Введение
Задачи в области здорового питания состоят в развитии производства функциональных пищевых продуктов, обогащенных незаменимыми компонентами.
Имеются работы, связанные с обогащением пищевых продуктов витаминами и минеральными веществами [1], есть ряд работ по снижению сахароемкости желейных изделий, где сахароза заменена на подсластители [2–6], по повышению пищевой ценности желейных изделий, в которых используют мягкий сливочный сыр и другое сырье [7–10]. Есть разработки технологии мармелада, обогащенного различными добавками; изделий профилактического назначения [11–16]. Разработан мармелад, обогащенный янтарной кислотой, которая является биологически активным веществом – парафармацевтиком, влияющая на многие жизненные функции [17].
Литературный обзор и патентный поиск показал, что при производстве желейного мармелада отсутствуют функциональные изделия с принципом обогащения животным белком.
Целью исследований является разработка технологии получения желейного мармелада повышенной биологической ценности с использованием молочного белка.
Анализ питания населения России показал, что дефицит полноценных белков составляет около 33 %. Белки служат регуляторами генетической функции нуклеиновыхкислот, вкачествеферментовучаствуют во всех стадиях биосинтеза полипептидов, служат для запаса и переноса кислорода, осуществляют иммунологическую функцию. Животные белки имеют все незаменимые аминокислоты, находящиеся в соотношении близком к соотношению в белках человека [18].
Объекты и методы исследования
В качестве объекта исследований выбран желейный мармелад. Он имеет низкую пищевую ценность и большое количество углеводов (70 %).
Научные исследования выполнены на базе Всероссийского научно-исследовательского института кондитерской промышленности
– филиала ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В. М. Горбатова» РАН с использованием методик определения характеристик готовых изделий с применением следующих приборов: фотоэлектрокалориметра КФК-2МП, вискозиметра Reotest-2, структурометра СТ-2, прибора Aqua Lab 3 TE (Decaqon Devices, USA), методики определения массовой доли белка методом Кьельдаля.
Проводили исследования по установлению биологической ценности белка в сопоставлении его аминокислотного состава с составом аминокислот в эталонном белке; по установлению оптимальных соотношений рецептурных компонентов и технологического процесса получения желейного мармелада с молочным белком. Устанавливали влияние различных факторов на процесс структурообразования.
Разработана технология введения в рецептуру молочного белка с целью предотвращения его денатурации в процессе уваривания.
Результаты и их обсуждение
Обоснованием оптимального набора и соотношения компонентов для производства функциональных продуктов, приближенных к физиологическим потребностям организма, является информация о составе исходных ингредиентов.
Препараты животного происхождения, представляющие интерес, представлены в таблице 1. Из таблицы следует, что особый интерес представляют концентраты молочного и сывороточного белка с массовой долей белка в них примерно 80 %, а также желатин, содержащий
87,2 % белка.
Для образования в организме человека необходимых белковых элементов белки должны состоять из взаимносбалансированных количеств незаменимых аминокислот [19].
Биологическая ценность белка определяется сопоставлением его аминокислотного состава с
Таблица 1 – Физико-химические показатели сырья, содержащего животный белок
Table 1 – Physico-chemical parameters of raw materials containing animal protein
|
Вид продукта |
|
|
Массовая доля, % |
|
Титруемая кислотность °Т |
|
влаги |
белка |
углеводов |
жира |
||
|
Сыворотка подсырная |
4,0 |
12,0 |
72,0 |
1,3 |
10,0 |
|
Сыворотка творожная |
4,0 |
12,0 |
72,0 |
0,8 |
50,0 |
|
Концентрат сывороточного белка |
5,0 |
80,0 |
2,0 |
6,0 |
15,0 |
|
Концентрат молочного белка |
5,0 |
80,0 |
6,0 |
1,4 |
7,0 |
|
Желатин |
16,0 |
87,2 |
0,7 |
0,4 |
6,0 |
Таблица 2 – Показатели содержания аминокислот и индекса биологической ценности концентратов сывороточного и молочного белков, желатина
Table 2 – Amino-acid content and biological value index of whey and milk protein concentrates and gelatin
|
Незаменимые аминокислоты |
Концентрат сывороточного белка |
Концентрат молочного белка |
Желатин |
|||
|
Содержание аминокислот, г/100 г |
Аминокислотный скор к эталонному белку, % |
Содержание аминокислот, г/100 г |
Аминокислотный скор к эталонному белку, % |
Содержание аминокислот, г/100 г |
Аминокислотный скор к эталонному белку, % |
|
|
Треонин |
5,2 |
107,6 |
4,9 |
101,5 |
2,20 |
45,4 |
|
Валин |
5,1 |
69,4 |
7,2 |
97,9 |
3,30 |
44,9 |
|
Метионин |
2,2 |
53,3 |
2,8 |
67,8 |
0,90 |
21,8 |
|
Изолейцин |
5,5 |
87,5 |
6,1 |
97,1 |
1,80 |
28,6 |
|
Лейцин |
12,3 |
134,1 |
9,2 |
100,3 |
3,40 |
37,0 |
|
Фенилаланин |
3,5 |
52,0 |
5,0 |
74,3 |
2,55 |
37,9 |
|
Лизин |
9,4 |
137,6 |
8,2 |
120,0 |
4,60 |
67,3 |
|
Триптофан |
2,9 |
171,6 |
1,7 |
100,6 |
1,00 |
59,2 |
составом аминокислот в эталонном белке (белок куриного яйца) по аминокислотной шкале комитета ФАО/ВОЗ, расчетом аминокислотного скора, который рассчитывается по формуле:
𝐴𝐴𝑗𝑗
Уменьшение патоки приводит к быстрому просахариванию желейной массы в процессе хранения, а увеличение – ослаблению студнеобразной структуры массы, понижению величины пластической прочности.
