Разработка комплексной смеси полисахаридов и пищевых кислот для низкокалорийных сладких блюд

УДК 577.m DOI: 10.24411/0235-2486-2020-10059

разработка комплексной смеси полисахаридов и пищевых кислот для низкокалорийных сладких блюд

Е.Ю. Минниханова, аспирант; Н.В. Заворохина*, д-р техн. наук; О.В. Чугунова, д-р техн. наук, профессор Уральский государственный экономический университет, г. Екатеринбург

Дата поступления в редакцию 04.05.2020 * tp@usue.ru

Дата принятия в печать 08.06.2020 © Минниханова Е.Ю., Заворохина Н.В., Чугунова О.В., 2020

Реферат

Статья посвящена изучению сенсорных характеристик полисахаридов различной природы при совместном их применении с пищевыми кислотами, разработке рецептуры базовой смеси низкокалорийных блюд для общественного питания с целью применения в рецептурах низкокалорийных сладких блюд. Исследования проводили в 3 этапа: 1) селекция комбинаций комплексной добавки подсластителей и пищевых кислот; 2) выбор оптимальных комбинаций пищевых кислот, КДП и полисахаридов; 3) разработка рецептуры базовой смеси для приготовления низкокалорийных блюд. Авторами были проанализированы сенсорные характеристики лимонной, молочной и янтарной кислот в комбинациях с полисахаридами различной природы. Органолептические испытания оценивала сенсорная панель, организация дегустационного анализа соответствовала ГОСТ ISO 6658-2016, консистенцию оценивали по ГОСТ 31986-2012 и ГОСТ ISO 11036-2017, ГОСТ ISO 8588-2011. Были выявлены оптимальные органолептические комбинации представленных пищевых кислот и комплексной добавки подсластителей (аспартам, сахаринат натрия, сукралоза - коэффициент сладости 340): смесь с лимонной кислотой имела долгое приятное послевкусие без посторонних привкусов и наилучшие вкусовые характеристики. Во второй части исследования к модельным образцам кислот с комплексной добавкой подсластителей добавляли полисахариды; наилучшими сенсорными характеристиками обладали модельные образцы, состоящие из смеси пектина яблочного низкоэтерифициро-ванного с молочной кислотой. Отрабатывали технологию получения устойчивого эластичного студня с использованием низ-коэтерифицированного яблочного пектина, поскольку комплексная смесь подсластителей и пищевые кислоты не обладают дегидратирующим действием. Была разработана рецептура сухой смеси, которая может являться базовой при разработке низкокалорийных сладких блюд для общественного питания и имеет вариативность использования молочной и янтарной кислот в зависимости от вкусо-ароматических характеристик используемого сырья и его корригирующей способности.

Ключевые слова

низкокалорийный, сладкие блюда, полисахариды, пищевые кислоты, органолептический Для цитирования

Минниханова Е.Ю., Заворохина Н.В., Чугунова О.В. (2020) Разработка комплексной смеси полисахаридов и пищевых кислот для низкокалорийных сладких блюд // Пищевая промышленность. 2020. № 6. С. 19-22.

Development of a complex mixture of polysaccharides and food acids for low-calorie sweet dishes

E. Yu. Minnikhanova, graduate student; N.V. Zavorokhina*, Doctor of Technical Sciences; O.V. Chugunova, Doctor of Technical Sciences, Professor

Received: May 4, 2020 * tp@usue.ru

Accepted: June 8, 2020 © Minnikhanova E. Yu., Zavorokhina N. V, Chugunova O. V. , 2020

