стойкость готовой продукции [8].
При длине волны 370-400 нм в спиртованных морсах образуется пик оптической плотности, который свидетельствует о наличии оксикоричных и оксибензойных кислот в растворе [8,9]. Данные кислоты легко вступают в реакции с белкам и полифенолами, образуя при этом комплексы, которые в дальнейшем выпадают в осадок.
По данным графика, можно отметить о качественном изменении пиков в спиртованных морсах, обработанными модифицированными крахмалами, что говорит о снижении содержания в морсе оксикоричных кислот и флаваноидов в целом, которое в дальнейшем положительно скажется на общей стабильности ликероводочных изделий, приготовленных из спиртованных морсов. Исходя из выше сказанного, более эффективным с точки зрения повышения коллоидной стойкости полуфабрикатов спиртованных морсов «Черноплодная рябина», «Клюква», «Черная смородина» является обработка морса раствором модифицированного крахмала с дозировкой внесения 2,7 г/дм3. Оптимальное время обработки спиртованных морсов – 2 часа. Время обработки нативного крахмала с помощью СВЧ 1-1,5 минуты. При этом достигается существенное удаление из морсов мутеобразующей полифенольной фракции при одновременном сохранении комплекса органолептических показателей, таких как вкус, цвет, аромат на уровне, удовлетворяющем требованиям принятым в данном производстве.