|
𝑗𝑗
(1)
При установлении оптимального количества студнеобразователя (8–12 %) определяли
|
- аминокислотный скор j-й аминокислоты
изменение структурно-механических показателей
белка, %;
|
|
|
|
Полученные данные представлены в таблице 2. Из данных таблицы следует, что выбранные для обогащения изделия концентраты молочного и сывороточных белков имеют высокий индекс биологической ценности (от 53 % до 170 %) по отдельным видам аминокислот.
Биологическая ценность желатина ниже (от 22 % до 67 %).
Однако желатин необходимо использовать как студнеобразователь.
В рецептуре желейного мармелада большое значение имеет соотношение сахара и патоки для получения необходимого количества редуцирующих веществ, от которых зависит структура изделия, изменение качества в процессе хранения.
Исследования показали, что оптимальным является добавление патоки 25–30 % по массе выхода.
желейной массы: деформацию образца при сжатии, ее эластичность, а также определялась органолептическая оценка консистенции.
Исследования показали, что при добавлении желатина в количестве 10–12 % эластичность массы – 1 и она приобретает «жевательные» свойства, что нежелательно.
Для получения студнеобразной структуры необходимо добавить 8 % желатина. Эластичность массы при этом составляет 0,7.
Для обогащения изделия белком использовали концентраты молочного и сывороточного белков в количестве 3–7 % по массе выхода.
Сывороточные белки лактоглобулин и лактоальбумин, а также молочный белок казеин при воздействии высокой температуры денатурируют, что ведет к изменению их функционально- технологических свойств. Денатурация сопровождается потерей устойчивости белковых глобул, которая сопровождается их агрегированием, в результате которой образуются более крупные частицы (образование хлопьев) [20] .
Вода Молочный
белок
Сахар Патока
Набухание белка
Т= 1–2 часа
t 20–25 °С
Растворение белка
t 35–40 °С
Приготовление сахаро- белкового раствора
t 75–80 °С
Приготовление сахаро- белково-паточного сиропа
t 114–115 °С
Рисунок 1 – Схема приготовления сахаро-белково-паточного сиропа для предотвращения денатурации белка
Figure 1 – Diagram of the preparation of sugar-protein-molar syrup to prevent protein denaturation
Таблица 3 – Влияние массовой доли белка на вязкость желейной массы
Table 3 – Effect of protein mass fraction on the viscosity of the jelly mass
|
Массовая доля белка, % |
Концентрат сывороточного белка |
|
Концентрат молочного белка |
Примечание |
||
|
Влажность массы, % |
Эффективная вязкость, Па·с при ε=40 с-1 |
Влажность массы, % |
Эффективная вязкость, Па·с при ε=40 с-1 |
|||
|
3,0 |
20,5 |
6,2 |
22,3 |
|
6,8 |
Уваривание массы и ее формование без затруднений |
|
5,0 |
20,3 |
7,5 |
22,5 |
|
8,2 |
Уваривание массы и ее формование без затруднений |
|
7,0 |
20,5 |
9,0 |
22,4 |
|
10 |
Уваривание массы затруднено |
Таблица 4 – Показатели индекса биологической ценности мармелада в зависимости от используемого сырья
Table 4 – Indicators of the index of the biological value of marmalade according to the raw material
|
Наименование аминокислот |
Аминокислотный скор к эталонному белку, % |
|
|
Концентрат молочного белка 5%, желатин 8% |
Концентрат сывороточного белка 5%, желатин 8% |
|
|
Треонин |
65,95 |
68,3 |
|
Валин |
64,27 |
54,4 |
|
Метионин |
38,58 |
33,8 |
|
Изолейцин |
53,65 |
50,0 |
|
Лейцин |
60,16 |
72,4 |
|
Фенилаланин |
51,18 |
43,1 |
|
Лизин |
86,59 |
92,7 |
|
Триптофан |
74,29 |
100,0 |
Таблица 5 – Показатели пищевой и энергетической ценности желейного мармелада
Table 5 – Food and energy value indicators of jelly marmalade
|
Наименование |
Пищевая ценность на 100 г продукта, г |
Энергетическая ценность 100 г продукта, кДж/ккал |
Энергетическая ценность обеспеченная белком, % |
||
|
Белки |
Жиры |
Углеводы |
|||
|
«Мармелад желейный с молочным белком» |
11,2 |
0 |
62,4 |
1317/315 |
14,2 |
Для предотвращения денатурации белков разработан способ их введения в процессе уваривания желейной массы (рис. 1)
Из рисунка видно, что уваривание массы до 114–115 °С происходит только после добавления в сахаро-белковый раствор патоки.