Abstract

The article is devoted to the study of sensory characteristics of polysaccharides of various nature when they are combined with food acids, the development of a recipe for a basic mixture of low-calorie dishes for public catering in order to use in recipes of low-calorie sweet dishes. The research was conducted in 3 stages: 1) selection of combinations of complex additives of sweeteners and food acids; 2) selection of optimal combinations of food acids, CDP and polysaccharides; 3) development of the basic mixture recipe for cooking low-calorie dishes. The authors analyzed the sensory characteristics of citric, lactic and succinic acids in combination with polysaccharides of various nature. Organoleptic tests were evaluated by a touch panel, the organization of the tasting analysis corresponded to GOST ISO 6658-2016, the consistency was evaluated according to GOST 31986-2012 and GOST ISO 11036-2017, GOST ISO 8588-2011. The optimal organoleptic combinations of the presented food acids and complex additives of sweeteners (aspartame, sodium saccharinate, Sucralose, sweetness coefficient 340) were identified: the mixture with citric acid had a long pleasant aftertaste without foreign tastes and the best taste characteristics. In the second part of the study, polysaccharides were added to model samples of acids with complex sweeteners; the best sensory characteristics were obtained by model samples consisting of a mixture of low-esterified malic pectin with lactic acid. We worked out the technology for obtaining a stable elastic jelly using low-esterified Apple pectin, since the complex mixture of sweeteners and food acids does not have a dehydrating effect. A dry mix recipe has been developed that can be the base for the development of low-calorie sweet dishes for public catering and has a variation in the use of lactic and succinic acids depending on the taste and aroma characteristics of the raw materials used and its corrective ability.

Key words

low-calorie, sweet dishes, polysaccharides, food acids, organoleptic For citation

Minnikhanova E. Yu., Zavorokhina N.V, Chugunova O.V. (2020) Development of a complex mixture of polysaccharides and food acids for low-calorie sweet dishes // Food processing industry = Pischevaya promyshlennost'. 2020. No. 6. P. 19-22.

issn 0235-2486 пищевая промышленность 6/2020

19

Введение. Сладкие блюда являются традиционными блюдами русской национальной кухни, широко используются в питании разных категорий потребителей, включаются в меню предприятий общественного питания разных типов: открытой сети, детских садов, школ, больниц и т. д. Традиционные рецептуры сладких блюд, как правило, включают в себя рафинированный сахар-песок, загустители, плодово-ягодные экстракты, соки, пюре или другие вкусо-ароматические добавки, молоко и молочные продукты высокой жирности. Чрезмерное потребление данной категории блюд нарушает сбалансированность рациона как по пищевым веществам, так и по энергетической ценности, что объясняется высоким содержанием одних компонентов (углеводы) и низким, а в ряде случаев и полным отсутствием, других, например сывороточных белков, молочного сахара (лактозы), пищевых волокон (ПВ), витаминов и минеральных веществ [1].

В настоящее время полисахариды со свойствами пищевых волокон и гидроколлоидов повсеместно применяют при производстве многих групп пищевых продуктов, а также в общественном питании при приготовлении, в частности, сладких блюд и кондитерских изделий [2, 3].

Помимо загустителей полисахарид-ной природы в рецептуры многих сладких блюд включаются пищевые кислоты для улучшения их вкусовых характеристик.

Пищевые кислоты занимают особое место среди пищевых добавок: выполняют технологические функции регуляторов кислотности, синергистов антиокислителей, стабилизаторов, комплексообразова-телей, эмульгаторов, влагоудерживающих агентов, наполнителей и при этом служат уникальными источниками макро- и микроэлементов [4].

таким образом, исследование влияния пищевых кислот, используемых в пищевой промышленности и общественном питании, на технологические характеристики полисахаридов различной природы, изменение их реологических свойств, а также разработка рецептур низкокалорийных сладких блюд являются актуальными.

Для анализа влияния пищевых кислот на технологические свойства полисахаридов различной природы были проанализированы распространенные в пищевой промышленности кислоты - лимонная, молочная и янтарная - в комбинациях с полисахаридами различной природы. По мнению авторов статьи, данные пищевые кислоты имеют оптимальную органо-лептическую сопоставимость с другими рецептурными компонентами сладких блюд, обладают хорошими сенсорными характеристиками, являются доступными на российском рынке пищевых добавок и могут быть использованы для дальней-

шей разработки рецептур низкокалорийных сладких блюд [6, 7].

Цель исследования - изучение сенсорных характеристик полисахаридов различной природы при совместном их применении с пищевыми кислотами, разработка рецептуры базовой смеси для низкокалорийных блюд для общественного питания.

Методы и объекты исследования.

1) Растворы следующих пищевых кислот с одинаковой кислотностью, соответствующей 1 %-ному раствору лимонной кислоты с учетом коэффициента пересчета: лимонной по ГОСТ 908-2004, молочной по ГОСТ 490-2006, янтарной по ТР ТС 029/2012. Вспомогательные вещества: при разработке базовой рецептуры низкокалорийного блюда использовали цитрат натрия по ГОСТ 31227-2004 и цитрат кальция по ГОСТ Р 54538-2011.

2) В качестве загустителей полисаха-ридной природы, обладающих коллоидными свойствами, использовали пектин низкоэтерифицированный яблочный по ГОСТ 29186-91, агар-агар по ГОСТ 16280-2002, альгинат магния и альгинат натрия по ГОСТ 33310-2015 Добавки пищевые. Загустители пищевых продуктов.

3) Комплексная добавка подсластителей (далее КДП), разработанная авторами (в составе сукралоза, сахаринат натрия, аспартам производителя «Novasweet»), массой 0,14 грамма на 1 дм3 жидкой части блюда, со сладостью, соответствующей 5%-ному раствору сахарозы, и коэффициентом сладости 340 ед. [7]

4) 5%-ный раствор сахарозы как контрольный образец.

У выбранной смеси подсластителей оптимальные вкусовые характеристики и высокий процент синергизма. Аспартам является базой для представленной смеси, сукралоза минимизирует все неприятные побочные вкусы и наличие сахарината натрия, увеличивает насыщенность и долготу послевкусия. Вкус смеси приятный, близкий к профилю сахарозы. В табл. 1 представлен состав подслащивающей добавки [7].

Таблица 1 Состав комплексной добавки подсластителей

Наименование ингредиента %, масс.

Аспартам 54,3

Сахаринат натрия 27,4

Сукралоза 18,3

Итого: 100

Подготовка полисахаридов к эксперименту включала в себя следующие технологические операции: пектин яблочный предварительно замачивали в небольшом количестве воды в течение 30 мин, после набухания гомогенизировали блендером

до однородной массы. Агар-агар замачивали в холодной воде на 1 ч, прогревали до температуры 95 °С, затем охлаждали до температуры 35 °С. Альгинат натрия и альгинат магния замачивали в небольшом количестве воды. Дозировку подбирали в соответствии с рекомендациями производителей: пектин - 1 %, агар -2,4%, альгинаты - 2% от массы раствора.

Органолептические испытания оценивала сенсорная панель, состоящая из 9 дегустаторов с проверенной сенсорной чувствительностью. Организация дегустационного анализа соответствовала ГОСТ ISO 6658-2016 Органолептический анализ. Методология. Общее руководство; консистенцию оценивали по ГОСТ 31986-2012 Услуги общественного питания. Метод органолептической оценки качества продукции общественного питания; ГОСТ ISO 11036-2017 Органолептический анализ. Методология. Характеристики структуры.

Результаты исследования и их обсуждение. В исследованиях изучали органолептическую сопоставимость, сенсорные характеристики и реологические свойства комбинаций загустителей поли-сахаридной природы и пищевых кислот, констатировали взаимный синергизм или его отсутствие. Для определения оптимального соотношения ингредиентов использовали методологию поверхности отклика. При сенсорной оценке качества пищевых продуктов определяли их консистенцию, текстуру, запах, вкус и послевкусие. Сенсорная оценка консистенции, которую можно рассматривать как эмпирическую характеристику деформационного поведения материала, влияет на долготу послевкусия. При увеличении вязкости продукта увеличивается и продолжительность послевкусия.

С целью исследования влияния пищевых кислот на скорость застудневания полисахаридов различной природы, долготу послевкусия и выбора оптимальной базы для приготовления низкокалорийных сладких блюд из них были приготовлены модельные образцы. Каждый из образцов состоял из гелеобразователя поли-сахаридной структуры, пищевой кислоты и комплексной добавки подсластителей (далее КДП).

Исследования проводили в 3 этапа:

1) селекция комбинаций комплексной добавки подсластителей и пищевых кислот;

2) выбор оптимальных комбинаций пищевых кислот, КДП и полисахаридов;

3) разработка рецептуры базовой смеси для приготовления низкокалорийных блюд.