При таком способе введения молочных белков концентрированные растворы сахаров адсорбируются на поверхности глобул белков и образуют гидрофильные комплексы, которые защищают белки от денатурации.
Для уваривания и формования желейной массы большое значение имеет ее вязкость.
Исследования показали, что при добавлении в рецептуру концентратов молочного и сывороточного белков вязкость увеличивается (табл. 3).
Из таблицы видно, что концентрат молочного белка в большей степени повышает вязкость массы, что объясняется его большой молекулярной масссой около 250000, и не позволяет уваривать желейную массу до влажности менее 22 %.
Оптимальным является добавление 5 % концентратов белка по массе выхода.
Для получения желейной массы в сахаро- белково-паточный сироп, охлажденный до 85 °С, добавляется расплавленный желатин, лимонная кислота, ароматизатор.
Масса тщательно перемешивается и формуется отливкой в крахмал или тефлоновые формы.
Структурообразование желейных изделий происходит при температуре 8–10 °С в течение 20–30 минут.
Представляло интерес определение биологической ценности полученного изделия при содержании в рецептуре 5 % концентратов молочного или сывороточного белков и 8 % желатина.
Для этого был рассчитан аминокислотный скор (индекс биологической ценности) (табл. 4).
Из таблицы видно, что используемое белоксодержащее сырье для обогащения мармелада является оптимальным, так как индекс биологической ценности изделия высокий и по отдельным аминокислотам молочного белка составляет от 38 % до 86 %, сывороточного белка от 34 % до 100 % по отношению к аминокислотному составу эталонного белка (белок куриного яйца).
Показатели пищевой и энергетической ценности изделия представлены в таблице 5.
Из таблицы следует, что 14,2 % энергетической ценности изделия обеспечивается белком с высоким индексом биологической ценности.
В результате исследований разработана технология получения желейного мармелада повышенной биологической ценности с использованием молочного и сывороточного белков. Общее количество белка в изделии составляет 11,2 г на 100 г изделия.
Выводы
Таким образом, определено белоксодержащее сырье для обогащения желейного мармелада: концентрат молочного белка с содержанием белка 80 %, концентрат сывороточного белка с содержанием белка 80 %. Они имеют высокий индекс биологической ценности (от 53 % до 170 %) по отдельным видам аминокислот.
В качестве студнеобразователя выбран желатин, содержащий 87,2 % белка.
Определено их оптимальное значение: молочного и сывороточного белков 5 %, желатина 8 % по массе выхода.
Разработан способ введения белков в процессе приготовления желейной массы для предотвращения их денатурации при температуре 114–115 °С.
Установлено их влияние на структурно- механические и физико-химические показатели изделия.
Разработан способ структурообразования изделий: выстаивание корпусов при температуре 8–10 °С в течение 20–30 минут.
Полученный по разработанной технологии желейный мармелад имеет повышенную биологи- ческую ценность за счет содержания белка (11,2 г на 100 г изделия). При этом 14,2 % энергетической ценности обеспечивается также белком с высоким индексом биологической ценности. В соответствии с нормативной документацией ГОСТ Р 55577- 2013 «Продукты пищевые специализированные и функциональные. Информация об отличительных признаках и эффективности», такое изделие является «источником белка» функциональной направленности.
Конфликт интересов
Конфликт интересов отсутствует.