1-й этап. В первой части исследования были выявлены оптимальные органолептические комбинации представленных пищевых кислот и комплексной добавки подсластителей. Комплексную добавку подсластителей вносили в дозировке,

Таблица 3

Дегустационная оценка гелеобразователей полисахаридной природы в комбинации

с пищевыми кислотами, балл

Образец Вкус Посторонний привкус 1 Долгота послевкусия, каудаль, с

Пектин яблочный низкоэтерифицированный

Контроль 4,5±0,2 - 30

Лимонная 4,3±0,2 Легкий 40

Молочная 4,5±0,2 Легкий 60

Янтарная 4,0±0,2 Легкий привкус горечи 70

Агар-агар

Контроль 4,5±0,2 - 40

Лимонная 4,0±0,2 Отсутствует 50

Молочная 4,5±0,2 60

Янтарная 4,0±0,2 Легкий привкус горечи 50

Альгинат натрия

Контроль 3,5±0,2 40

Лимонная 2,5±0,2 Неприятный привкус 40

Молочная 2,7±0,2 45

Янтарная 2,2±0,2 50

Альгинат магния

Контроль 3,5±0,2 40

Лимонная 3,4±0,2 Неприятный привкус 40

Молочная 3,5±0,2 45

Янтарная 3,0±0,2 50

Таблица 4 Рецептура базовой смеси для приготовления низкокалорийных сладких блюд

Компонент смеси % масс.

Пектин яблочный низкоэтерифицированный 62,86

Комплексная добавка подсластителей 1,43

Лимонная кислота моногидрат * 26,79

Цитрат кальция 5,36

Цитрат натрия 3,56

Итого: 100

*Допускается замена на эквивалентное количество молочной и янтарной кислот с учетом коэффициента пересчета.

Таблица 2

Органолептическая оценка смесей 1%-ных растворов пищевых кислот с комплексной

добавкой подсластителей, балл

Показатель Пищевые кислоты с комплексной добавкой подсластителей, балл

Лимонная Молочная Янтарная

Гармоничность вкуса 4,5±0,1 4,0±0,1 3,8±0,1

Посторонние привкусы 5,0±0,2 Отсутствуют 4,0±0,2 Присутствует легкий посторонний привкус 3,8±0,2 Присутствует легкий посторонний горький привкус

Итого, средний балл 4,0±0,3 3,7±0,3 3,4±0,2

Долгота послевкусия, каудаль, с 12 14 22

соответствующей по сладости 5%-ному раствору сахарозы (0,14 г на дм3 воды). В табл. 2 представлены результаты дегустации. Следует обратить внимание на то, что используемые кислоты имели разную растворимость: наибольшую растворимость имели лимонная (118 г / 100 см3 воды), молочная (100,1 г на 100 см3 воды) и янтарная (всего 6,8 г на 100 см3 воды).

в результате исследования установлено, что смесь с молочной кислотой субъективно воспринимается более сладкой, но имеет легкий посторонний тон брожения, характер сладкого послевкусия краткий. Смесь с янтарной кислотой имела более кислый вкус и долгое сладкое послевкусие, но плохо корректировала горечь и металлический привкус от са-харината натрия, который содержится в КДП. Смесь с лимонной кислотой имела долгое приятное послевкусие без посторонних привкусов и наилучшие вкусовые характеристики.

2-й этап. Во второй части исследования к модельным образцам кислот с комплексной добавкой подсластителей добавляли полисахариды, чтобы оценить их влияние на вкус и реологические свойства смеси.

Цель состояла в том, чтобы изучить и смоделировать влияние основных переменных состава на реологические и механические свойства, сенсорные характеристики сладких блюд, а также оптимизировать параметры состава. Переменными состава были пропорция КДП, пищевой кислоты и концентрация добавленного полисахарида.

В табл. 3 приведены органолептические характеристики модельных образцов исследования в зависимости от применяемых пищевых кислот в сравнении с контрольными образцами (КДП заменена 5%-ным раствором сахарозы).

Таким образом, наилучшими сенсорными характеристиками обладали модельные образцы, состоящие из смеси пектина яблочного низкоэтерифициро-ванного с молочной кислотой и КДП. Молочная кислота усиливает долготу сладкого послевкусия, хорошо накладывается на пектин. Янтарная кислота также усиливает долготу сладкого послевкусия, данная смесь имеет достаточно гармоничный вкус и может использоваться в дальнейших исследованиях, при условии использования ярких аром, которые могут служить корригентами вкуса. Агар-агар в сочетании с молочной кислотой имеет яркий сладкий вкус, плавно переходящий в кислый, но образует излишне плотный и хрупкий студень, что ограничивает его применение в разработке рецептур сладких блюд. модельные образцы с альгинатом натрия и магния имели негармоничный вкус: проявлялся вкус водорослей, и студень имел посторонний неприятный привкус.

3-й этап. Далее отрабатывали технологию получения устойчивого эластичного студня с использованием яблочного пектина. В качестве обязательного условия принимали отсутствие синерезиса, высокую тиксотропность (скорость восстановления текстуры после ее разрушения).

Пектины - это природные полисахариды, состоящие в основном из звеньев а-1-4-галактуроновой кислоты, на гелеобразование которых влияют рН, температура, концентрация ионов кальция, степень этерификации. Механизм гелеобразования пектинов в основном

определяется степенью их этерифика-ции, поэтому механизмы образования геля для высоко- и низкоэтерифициро-ванных пектинов различны [5, 8].

высокоэтерифицированные пектины имеют степень этерификации обычно в диапазоне 50-80 % и требуют особых условий для гелеобразования, таких как низкий рН (2,5-3,5), наличие сахарозы (55-75%) или, например, сорбита, этиленгликоля. Функция сахара в образовании гелей заключается в его дегидратирующем воздействии и стабилизации студня. В низкоэтерифици-рованных пектинах этерифицировано

issn 0235-2486 пищевая промышленность 6/2020

21

менее 50 % всех карбоксильных групп. Данные пектины более устойчивы к рН среды, и гели могут быть получены в более широком диапазоне рН, могут образовывать гель в присутствии двухвалентных катионов, обычно кальция (Са2+), и этот процесс гелеобразования можно легко обратить, добавив одновалентные ионы, такие как натрий ^а+) и калий (К+).

Поэтому авторами для разработки базовой смеси низкокалорийных сладких блюд был выбран низкоэтерифициро-ванный яблочный пектин, поскольку комплексная смесь подсластителей и пищевые кислоты не обладают дегидратирующим действием,

Для формирования структуры геля использовали цитрат кальция в качестве агента, ответственного за формирование студня из низкоэтерифицированного яблочного пектина: цитрат натрия использовали в качестве компонента, способного влиять на понижение температуры застудневания и в качестве буфера для замедления гидролиза пектина п р и д о б а в л е н и и ли мо н н о й к и с л о ты , а также для получения менее агрессивного кислого вкуса.

Была разработана рецептура сухой смеси (табл. 4), которая может являться базовой для разработки низкокалорийных сладких блюд для общественного питания и имеет вариативность использования - замену лимонной кислоты на молочную и янтарную кислоты в зависимости от вкусо-ароматических характеристик используемого сырья и его корригирующей способности.

Данная добавка вносится в количестве 3 г на 100 г готового сладкого блюда и содержит всего от 4,1 до 5,7 ккал, что позволяет значительно снизить энергетическую ценность разрабатываемых рецептур.

Использование пищевых кислот (в том числе лимонной) в совокупности с буферными солями цитрата натрия и цитрата кальция дает устойчивый тиксо-тропный упругий гель без признаков синерезиса, без посторонних привкусов, характерных для сахарината натрия. За счет желеобразной консистенции достигается долгое послевкусие. На данную базовую смесь могут быть наложены ароматические эссенции, соки, фруктовые пюре. Исследования по расширению ассортимента и разработке рецептур

сладких низкокалорийных блюд будут продолжены.

Заключение. В результате проведенных исследований авторами исследовано сенсорное восприятие загустителей полисахаридной природы при совместном применении с пищевыми кислотами. Дана органолептическая оценка смесей загустителей полисахаридной природы с пищевыми кислотами и комплексной добавкой подсластителей. Разработана рецептура сухой базовой смеси, которая может быть использована при разработке рецептур сладких блюд с целью снижения их калорийности и повышения пищевой ценности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Чубенко, Н.Т. О вреде излишков сахара в пищевых рационах // Хлебопечение России, 2015. - № 2. - С. 38-39.

2. Филлипс, Г. Справочник по гидроколлоидам. - СПб: Гиорд, 2006. - 536 с.

3. Першина, О.Н. Разработка технологии термостабильных фруктовых начинок // Пищевая промышленность. - 2014. - № 11. -С. 32.

4. Рудакова, В. В. Органические кислоты как пищевые добавки // Материалы XXXV научно-практической конференции студентов и аспирантов (Брянский государственный аграрный университет). - 2019. -С. 50-56.

5. Sriamornsak, P. Chemistry of pectin and its pharmaceutical uses: a review. Silpakorn University International Journal. - 2003. -No. 3 (1-2). - P. 206-228.

6. Шахмарданова, С.А. Препараты янтарной и фумаровой кислот как средства профилактики и терапии различных заболеваний (Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова) // Журнал фундаментальной медицины и биологии. - 2016. - № 3. - С. 1630.

7. Заворохина, Н. В. Влияние загустителей и гелеобразователей полисахаридной структуры на сенсорное восприятие сладких блюд/Н.В. Заворохина, Е.Ю. Минниха-нова // Современная наука и инновации. -2019. - № 3. - С. 107-111.

8. Потрясов, Н. В. Использование пектина в различных технологиях // Молодой ученый. - 2014. - № 4. - С. 242-244.

REFERENCES

1. Chubenko NT. 0 vrede izlishkov sahara v pishhevyh racionah [About the harm of excess sugar in food ration]. Hlebopechenie Rossii [Bakery in Russia]. 2015. No. 2. P. 38-39 (In Russ.).

2. Fillips G. Spravochnik po gidrokoUoidam [Handbook of hydrocoUoids]. Saint Petersburg: Giord, 2006. 536 p.

3. Pershina ON. Razrabotka tehnologii termostabil'nyh fruktovyh nachinok [Development of technology for thermostable fruit fillings]. Pischevaja promyshlennost' [Food industry], 2014. No. 11. P. 32 (In Russ.).

4. Rudakova VV. Organicheskie kisloty kak pischevye dobavki [Organic acids as food additives]. Materialy HHHV nauchno-prakticheskoj konferencii studentov i aspirantov (Brjanskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet). 2019. P. 50-56 (In Russ.).

5. Sriamornsak P. Chemistry of pectin and its pharmaceutical uses: a review. Silpakorn University International Journal. 2003. No. 3 (1-2). P. 206-228.

6. Shahmardanova SA. Preparaty jantarnoj i fumarovoj kislot kak sredstva profilaktiki i terapii razlichnyh zabolevanij (Pervyj Moskovskij gosudarstvennyj medicinskij universitet im. I.M. Sechenova) [Preparations of amber and fumaric acids as means of prevention and therapy of various diseases (I. M. Sechenov First Moscow State medical university)]. Zhurnal fundamental'noj mediciny i biologii [Journal of Fundamental Medicine and Biology]. 2016. No. 3. P. 16-30 (In Russ.).

7. Zavorohina NV, Minnihanova E Ju. Vlijanie zagustitelej i geleobrazovatelej polisaharidnoj struktury na sensornoe vosprijatie sladkih bljud [Influence of polysaccharide structure thickeners and gels on sensory perception of sweet dishes]. Sovremennaja nauka i innovacii [Modern Science and innovation]. 2019. No. 3. P. 107-111 (In Russ.).

8. Potrjasov NV. Ispol'zovanie pektina v razlichnyh tehnologijah [Use of pectin in various technologies]. Molodoj uchenyj [Young Scientist]. 2014. No. 4. P. 242-244 (In Russ.).

Авторы

Минниханова Екатерина Юрьевна, аспирант, Заворохина Наталия Валерьевна, д-р техн. наук, Чугунова Ольга Викторовна, д-р техн. наук, профессор Уральский государственный экономический университет, г. Екатеринбург, ул. 8 Марта/Народной Воли, д. 62/45, tp@usue.ru

Authors

Ekaterina Yu. Minnikhanova, graduate student,

Nataliya V. Zavorokhina, Doctor of Technical Sciences,

Olga V. Chugunova, Doctor of Technical Sciences, Professor

Ural State University of Economics, 62/45, 8 Marta/Narodnoj Voli str.,

Ekaterinburg, Sverdlovskaya oblasf, Russia, 620144, tp@usue.ru